بررسی اثر تغییر توپوگرافی اروندرود بر الگوی جریان و نوسان تراز سطح آب به کمک مدل‌سازی عددی

چکیده مقاله

یشینه و اهداف: اروندرود مهم‌ترین و تنها رودخانه قابل کشتیرانی ایران  است. در جایی که رودخانه به دریا می ریزد، سرعت جریان به شدت کاهش می یابد و این، باعث ته نشست رسوبات معلق و کاهش عمق محل تلاقی رودخانه و دریا می شود. این کاهش عمق در ورودی رودخانه اروند به حدی است که ورود کشتی ها با ظرفیت بالا را محدود کرده است و لایروبی آن برای تأمین آبخور شناورها در این آبراه بین­المللی ضروری به نظر می­رسد. در این تحقیق تأثیر لایروبی دهانه اروند و همچنین احداث یک اسکله خاکی در موقعیت اروندکنار، بر پارامترهای فیزیکی سرعت جریان و نوسان سطح آب شبیه سازی شده است.
روش‌ها‌: برای شبیه سازی، از مدل سه‌بعدی هیدرودینامیکی مایک3/21 به‌صورت دوبعدی استفاده شده است. این مدل، بر اساس رویکرد مش­بندی مثلثی نامنظم کار می­کند و بستر محاسباتی اصلی مدل، ماژول HD است که برمبنای حل عددی ۲و۳ بعدی معادلات میانگین ناویه- استوکس برای حالت بدون تراکم پذیر با در نظر گرفتن بوزینسک و فشار هیدرواستاتیک بنا شده است. معادلات پیوستگی، مومنتم، دما، شوری و چگالی نیز لحاظ شده­اند. در تنظیمات اولیه، شرایط اولیه‌ی مدل شامل دما و شوری، یکنواخت برای کل حوزه به ترتیب 25 درجه سانتی‌گراد و psu 32 است. در ابتدا تراز سطح آب و سرعت جریان در کل حوضه، صفر در نظر گرفته شد. با توجه به پهنای کم رودخانه، از اثر باد چشم‌پوشی شده است. مدل دارای یک مرز دریا در پایین دست و یک مرز رودخانه در بالادست است. دما و شوری در مرز دریا به روش تودرتویی از مدل مادر خلیج‌فارس به مدل دختر اعمال شد. سری زمانی نوسان سطح آب در مرز دریا، از روی چهار مؤلفه اصلی جزرومد (M₂, S₂, O₁, K₁) مربوط به بار بیرونی اروندرود ساخته و به مدل اعمال شد. در مرز بالا دست رودخانه، دما و شوری ثابت، و به ترتیب C˚26 و psu39/2 تنظیم شد. در این مرز نوسان سطح آب به‌گونه‌ای تنظیم‌شد که دبی خالص رودخانه m³/s600 باشد.
یافته‌ها: در مرحله صحت سنجی، مشخص شد نتیجه­ی آزمون خطا یابی جذر میانگین مربعات برای نوسان سطح آب در فاو 16/0 متر به‌دست‌آمده است و این به معنی دقت خوب نتایج مدل در مقایسه با اندازه گیری های میدانی است. نتایج مدل نشان می‌دهند در صورت لایروبی دهانه اروند برای رسیدن به عمق 8 متر و عرض تقریبی 300 متر، تراز سطح آب پس از لایروبی حداکثر تا 10 سانتی‌متر در نزدیکی دهانه افت پیدا می­کند، و سرعت جریان در ناحیه‌ی لایروبی شده کاهش می‌یابد. همچنین درصورتی‌که %33  از مقطع رودخانه در منطقه اروندکنار مسدود شود، اختلاف تراز سطح آب در دو طرف گلوگاه حداکثر تا cm13، و بیشینه سرعت جزر در میانه‌ی گلوگاه از m/s87/0 در حالت طبیعی به m/s57/1 می­رسد.
نتیجه‌گیری: لایروبی دهانه رودخانه اروند باعث کاهش سرعت جریان در کانال لایروبی می شود و این خود باعث افزایش رسوب‌گذاری در کانال لایروبی می شود. از طرف دیگر کاهش عرض رودخانه می­تواند این کاهش سرعت را جبران کند و مانع رسوب گذاری شود. برای کاستن هزینه های نگه داری کانال باید از این دو روش به صورت ترکیبی استفاده کرد.