استراتژی‌ های عددی محافظت کننده‌ ی یک بعدی – دو بعدی توام که بر طغیان رودخانه اعمال شده‌اند: تیبر (رم)

قیمت: 43,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

استراتژی‌ های عددی محافظت کننده‌ ی یک بعدی – دو بعدی توام که بر طغیان رودخانه اعمال شده‌اند: تیبر (رم)

عنوان لاتین

Conservative 1D-2D coupled numerical strategies applied to river flooding: the Tiber (Rome)

استراتژی‌های یک بعدی – دو بعدی توام برای بکارگیری در محاسبات سریع طغیان رودخانه‌های بزرگ در این مقاله ارائه شده‌اند. مدل‌های یک بعدی و دو بعدی با استفاده از طرح‌های حجم محدود ساده‌ی پیشرو استفاده می‌شوند که قادر به رویارویی با جبهه‌های خیس شونده – خشک شونده را دارند. توپوگرافی با استفاده از سطح مقطع‌هایی برای مدل یک بعدی و شبکه‌های با / بدون ساختار مربعی / مثلثی برای مدل دو بعدی ارائه شده‌اند. استراتژی‌های کوپلینگ که عاری از ساختارهای هیدرولیکی و پارامترهای تنظیم کننده می‌باشند ابتدا در یک تست آزمایشگاهی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته‌اند که با شکست کناره‌ی رودخانه و طغیان آن در صفحه‌ی جانبی سروکار دارند. نتایج عددی با مدل کاملاً دو بعدی و همچنین اندازه‌گیری‌ها در برخی از نقاط اندازه‌گیری مقایسه شده‌اند که نتایج رضایت‌بخشی را ارائه می‌دهند. بنابراین شبیه‌سازی یک سناریوی طغیان واقعی در رودخانه‌ی تیبر نزدیک به ناحیه‌ی شهرنشین رم (ایتالیا) اجرا گردید. یک پیکربندی کوپلینگ جانبی فراهم گردید که در آن انتشار موج طغیان در کانال اصلی از طریق یک مدل یک بعدی و آب‌گرفتگی از طریق یک مدل دو بعدی شبیه سازی شده‌اند. از سوی دیگر یک کوپلینگ پیشین که در آن موج طغیان ابتدا در یک مدل یک بعدی شبیه‌سازی شده و سپس در یک مدل دوبعدی انتشار یافته است نیز اجرا شده است. گسترش طغیان تقریباً به خوبی توسط تمامی طرح‌های ارائه شده ضبط شده است که یک پیکربندی جانبی یک بعدی – دوبعدی با افزایش سرعت حدوداً 15 برابر متناسب است.

Coupled 1D–2D numerical strategies are presented in this work for their application to fast computation of large rivers flooding. Both 1D and 2D models are built using explicit upwind finite volume schemes, able to deal with wetting-drying fronts. The topography representation is described via cross sections for the 1D model and with quadrilateral/triangular structured/unstructured meshes for the 2D model. The coupling strategies, free of hydraulic structures and tuning parameters, are firstly validated in a laboratory test dealing with a levee break and its flooding into a lateral plane. The numerical results are compared with a fully 2D model as well as with measurements in some gauge points giving satisfactory results. The simulation of a real flooding scenario in the Tiber river near the urban area of Rome (Italy) is then performed. A lateral coupling configuration is provided, in which the flood wave propagation in the main channel is simulated by means of a 1D model and the inundation of the riverside is simulated by means of a 2D model. On the other hand, a frontal coupling, in which the flood wave is simulated in a 1D model first and then it is propagated into a 2D model, is also performed. The flooding extension is almost well captured by all the schemes presented, being the 1D–2D lateral configuration the most confident with speed-ups of around 15x.