تخمین منحنی دبی- اشل در رودخانه‌های طبیعی با جریان غیردائمی با استفاده از روش مبتنی بر کنتورهای هم سرعت

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران-دانشکده مهندسی- دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه عمران دانشگاه فردوسی مشهد

doi
10.30482/jhyd.2023.364311.1620
چکیده

برآورد دبی بر اساس منحنی سنجه جریان دائمی است که بر اساس اندازه‌گیری همزمان تراز سطح آب و دبی می‌باشد. چنین رویکردی تنها در شرایط جریان پایدار و یا جریان ناپایداری که امواج سیل رفتار سینماتیک از خود نشان می‌دهند مناسب است، اما در اغلب موارد شیب انرژی متغیر، همراه با نیروهای فشار و اینرسی دینامیک مربوط به دبی جریان ناپایدار، منجر به تشکیل منحنی سنجه حلقوی می‌شود و استفاده از نتایج حاصل از منحنی سنجه جریان دائمی می‌تواند خطای زیادی را به همراه داشته باشد. هدف این پژوهش، پیشنهاد و صحت‌سنجی روشی جدید و مبتنی بر کنتورهای هم سرعت، در تخمین منحنی دبی-اشل و هیدروگراف‌های عمق و دبی در رودخانه‌های طبیعی با جریان غیردائمی است. در این پژوهش به کمک الگوریتم ژنتیک و با بهره‌گیری از پارامتر روش SPM و سایر پارامترهای مؤثر بر مقدار دبی، رابطه‌ای برای تخمین دبی ارائه می‌گردد که با استفاده از این رابطه و حل معادلات سنت-ونان می‌توان منحنی دبی-اشل و هیدروگراف‌های عمق و دبی را محاسبه نمود. نتایج نشان داد که مقادیر مجذور میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) و درصد میانگین خطای مطلق (MAPE) برای هیدرگراف خروجی عمق به ترتیب 037/0 و %10/4 و برای هیدروگراف خروجی دبی به ترتیب 029/0 و %97/11 و همچنین خطای روش پیشنهادی در تخمین مقادیر دبی و تراز اوج کمتر از %4 و در مورد زمان وقوع آن‌ها در حدود %2 می‌باشد. از این روش با دقت بسیار مناسبی می­توان منحنی دبی-اشل جریان ناپایدار و همچنین هیدروگراف‌های عمق و دبی را برای رودخانه‌های طبیعی روندیابی نمود.برآورد دبی بر اساس منحنی سنجه جریان دائمی است که بر اساس اندازه‌گیری همزمان تراز سطح آب و دبی می‌باشد. چنین رویکردی تنها در شرایط جریان پایدار و یا جریان ناپایداری که امواج سیل رفتار سینماتیک از خود نشان می‌دهند مناسب است، اما در اغلب موارد شیب انرژی متغیر، همراه با نیروهای فشار و اینرسی دینامیک مربوط به دبی جریان ناپایدار، منجر به تشکیل منحنی سنجه حلقوی می‌شود و استفاده از نتایج حاصل از منحنی سنجه جریان دائمی می‌تواند خطای زیادی را به همراه داشته باشد. هدف این پژوهش، پیشنهاد و صحت‌سنجی روشی جدید و مبتنی بر کنتورهای هم سرعت، در تخمین منحنی دبی-اشل و هیدروگراف‌های عمق و دبی در رودخانه‌های طبیعی با جریان غیردائمی است. در این پژوهش به کمک الگوریتم ژنتیک و با بهره‌گیری از پارامتر روش SPM و سایر پارامترهای مؤثر بر مقدار دبی، رابطه‌ای برای تخمین دبی ارائه می‌گردد که با استفاده از این رابطه و حل معادلات سنت-ونان می‌توان منحنی دبی-اشل و هیدروگراف‌های عمق و دبی را محاسبه نمود. نتایج نشان داد که مقادیر مجذور میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) و درصد میانگین خطای مطلق (MAPE) برای هیدرگراف خروجی عمق به ترتیب 037/0 و %10/4 و برای هیدروگراف خروجی دبی به ترتیب 029/0 و %97/11 و همچنین خطای روش پیشنهادی در تخمین مقادیر دبی و تراز اوج کمتر از %4 و در مورد زمان وقوع آن‌ها در حدود %2 می‌باشد. از این روش با دقت بسیار مناسبی می­توان منحنی دبی-اشل جریان ناپایدار و همچنین هیدروگراف‌های عمق و دبی را برای رودخانه‌های طبیعی روندیابی نمود.