کاربرد مدل‌های HEC-RAS و MIKE-11 در شبیه‌سازی جریان در کانال‌های آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع‌طبیعی فارس

2 دانشیار دانشگاه شیراز

چکیده

با شبیه‌سازی جریان آب در کانال‌ها و شبکه‌های آبیاری می‌توان برخی از علل عملکرد ضعیف این سیستم‌ها را پیدا و راه حل مناسب را پیشنهاد کرد.  مدل‌های ریاضی مناسب که اخیراً مورد توجه زیادی واقع شده است، می‌توانند ابزارهای مناسب جهت شبیه‌سازی جریان آب در شبکه‌های آبیاری و زهکشی باشند.  در این تحقیق، دو مدل معروف HEC-RAS و MIKE-11 مقایسه و هیدرولیک جریان در یکی از کانال‌های درجه 2 در شبکة آبیاری و زهکشی درودزن فارس با این دو مدل بررسی شده است.  سازه‌های کنترل­کننده جریان آب در این شبکه عمدتاً از نوع روزنه‌های دریچه‌دار مستطیلی با بار ثابت و دریچه‌های قوسی هستند.  در این تحقیق، از نرم­افزار
HEC-RAS که بیشتر برای بررسی هیدرولیک رودخانه کاربرد دارد، جهت شبیه‌سازی جریان ماندگار در شبکه مذکور استفاده و با مدل غیرماندگار MIKE-11 مقایسه شد.  به دلیل محدودیت‌های موجود در مدل HEC-RAS، با استفاده از دو سری داده اندازه‌گیری­شده آزمایشگاهی و میدانی، روابطی جدید برای تعیین دبی دریچه‌های قوسی آزاد به‌دست آمد و بر اساس آنها مدل تصحیح شد.  مدل با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری­شده دبی جریان، بازشدگی دریچه‌ها، و رقوم سطح آب در کانال اجرا و واسنجی و اعتبار آن تایید شد.  برای مقایسة مدل‌ها از چند پارامتر آماری استفاده شد.  نتایج نشان داد که اولاً رابطة جدید به دست آمده برای دریچه‌های قوسی
رابطه­ای است مناسب و ثانیا،ً برای تجزیه و تحلیل هیدرولیک جریان در شبکه آبیاری درودزن و شبکه‌های مشابه با نرم­افزار
HEC-RAS، پس از تصحیح می­تواند قابلیت بهتری نسبت به MIKE-11داشته باشد.  همچنین مشخص شد که فاصلة محور دریچة قوسی تا کف کانال عاملی مهم است که در روابط حاکم بر دریچه‌های قوسی باید به آن توجه شود.

کلیدواژه‌ها


Anon. 1993. Unsteady- flow modeling of irrigation canals. J. Irrig. Drain. Eng. 119(4): 615-630.

Burt, C. M. and Styles, S. W. 1999. Modern water control and management practices in irrigation: Impact on performance. Proceedings of 5th International ITIS Network Meeting. Aurangabab. Maharashtra. India.

Buyalski, C. P. 1983. Discharge algorithms for canal radial gates. USBR. Denver. Colorado.

Clemmens, A. J., Holly, F. M. and Schuurmans, W. 1993. Description and evaluation of program: DUFLOW, J. Irrig. Drain. Eng. 119(4): 724-734.

Contractor, D. N. and Schuurmans, W. 1993. Informed use and potential pitfalls of canal models. J. Irrig. Drain. Eng. 119(4): 663-672.

Anon. 2000. MIKE-11 reference and user manuals. Danish Hydraulic Institute. Copenhagen. Denmark.

Holly, F. M. and Parish, J. B. 1993. Description and evaluation of program CARIMA. J. Irrig. Drain. Eng. 119(4): 703-713.

Jabro, J. D., Toth, J. D. and Fox, R. H. 1998. Evaluation and comparison of five simulation models for estimating water drainage fluxes under corn. J. Environ. Qual. 27, 1376-1381.

Javan, M., Sanaee-Jahromi, S. and Fiuzat, A. A. 2002. Quantifying management of irrigation and drainage systems. J. Irrig. Drain. Eng. 128(1): 19-25.

Kumar, P., Mishra, A. Raghuwanshi, N. S. and Singh, R. 2002. Application of unsteady flow hydraulic-model to a large and complex irrigation system. Agric. Water Manag. 54, 49-66.

Mishra, A., Anand, A. Singh, R. and Raghuwanshi, N. S. 2001. Hydraulic modeling of Kansabati main canal for performance assessment. J. Irrig. Drain. Eng. 127(1): 27-34.

Nawazbhutta, M., Shahid, B. A. and van Der Velde, E. J. 1996. Using a hydraulic model to prioritize secondary canal maintenance inputs: Results from Punjab, Pakistan. Irrig. Drain. Sys. 10, 377-392.

Rogers, D. C. and Merkley, G. P. 1993. Description and evaluation of program USM. J. Irrig. Drain. Eng. 119(4): 693-702.

Safarinezhad, D. 1991. Discharge algorithms for canal radial gates. M. Sc. Thesis. Shiraz University. Shiraz. Iran. (in Farsi)

Shahrokhnia, M. A. and M. Javan. 2003. Dimensionless rating curve of submerged and free flow radial gates. J. School Eng. Ferdowsi University of Mashhad. 15(2): 283-291. (in Farsi)

Anon. 2001. HEC-RAS: User’s and hydraulic reference manuals. U. S. Army Corps of Engineers.

Webby, M. G. 1999. Discussion of irrotational flow and real fluid effects under planar sluice gates, by J. S. Montes. J. Hydraul. Eng. 125(2): 210-212.