Böyük Qafqaz regionunda zəif dağ icmaları tərəfindən su və daşqınlar üzrə idarəetməyə iqlim dəyişikliyi risklərinin daxil edilməsi




Yüklə 263.31 Kb.
səhifə4/10
tarix21.04.2016
ölçüsü263.31 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Daşqın subasmasının modelləşdirilməsi


Modellərin növləri ölçü baxımından təsnifatlaşdırılır. Hazırda geniş istifadə edilən daşqın modelləşdirmə metodları ölçü baxımından və ya müxtəlif ölçü yanaşmalarını necə birləşdirmələri baxımından səciyyələndirilə bilər. Onlardan ən önəmliləri 1D, 1D+, 2D- və 2D metodologiyalarıdır. Çünki onlar daşqın risklərinin idarə olunması üzrə strategiyaların icrasını dəstəkləmək üçün zəruri olan modelləşdirmə tətbiqetmələrinin əksəriyyətini əhatə edir. 3D Reynolds ortalamalı Navier-Stokes tənliklərinə əsaslanan üçölçülü rəqəmsal modellər də mövcuddur. Lakin daşqın riskinin idarə edilməsi ilə bağlı qərarların verilməsində kömək etmək üçün bu modellərin zəruri miqyasda tətbiq edilə bilməsi üçün önəmli praktiki problemlər aradan qaldırılmalıdır.

Faktiki olaraq, bütün rəqəmsal model növləri eyni Navier-Stokes tənliyinə əsaslanır və həmin tənlikdən asılı olaraq ölçü inteqrə edilir.


      1. 1D (birölçülü) rəqəmsal modellər


Birölçülü modellər axının en kəsik səthi üzərində Navier-Stokes tənliklərini inteqrə etməklə əldə oluna bilən birölçülü Sen-Venan və ya dayaz su tənliklərinin müəyyən formasına əsaslanır. Sen-Venan tənliklərinin çıxarılmasında istifadə edilən fərziyyələr onların istifadəsini suyun hərəkətinin çay yatağının mərkəzi xəttinə uyğunlaşdığı istiqamətlə məhdudlaşdırır. 1D yanaşması iki məsələni ortaya çıxarır:

1) Subasar axınının əsas yatağa paralel olan bir istiqamətdə olduğu fərz edilir, amma bu hər zaman baş vermir.

2) Subasar boyunca en kəsik sürətinin böyüklüyündə iri fərqlər olduqda, Sen-Venan tərəfindən proqnozlaşdırılan orta en kəsik sürətinin fiziki mənasını əhəmiyyəti daha az olur.

Digər tərəfdən birölçülü çay modellərinin əsas üstünlüklərindən biri onların axınları hidravlik qurğuların (bəndlər, şlüzlər və s. kimi) geniş spektri üzərində simulyasiya etmək qabiliyyətidir.


      1. 2D rəqəmsal modellər


İkiölçülü hidrodinamik modellər ikiölçülü dayaz su tənliklərinə (DST) əsaslanırlar. DST Reynolds ortalamalı Navier-Stokes tənlikləri axın dərinliyi üzərinə inteqrə etməklə çıxarıla bilər. Bu inteqrasiya prosesində hidrostatik təzyiqin paylanması fərz edilir. Bu tənliklərin həlli bir sıra müxtəlif rəqəmsal metodlarla (məsələn, sonlu müxtəliflik, sonlu element və ya sonlu həcm) əldə edilə bilər və müxtəlif rəqəmsal torlar (məsələn, Kartezian və ya sərhədə uyğunlaşdırılmış, strukturlu və ya struktursuz) istifadə edilir. Subasarın modelləşdirilməsi kontekstində onların hamısının üstün və zəif cəhətləri var.
        1. Hesablama tor-sistemləri


