مدلسازی عددی رفتار سیلاب در محورهای مواصلاتی احداث شده در مناطق با توپوگرافی هموار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، قزوین، ایران

2 استادیار، پژوهشکده حمل و نقل، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد پردیس، تهران، ایران

4 دانش آموخته کارشناسی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

تعیین محل و ارتفاع مناسب آبروها به عنوان فاکتوری بسیار مهم در طراحی مسیر مطرح است. در مناطق کوهستانی با توجه به وجود شیب کافی، تعیین محل و ظرفیت آبگذری آبروها بر اساس مطالعه حوضه آبریز بالادست جاده و با مطالعات تحلیلی برای دوره بازگشت­های مختلف سیلاب قابل محاسبه و انجام است این در حالی است که تعیین محل آبروها و ارتفاع جاده در مناطق با توپوگرافی هموار به سادگی ممکن نیست زیرا اختلاف ارتفاع قابل ملاحظه­ای در دو سمت جاده وجود ندارد. در مواقع سیلابی آب در پشت جاده شروع به افزایش ارتفاع نموده و مساحت زیادی از بالادست جاده را مستغرق می­کند. در این مواقع تعیین محل و ارتفاع مناسب برای جاده و ظرفیت آبروها برای جلوگیری از روگذری بسیار مهم است. با توجه به طبیعت جریان در این مناطق برای تعیین سطح غرقاب شده و ارتفاع آب،
 مدل­سازی دو بعدی جریان قبل از جاده ضروری است. در این مقاله به عنوان نمونه بخشی از جاده اصلی لامرد– خنج واقع در جنوب استان فارس و نزدیکی شهرستان لامرد مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا با انجام مطالعات هیدرولوژیکی دبی جریان سیلاب با دوره بازگشت­های مختلف تعیین و در ادامه جریان پشت جاده به صورت عددی مورد مدلسازی دو بعدی هیدرولیکی قرار گرفته است. به این ترتیب جهت حرکت غالب جریان، مناطق مستعد روگذری سیلاب، مساحت آبگرفته پشت جاده و ارتفاع آب بر روی آن تعیین می­گردد. نتایج مدل تطابق بسیار مناسبی با آثار بجای مانده از سیلاب­های قبلی را نشان داد. این مطالعات می­تواند به عنوان راهنمای مناسب برای محورهای موجود و آتی در مناطق هموار که در مواجهه با جریانهای سیلابی قرار دارند، ملاک عمل قرار گیرد.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Flood Behavior in Roads Built in Areas with Flat Topography

نویسندگان [English]

  • F. Kilanehei 1
  • A. Mahjoob 2
  • A.H. Abbasnia 3
  • S.A.H. Haghayeghi 4
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Assistant Professor, Transportation Research Institute, Road, Housing and Urban Development Research Center, Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, Civil Engineering Department, Pardis Branch, Islamic Azad University, Pardis, Iran
4 B.Sc. Grad., Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Locating and height of waterways are critical factors in road designing. In mountainous areas due to the existence of sufficient slope, locating and capacity of culverts can be calculated based on the upstream watershed inflow and analytical studies for various flood return periods. While the waterway Locations and road heights in areas with flat topography are not simply possible because there are no height differences significantly on both sides of the road. In flooded times, water level behind the road begins to rise and submerges a huge area. In this case, calculating the appropriate height for road and waterways capacity to prevent overtopping is very important. Due to the nature of the flow in these areas, two-dimensional flow modeling for determination the flooding surface and water level is essential.In this paper, for case study, part of the main road Lamrd- khonj located in Fars province and near the Lamerd city is studied. Initially the flood discharge with different return period is determined by hydrological studies, then the flow behind the road is simulated with a 2D hydraulic numerical model. According to the obtained results, the dominant flow direction, possible overtopping areas, flooded surface and water level behind the road are determined. The results of model are considerably in good agreement with the traces left by the recent floods. These studies can be applied as a suitable guide for present and future roads in flat areas which are endangered by floods.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Culvert
  • plain roads
  • 2D modeling of flow
  • Overtopping flood

امیری، ا. و پورقاسم، و.، (1394)، "بررسی نقش مشارکت حوزه­های آبریز در شدت سیل­خیزی با استفاده از مدل HEC_HMS  مطالعه موردی حوزه توتکابن گیلان"، سومین کنفرانس ملی مدیریت و مهندسی سیلاب با رویکرد سیلاب­های شهری، تهران.

 

-روحی، م.، حیدری، م.، ابراهیمی ثانی، م. و عابدینی، ا.ع، (1394)، "ارزیابی مدل های کامپیوتری MIKE11 وHEC-RAS  در شبیه سازی عددی جریان سیلاب"، کنفرانس و نمایشگاه مهندسی آب، تهران.

 

-عباس­نیا، ا.ح، کیلانه­ئی، ف، گلوی، م، کریمی، ع، (1394)،
" تولید منحنی های شدت– مدت– فراوانی در منطقه لامرد" اولین کنفرانس علوم و مهندسی آب، سالن همایش­های وزارت نیرو، تهران.

 

-فرخی رودپشتی، س.، عامل صادقی، م. و رضوانی زاده، ع.، (1394)، "ارزیابی هیدرولیکی جریان در رودخانه ها با استفاده از نرم افزارهای HEC-RAS وCivil3D؛مطالعه موردی: رودخانه سبزکوه در استان چهار محال و بختیاری"، کنفرانس بین المللی اقتصاد مدیریت و علوم کشاورزی، منطقه آزاد انزلی، مرکز بین المللی ارتباطات دانشگاهی.

 

-کیلانه‌ئی، ف (1390)، "توسعه مدل دو بعدی- سه بعدی شبیه‌سازی جریان در اطراف سازه‌های هیدرولیکی رودخانه‌ای"، پایان‌نامه دکتری گرایش سازه‌های هیدرولیکی، پردیس دانشکده‌های فنی دانشگاه تهران.

 

-ملک عباسلو، ا.، حاجی کندی، ه. و پیرستانی،م.ر، (۱۳۹۱)، "مدلسازی دو بعدی الگوی جریان در رودخانه­های مخروط افکنه­ای"، نهمین سمینار بین­المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز.

 

-Gharbi, M., Soualmia, A., Dartus, D., Masbernat, L., (2016), ”Comparison of 1D and 2D Hydraulic Models for Floods Simulation on the Medjerda River in Tunisia”, J. Mater. Environ. Sci., 7(8).

 

-Manual of MIKE 21, (2005), “Coastal Hydraulic and Oceanography Hydrodaynamic Module”, Danish Hydraulic Institute (DHI Software).

 

-Sandra J. Alzate, Daniel E. Guyumus, Juan P. Quijano and Mario Díaz-Granados, (1784-1792), “Two-dimensional hydraulic flood modelling in domains with multiple tributaries areas for risk analysis”, River Flow Constantinescu, Taylor & Francis Group.

 

-Segura-Beltrán, F.,Sanchis-Ibor, C., Morales-Hernández, M., González-Sanchis, M., Bussi, G., Ortiz, E., “Using post-flood surveys and geomorphologic mapping to evaluate hydrological and hydraulic models: The flash flood of the Girona River (Spain) in 2007”, Journal of Hydrology, Volume 541, Part A, October 2016, pp. 310–329.