شبیه سازی پیشروی شوری آب دریا در دهانه رودخانه ها با استفاده از روش اجزاء محدود

در دنیای امروز که بحران آب یک مسئله اجتناب ناپذیر می باشد توجه به منابع آب و استفاده بهینه از آنها ضروری بوده و این موضوع چالشهای جدیدی را در فرا روی متخصصین و کارشناسان مسائل آب قرار داده است . از جمله منابع مهم آب برای مقاصد مختلف شرب، کشاورزی و صنعتی می توان از رودخانه ها نام برد که با عنایت به کنترل آبهای سطحی و ممانعت از هدر رفت آنها، احداث سدهای مخزنی یکی از شاخص ترین برنامه های وزارت نیرو در کشورمان بوده است که احداث این سدها به نوبه خود، کاهش دبی رودخانه ها در بازه های پایین دست سدها را به دنبال داشته است که در نتیجه پتانسیل پالایش زیست محیطی رودخانه ها به مقدار چشمگیری کاهش می یابد . این مسئله ( کاهش پتانسیل پالایندگی زیست محیطی رودخانه ها ) در نزدیکی دهانه رودخانه ها که در اصل محل اتصال رودخانه به دریاست به بحرانی ترین حد خود می رسد چرا که پیشروی شوری آب دریا در نزدیکی دهانه رودخانه ها شرایط زیست محیطی به مراتب حادتری را به وجود می آورد . . بدین ترتیب کاهش جریان آب شیرین ورودی از یک طرف و نفوذ آب دریا از طرف دیگر موجب افزایش شوری آب در رودخانه ها می شود که این شرایط در زمان بروز جزر و مدهای شدید، حادتر می شود . از جمله تبعات پیشروی شوری آب دریا در رودخانه ها می توان به آسیب رسیدن به ذخایر آبزیان آب شیرین، مراتع حاشیه رودخانه ها در محل های شور شده و نیز آسیب رسیدن به ذخایر خاک کشاورزی محل نیز اشاره نمود . کنترل هیدرولیکی پیشروی آب دریا به منظور کاستن از تبعات منفی عوامل فوق، مستلزم شناخت هرچه بهتر مکانیزم های مؤثر در آن و پیش بینی نحوة تأثیر گذاری آنها می باشد . جهت نیل به این مهم، تهیه مدلهای کامپیوتری از جمله ابزارهای متداول در انجام چنین مطالعاتی می باشد . به همین دلیل در این تحقیق نیز یک مدل کامپیوتری با استفاده از روش اجزاء محدود توسعه داده شده است . در مدل مورد نظر، بر خلاف بسیاری از مدل های مشابه دیگر، میدان سرعت جریان به عنوان یک کمیت معلوم به مدل وارد نمی شود؛ بلکه خود نیز از مجهولات مسئله به شمار می آید . به این ترتیب مدل حاضر از دو بخش تشکیل می شود که در بخش اول آن، کمیتهای هیدرولیکی جریان، تحت شرایط انتشار موج جزر و مدی محاسبه شده و در بخش دوم، توزیع شوری در نقاط مختلف در طی زمان جزر و مد برآورد می شود . معادلات حاکمه در قسمت نخست مدلها، معادلات پیوستگی و اندازه حرکت می باشند و در بخش دوم مدلها، معادله حاکم، معادله انتشار است . تکنیک مورد استفاده در فرمول بندی عددی مدل توسعه یافته، روش تیلور گالرکین می باشد که طبق این روش معادلات حاکم در بعد مکانی توسط روش باقیماندههای وزن دار گالرکین و در بعد زمانی توسط روش تفاضلات محدود منفصل می شوند . به منظور بررسی دقت و صحت این مدل، چندین مثال تحلیلی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج حاصله بیانگر کارآیی رضایت بخش این مدل جهت شبیه سازی پدیده پیشروی آب دریا در دهانه رودخانه ها می باشد .

کلیدواژه ها:

رودخانه جزر و مدی ، جزر و مد ، شوری ، پیشروی آب دریا ، روش المانهای محدود