Yuxarıda qeyd edilən rəqəmsal metod tor və ya xana adlanan sahənin diskretləşirilmiş reprezentativliyi üzərində tətbiq edilir. Torların iki növü var: strukturlu və struktursuz torlar. Strukturlu tor düzbucaqlı cədvəl üzərində konseptual olaraq ifadə edilə bilən tordur. Cədvəldəki hər hansı nöqtə hər hansı tərəfdə dörd nöqtə ilə fiziki şəkildə əlaqələndirilir. Struktursuz tor düzbucaqlı cədvəldə ifadə edilə bilməyən tordur. Struktursuz tor modellərinin əsas üstün cəhəti nahamar subasar konturlarını izləmək imkanı və müxtəlif rezolyusiya tətbiq etmək imkanıdır. Bu, axının xırda xüsusiyyətlərini nəzərə almaq üçün yerli səviyyədə modifikasiya edilə, modifikasiyaya ehtiyac olmayan sahələrdə isə aşağı rezolyusiyanı saxlamaqla kompyuterin enerjisindən optimal istifadə təmin edilə bilər. Lakin daha xırda sahələr adətən hesablama vaxtını artıra bilən daha kiçik taktların istifadə edilməsini şərtləndirir.

Strukturlu kvadrat torların struktursuz torlar üzərindəki aşkar üstünlüyü ondan ibarətdir ki, torun fiziki geometriyası birbaşa qurulur və bütünlüklə istifadəçi tərəfindən müəyyən edilən azsaylı parametrlər (məsələn rezolyusiya, aşağı sol künc koordinatları və ölçülər (alternativ olaraq CİS-lə müəyyənləşdirilmiş nahamar sərhəd istifadə edilə bilər) ilə müəyyən edilə bilər. Struktursuz torlar üçün torun yaradılması daha mürəkkəb və vaxt aparan ola bilər.


      1. 1D+2D rəqəmsal modellər


Bir çox kommersiya proqram paketləri 1 ölçülü çay modelini 2 ölçülü subasar torları ilə əlaqələndirmək imkanına malikdir. Bu xüsusilə son illərdə məşhurlaşmışdır, çünki bu, modelçiyə subasarları iki ölçüdə modelləşdirməklə eyni zamanda birölçülü ənənəvi çay modelləşdirməsindən istifadə etmək imkanı verir. Bu, strukturlu tam 2 ölçülü yanaşmalar üzərində hesablamaları azaltmağa imkan verir, əks halda çay kanalının geometriyasını düzgün təmsil etmək üçün daha xırda tor tələb olunardı.

Bu gün 1D və 2D modelləri əlaqələndirmək üçün bir sıra üsullar mövcuddur. 1D çay və 2D subasarı əlaqələndirmək üçün ən geniş istifadə edilən üsul yan əlaqədir – burada mübadilə axınları bir qayda olaraq geniş qaşlı bənd tənlikləri və ya dərinlik-sərf əyrilərindən istifadə etməklə (su səviyyəsindəki fərqlər əsasında) modelləşdirilir. Bu yanaşmanın məhdud cəhəti ondan ibarətdir ki, çay-subasar sərhəddini səciyyələndirən mürəkkəb impuls mübadilə prosesləri modelləşdirilmir (çünki bu proseslər çayda mürəkkəb 3D axın rejimlərindən asılıdır, bu rejimlər 1D çay modelində əhatə edilmir).

Digər əlaqələndirmə yanaşmalarına uzununa əlaqə daxildir. Bu əlaqədən su axarını qismən 1D (yuxarı axar) və qismən 2D (aşağı axar) şəklində modelləşdirmək və ya 1D modelinin aşağı axar kəskinliyini 2D toru ilə əlaqələndirmək üçün istifadə etmək olar. Bu yanaşmada 1D modelindən axın 2D modelinə “mənbə” kimi daxil olur və 2D modelində kəsişmədə su səviyyəsi 1D modelində aşağı axar üzrə sərhəd şərti kimi istifadə olunur. Bəzi birləşdirilmiş 1D+2D modelləri də kiçik 1D komponentlərini istifadə edərək boru və suburaxıcıları 2D modelində ifadə etmək imkanı verir.

      1. 1D, 2D (və ya 1D+2D) yanaşmasının üstün və zəif cəhətləri


1D və ya 2D (və ya 1D+2D) modeli arasında seçim başlıca olaraq çay subasarının modelləşdirilməsi kontekstində münasibdir. Birölçülü modellər eni çayın əsas yatağının enindən 3 dəfədən çox geniş olmayan dar subasarlar üçün məqsədəuyğundur. Bu zaman fərz edilir ki, subasarın sərfə töhfəsi mürəkkəb məcra sərfinin təxmin edilməsində son irəliləyişlərdən istifadə edərək kəmiyyət baxımından ölçülə bilər. Belə modellərin düzgün olması üçün əlavə şərt ondan ibarətdir ki, subasarlar əsas məcradan bəndlər və ya hər hansı qaldırılmış torpaq vasitəsilə ayrılmır və burada yatağın subasarı vahid məcra kimi davranır.

