تأثیر سیل فروردین 1398 بر ریخت‌‌شناسی پیوندگاه مئاندری دو رودخانۀ دینور به گاماسیاب با استفاده از مدل عددی SRH-2D

جباری, ایرج; قبادیان, رسول; جدیدی, انیس

doi:10.22111/gdij.2023.7401

تأثیر سیل فروردین 1398 بر ریخت‌‌شناسی پیوندگاه مئاندری دو رودخانۀ دینور به گاماسیاب با استفاده از مدل عددی SRH-2D

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

² دانشیار مهندسی آب، گروه مهندسی آب، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

³ دانشجوی کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا، دانشگاه رازی،کرمانشاه، ایران

10.22111/gdij.2023.7401

چکیده

درک مورفودینامیک پیوندگاه رودخانه‌‌ها بخش مهمی از بررسی‌‌های ژئومورفولوژی رودخانه‌‌ای است که با وقوع سیل فروردین 1398 شرایط مناسبی فراهم شد تا تغییرات فرسایش و رسوب ناشی از آن در پیوندگاه دو رودخانۀ دینور به گاماسیاب سنجیده شود. با توجه به پیچیده‌بودن الگوی جریان و رسوب در این محل و همچنین با افزایش ناگهانی این دو پارامتر، شبیه‌سازی عددی سه بُعدی مقرون‌به‌صرفه نیست و مدل‌های تک‌بُعدی نیز به‌دلیل بی‌توجهی به ماهیت سه‌بُعدی جریان عموماً با خطا همراه هستند؛ به‌همین‌دلیل استفاده از مدل‌های دو بُعدی در صورت قابل‌قبول‌بودن خطای آن می‌تواند مفید باشد؛ بنابراین در تحقیق حاضر از مدل SRH-2D برای بررسی تأثیر سیل فروردین 1398 بر ریخت‌شناسی محل تلاقی رودخانۀ دینور به گاماسیاب استفاده شد. برای بررسی تغییرات مورفولوژی منطقۀ مورد مطالعه، منطقه در دو مرحلۀ قبل و بعد از سیل، از نظر توپوگرافی نقشه‌برداری شد. همچنین برای بررسی عوامل مؤثر بر ریخت‌سنجی رسوبات بستر رودخانه‌ها و مشخص‌کردن قطر ذرات رسوب و ضریب زبری بستر آزمایش گرانومتری انجام گرفت. با توجه به اینکه مدل SRH_2D قابلیت شبکه‌بندی را ندارد، مش موردنیاز با استفاده از نرم‌افزار SMS تهیه شد و فایل خروجی مدل با فرمت TECPLOT ذخیره شد. نتایج این تحقیق نشان داد در یک سیلاب با دورۀ بازگشت 35 سالۀ پیوندگاه رودخانۀ دینور به گاماسیاب که با زاویۀ 40 درجه به‌صورت مئاندری به داخل مئاندر اصلی وارد می‌شود، فرسایش بستر در اوایل وقوع سیل در بخش پایین‌دست پیوندگاه به سبب به‌وجود‌آمدن ناحیۀ جریانات آشفتۀ آغاز شده و به‌تدریج به بخش‌های بالا گسترش می‌‌یابد؛ در حالی که رسوب‌گذاری کمی بعد از اوج سیلاب در محل رکود اتفاق می‌‌افتد و با کاهش سیل باعث گسترش دماغه و در اواخر سیلاب توسعة جانبی قوس خارجی رودخانة گاماسیاب می‌‌‌‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of April 2019 Flash Flood on the Morphology of the Meandering Confluence of the Dinver River to Gamasiab Using SRH-2D Numeric Model

نویسندگان [English]

Iraj Jabbari ¹
Rasool Ghobadian ²
Anis Jadidi ³

² department Hydrology. razi. kermanshah.iran

³ Department Geography. razi. kermanshah

چکیده [English]

Understanding the morphodynamics of river junctions is an important part of fluvial geomorphological studies that were provided suitable conditions to measure erosion and sediment changes at the junction of Dinver and Gamasiab rivers by the occurrence of floods in April 2019. Due to the complexity, 3D numerical simulation is not cost-effective, and one-dimensional models, also, have some errors. For this reason, the use of two-dimensional models can be useful. Therefore, the SRH-2D model was used to investigate the effect of the flood on the morphology of the confluence of the Dinver River to Gamasiab. To study the morphological changes in the study area, elevation position and topography was mapped in two stages before and after the flood and also a granulometric experiment was performed. Due to the fact that the SRH_2D model does not have the ability to network, the required mesh was prepared using SMS software and the output file of the model was saved in TECPLOT format. The results showed that in a flood with a 35-year return period of the Dinver River to Gamasiab junction, with a meander- meander junction at a 40-degree angle, bed erosion in the downstream part of the junction begins to occur early in the onset of flooding and gradually expands to the upstream. However, sedimentation occurs shortly after the peak of the flood in the stagnation zone and then growing the spurs as the flood decreases, and developing the outer arch of the Gamasiab River as at the flood goes to end.

کلیدواژه‌ها [English]

Fluvial geomorphology
River confluence
Bed morphology
Flood
SRH-2D model

مراجع

ابریشمی، جلیل؛ سید محمود حسینی (1377). هیدرولیک کانال‌های باز، آستان قدس رضوی، مشهد.

https://telketab.com/book.

جباری، ایرج (1396). ژئومورفولوژی: ساختمان، فرایند و زمین‌ریخت‌‌ها، سمت، تهران.

چارلتون، رو (1396). مبانی ژئومورفولوژی رودخانه‌‌ای، ترجمه: مهدی ثقفی و محمدحسین رضایی‌مقدم. سمت. تهران.

https://samta.samt.ac.ir/product/14908

قبادیان، رسول؛ سارا قنبری (1394). بررسی تأثیر انحنای مجرای فرعی بر الگوی جریان در تلاقی90 درجه مجاری روباز با استفاده از مدل عددی دو بُعدی SRH-2D، چهاردهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران. دانشگاه سیستان و بلوچستان. زاهدان.

https://civilica.com/doc/437867

قبادیان، رسول؛ محمود شفاعی‌بجستان؛ سیدحبیب موسوی‌جهرمی (1385). بررسی آزمایشگاهی جداشدگی جریان در محل تلاقی رودخانه‌‌ها برای شرایط جریان زیربحرانی، نشریۀ تحقیقات منابع آب ایران. دورۀ 2. شمارۀ 2. صفحات 77-67.

http://www.iwrr.ir/article_15425.html

مرادی، مهرداد؛ رسول قبادیان (1393). شبیه‌‌سازی دو بُعدی الگوی جریان در قوس 180 درجه یکنواخت با استفاده از مدلSRH-2D ، چهارمین همایش ملی مدیریت جامع منابع آب. دانشگاه شهید باهنر. کرمان.

https://www.researchgate.net/profile/Mehrdad-Moradi-5

References

Ashmore, P.E., Ferguson, R.I., Prestegaard, K.L., Ashworth, P.J., Paola, C (1992). Secondary flow in anabranch confluences of a braided, gravel-bed stream. Earth Surf. Process. Landf. 17 (3), 299-311.

https://doi.org/10.1002/esp.3290170308.

Best J. L. (1988). "Sediment transport and bed morphology at river channel confluences". Sedimentology, 35,3, 481-498.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-3091.1988.tb00999.x

Best, J.L, (1987). Flow dynamics at river channel confluences: implications for sediment transport and bed morphology. In: Ethridge, F.G., Flores, R.M., Harvey, M. D. (Eds.), Recent Developments in Fluvial Sedimentology, Special Publication 39.Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Tulsa, oK, 27-35.

http://dx.doi.org/10.2110/pec.87.39.0027.

Best, J.L., Reid, I (1984). Separation zone at open-channel junctions. J. Hydraul. Eng. 110(11), 1588-1594.

https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1984)110:11(1588)

Best, J. L., Roy, A.G (1991). Mixing layer distortion at the confluence of channels of different depth. Nature 350 (6317), 411-413.

https://doi.org/10.1038/350411a0

Biron, P., Best, J. L., Roy, A. G (1996). Effects of bed discordance on flow dynamics at open channel confluences. Journal of Hydraulic Engineering122(12), 676-682.

https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1996)122:12(676)

Biron, P., Ramamurthy, A.S., Han, S (2004). Three-dimensional numerical modeling of mixing at river confluences. J. Hydraul. Eng. ASCE 130 (3), 243-253.

https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2004)130:3(243)

Biron, P., Roy, A.G., Best, J.L., Boyer, C.J (1993). Bed morphology and sedimentology at the confluence of unequal depth channels. Geomorphology 8, 115-129.

https://doi.org/10.1016/0169-555X(93)90032-W

Biron, P.M., Lane, S.N (2008). Modelling hydraulics and sediment transport at river confluence. In: Rice, S.P., Roy, A., Rhoads, B.L. (Eds.), River Confluences, Tributaries and the Fluvial Network. John Wiley and Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO198SQ, England, 17-37.

https://doi.org/10.1002/9780470760383.ch3

Borghei, S. M., and A. Jabbari Sahebari (2010). "Local scour at open-channel junctions", Journal of Hydraulic Research, 48, 538-542.

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00221686.2010.492107

Bradbrook, K.F., Lane, S.N., Richards, K.S., Biron, P., Roy, A.G (2001). Role of bed discordance at asymmetrical river confluences. J. Hydraul. Eng. ASCE 127 (5), 351-368.

https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2001)127:5(351)

Bradbrook, K.F., Lane, S.N., Richards, K.S., Biron, P.M., Roy, A.G (2000). Large eddy simulation of periodic flow characteristics at river channel confluences. J. Hydraul. Res. 38(3), 207-215.

https://doi.org/10.1080/00221680009498338

Chen K. L., Feng M. Q. Zhang T (2018). Experimental study on Flow field in Intersection of open channel based on PIV Technology. Journal of Hydroelectric Engineering 37(11), 43-55.(in Chinese)

https://doi.org/10.11660/slfdxb.20181105

Constantinescu, G., Miyawaki, S., Rhoads, B., Sukhodolov, A (2016). Influence of planform geometry and momentum ratio on thermal mixing at a stream confluence with a concordant bed. Environ. Fluid Mech. 16 (4), 845-873.

https://doi.org/10.1007/s10652-016-9457-0

Chow, V.T (1959). Open channel hydraulics. Mc Graw-Hill Press, Michigan, 680.

https://www.academia.edu/9092662/Open_Channel_Hydraulics

Herrero, H. S.; Lozarda, J. M. D.; Garcia, C. M.; Szupiny, R. N.; Best, J.; Pagot, M (2018). The influence of tributary flow density differences on the hydrodynamic behavior of a confluent meander bend and implications for flow mixing. Geomorphology, V.304, 99-112.

https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2017.12.025

Moges, EM (2010). Evaluation of sediment transport equations and parameter sensitivity analysis using the SRH-2D Model”, PhD Thesis, Universität Stuttgart.

https://docplayer.net/54898739-Evaluation-of-sediment-transport-equations-and-parameter-sensitivity-analysis-using-the-srh-2d-model.html

Mosley, M.P (1976). An experimental study of channel confluences. J. Geol., 84,535-562.

https://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/628230

Penna, N.; De Marchis, M.; Canelas, O. B.; Napoli, E.; Cardoso, A. H.; Gaudio, R (2018). Effect of the Junction Angle on Turbulent Flow at a Hydraulic Confluence. Water, V. 10, N. 4.

https://www.mdpi.com/2073-4441/10/4/469

Rahul, J. L (1995). Modeling non-uniform-sediment fluvial process by characteristics method. J. Hydraul. Engin. ASCE. 2: 159-170.

Rhoads, B. L., Johnson, K. K (2018). Three-dimensional flow structure, morphodynamics, suspended sediment, and thermal mixing at an asymmetrical river confluence of a straight tributary and curving main channel. Geomorphology 323, 51-69.

https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2018.09.009

Sakhaee, F (2020). Steady and unsteady flow simulation with SRH-2D, Journal of Ocean Engineering and Science, doi: https://doi.org/10.1016/j.joes.2020.01.002

Strickler M (1923). Contributions to the question of speed formula and the roughness pay for current channels and closed lines, Messages of the world Office for water management, Bern, Switzerland. N. 16 (in German).

https://authors.library.caltech.edu/29103/

Taylor, E. H (1944). "Flow characteristics at rectangular open-channel junction. Journal of Hydraulic Engineering", ASCE, 109:893-912.

http://www.sciepub.com/reference/39936

Tong-Huan, L., Yi-Kui, W., Xie-Kang, W., Huan-Feng, D., Xu-Feng, Y (2020). Morphological environment survey and hydrodynamic modeling of a large bifurcation-confluence complex in Yangtze River, China, Science of The Total Environment,Volume 737, 1-16.

doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139705

Tolosa, H. G (2008). Comparison of 2D hydrodynamic models in river reaches of ecological importance: hydro-AS -2D and SRH-2D. Institut für Wasserbau, Universität Stuttgart, Stuttgart.

Weber, L.J., Schumate, E.D. and Mawer, N (2001). Experimentals on flow at a 900 open channel Junction. J. Hydr. Engrg. ASCE, 127, 340- 350.

https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/(ASCE)0733-9429(2001)127:5(340)

Yong G. Lai and Blair P. Greimann (2007). Numerical modeling of alternate bar formation downstream of a dike. ASCE world environmental and water resources congress, tampa, florida, May 15-19.

https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/40927(243)390

Zhang, Y. F., Wang, P., Wu, B. S., Hou, S. Z (2015). An experimental study of fluvial processes at asymmetrical river confluences with hyperconcentrated tributary flows. Geomorphology, 230, 26-36.

https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.11.001