Birölçülü çay modelləri müəyyən məhdudiyyətlərə malikdir. Bu məhdudiyyətlər bir çox praktiki tətbiqetmələrdə ortaya çıxa bilər. Axının biristiqamətli (adətən əsas məcranın axınına paralel istiqamətdə) olması fərz edilir, belə olmadıqda isə (təkrar dövretmə) sərflə bağlı proqnozlar şişirdilə bilər. Subasarın axınının “özünə yol açması” tez-tez baş verdikdə, hətta daha önəmli bir məsələ ondan ibarətdir ki, subasarlar iri olduqda, birölçülü en kəsikləri subasarın saxlama potensialını kifayət qədər qeyri-dəqiq ifadə edəcəkdir.

Çay subasarlarının 2D modelləşməsi özü iki önəmli yanaşma sinfinə bölünə bilər: subasarların yalnız 2D şəklində modelləşdirilməsi (birləşdirilmiş 1D+2D modelinin tərkib hissəsi kimi) və subasar axını və məcra axınının eyni 2D torunun tərkib hissəsi kimi modelləşdirilməsi. 2D modelləşdirmənin subasarın modelləşdirməsinin digər yanaşmaları üzərində əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, sürətdə su səviyyələrində yerli dəyişikliklər və axının istiqamətində yerli dəyişikliklər təmsil edilə bilir. Yanaşma 1D məhdudiyyətlərinə məruz qalmır. Bu isə subasarın ötürmə qabiliyyətini daha yaxşı təmsil etməyə imkan verir. Lakin çaylar və subasar sistemləri üzrə birləşdirilmiş 1D+2D modellərinin əsas məhdudiyyəti odur ki, çay və subasar arasındakı mübadilə prosesləri yenə də təxmini modelləşdirilir. 2D modelləşdirmənin əsas mənfi cəhətlərindən biri onların hesablama xərcidir. Beləliklə, bütün çay və subasar sisteminin 2D struktursuz torun tərkib hissəsi kimi təmsil edilməsini nəzərdə tutan yanaşma xüsusi diqqət tələb edir.

Modellərin hər biirnin üstün və zəif cəhətləri cədvəl 1-də ümumiləşdirilir.



Model növü

Üstünlüklər

Zəif cəhətlər

1D

• birölçülü axın olan çay/kanalların dəqiq hidravlik təsviri

• 2D model ilə müqayisədə daha az hesablama nöqtələri

• nəticələrin asan təhlili və götürülməsi


• Axın yolları qabaqcadan məlum olmalıdır

• Modelin sxemləşdirilməsi üçün daha çox iş

• axın dərinliyi və eninin orta götürülməsi; subasarlarda axınla bağlı müfəssəl təsvirin olmaması


2D

• Axın rejimlərini təsvir etmədən 2D axının dinamik simulyasiyası

• Model daxilində tor (struktursuz tor) rezolyusiyasını uyğunlaşdırma sərbəstliyi

Subasarlarda sürət, dərinlik və s. üzrə müfəssəl məlumat;


• Ötürməni dəqiq müəyyən etmək üçün çay/kanallarda xırda tor tələb edir.

• 1D mexanizminə nisbətən daha çox hesablama səyi tələb edir




1D+2D

• 1D və 2D mexanizmlərinin üstün cəhətlərini özündə birləşdirir

• Subasar, çay və sahil sistemlərinin inteqrasiyası

• Daşqın nəticələrinin vizual təqdimatı

• Alt-tor miqyaslı xüsusiyyətlərin (hidravlik qurğular) dəqiq təmsil olunmasına imkan verir



• Bir model əvəzinə iki modelə istismar

Hesablama səyləri




Şəkil 10 – Rəqəmsal model növlərinin zəif və üstün cəhətlərinin icmalı
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə