مدل سازی عددی لایه بندی حرارتی و کیفیت آب مخزن سد با استفاده از مدل کیفیCE-QUAL-W2

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه پیام نور مرکز رودسر، رشت، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، شهر ارومیه، ایران

چکیده

یکی از مسائل مهم در مدیریت کیفی منابع آب ، تعیین لایه‌بندی حرارتی و به‌دنبال آن سطح تغذیه گرایی در مخازن سد‌ها و دیگر پیکره های آبی می‌باشد.تعیین لابه بندی حرارتی با استفاده از مدلهای کیفی صورت می‌گیرد. در انتخاب یک مدل کیفی آب باید تبادلی بین پیچیدگی مدل، قابلیت اطمینان لازم، هزینه عملیات و زمان در اختیار صورت پذیرد. تعیین پارامترهای شاخص تغذیه‌گرایی نظیر غلظت فسفر و نیتروژن کل در دریاچه، غلظت متوسط و بیشینه کلروفیل a و میزان جلبک خشک با استفاده از این معادلات نیازمند به کم‌ترین داده‌های کیفی بوده و زمان و هزینه کم‌تری در مقایسه با مدل‌سازی‌های پیچیده رایانه‌ای طلب می‌کند. در تحقیق حاضر، کیفیت آب مخزن سد مهاباد واقع در استان آذربایجان غربی، با استفاده از مدل CE-QUAL-W2، که یک نرم‌‌افزار کارآمد در زمینه تحلیل و آنالیز کیفی آب مخازن و دریاچه‌ها‌‌ می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. براساس نتایج حاصله مخزن سد مهاباد دارای یک لایه‌بندی نسبتا قوی تابستانه می‌باشد که از اواخر فروردین ماه شروع شده و در مرداد ماه به اوج خود می‌رسد، با شروع فصل پاییز و همزمان با کاهش میزان تشعشعات ورودی به مخزن لایه بندی شکل گرفته نیز به سمت اختلاط پیش می‌رود به‌گونه‌ای که در آذر ماه اختلاط کامل در مخزن رخ می‌دهد. از نظر تغییرات غلظت کل جامدات محلول (TDS) نیز می‌توان گفت که روند تغییرات نسبت به عمق یک سیر صعودی دارد، طوری که بیشینه غلظت در تمام طول سال در کف مخزن می باشد. تغییرات اکسیژن محلول نسبت به عمق آب در مخزن نیز سیر نزولی دارد، این تغییرات از خردادماه شروع شده و تا اواخر تابستان ادامه می‌یابد طوری که در این دوره از سال میزان غلظت اکسیژن محلول در زیرلایه به صفر می‌رسد که این وضعیت در نهایت باعث تولید رنگ و بوی نامطبوع در مخزن می گردد. سد مخزنی مهاباد یک سد خاکی در رودخانه مهاباد، غرب شهر مهاباد واقع در استان آذربایجان غربی است. سد مهاباد دارای ظرفیت اسمی 197 میلیون متر مکعب و 172 میلیون متر مکعب ظرفیت مفید است که علاوه بر تامین آب آشامیدنی به مهاباد، بیش از 12 هزار هکتار زمین کشاورزی در شهر تحت پوشش آن قرار دارد. سد همچنین دارای نیروگاه برق آبی است. ساخت و ساز در سال 1350 شمسی شروع و سد در سال 1352 تکمیل شد. در این تحقیق مدل دو بعدی CE-QUAL-W2 برای شبیه سازی تغذیه گرایی (ائتروفیکی) در سد مهاباد استفاده شد. سپس هندسه مخزن سد مهاباد، به مدل معرفی شده است. برای این کار با استفاده ازجدیدترین نقشه‌های توپوگرافی مخزن سد و نرم افزار اتوکد اقدام به ایجاد پروفیل‌های عرضی در مسیر خط القعر مخزن و در فواصل معین کرده و با اندازه‌گیری پروفیل‌ها به فواصل دو متری در عمق، اطلاعات بدست آمده وارد فایل عمق سنجی(بسیمتری) شد. جهت بررسی آنالیز حساسیت موارد 1- ضریب پوشش باد(WSC) 2- ضریب نفوذ عمقی نور به آب(EXH2O) 3- ضریب دمای رسوب(TSED) 4- ضریب تابش خورشیدی جذب شده توسط سطح آب(BETA) 5- ضریب ویسکوزیته گردابه افقی(AX) 6- ضریب پخش گردابه افقی(DX) 7- ضریب اصطکاک کف(FRICC)، مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling Of Thermal Stratification And Water Quality In Reservoir By CE-QUAL-W2 Model

نویسندگان [English]

  • mostafa salehi 1
  • zabihollah khanitemeliyeh 2
  • navid parchami 2
  • zaher ahmadpour 2
1 Department of Water, Faculty of Agriculture, Payame Noor University, Rudsar, Rasht, Iran
2 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

One of the important issues in water quality management is the determination of thermal layering followed by nutritional levels in reservoirs of dams and other water structures. Determining the thermal layering using qualitative models. In choosing a water quality model, there should be an exchange between the complexity of the model, the reliability, the cost of operation and the time available. Determining the parameters of a nutritional index such as total phosphorus and total nitrogen concentration in the lake, the average and maximum chlorophyll a concentration, and the amount of dry algae using these equations requires minimum quality data and less time and cost compared to complex modeling The computer required .In this study, the water quality of the Mahabad dam in West Azarbaijan province, using the CE-QUAL-W2 model, efficient software in the field of reservoir analysis and examination of water reservoirs and lakes analyzed. According to the results, the Mahabad Dam reservoir has a relatively robust summer layering, which began last in April and reaches its peak in August, with the onset of autumn and at the same time as the amount of radiation entering the reservoir of layering has been formed. It also leads towards mixing so that in December, the complete mixing takes place in the reservoir. In terms of total concentration of total soluble solids (TDS), it can be said that the trend towards depth changes is rising, so that the maximum concentration is throughout the year at the bottom of the reservoir. The changes in dissolved oxygen relative to the depth of water in the reservoir are also reducing; these changes start from June and continue until last summer so that the concentration of dissolved oxygen in the substrate will drop to zero, which eventually produces a color And the unpleasant odor is in the reservoir. Mahabad storage dam is a dike dam on the Mahabad river, west of Mahabad city in the West Azerbaijan province. Mahabad Dam has a trifling capacity of 197 million cubic meters and 172 million cubic meters of useful capacity which in addition to supplying drinking water to Mahabad, causes under its coverage over 12 thousand hectares of agricultural land in the city. The dam also has a hydroelectric power plant. Construction began in 1968 and the dam was completed in 1970. In this research, a two-dimensional CE-QUAL-W2 model was used to simulate nutritional (eutrophic) in Mahabad dam. Then the geometry of Mahabad dam reservoir is introduced. To do this, using the topographic maps of the dam reservoir and the AutoCAD software, we produced cross-sectional profiles along the reservoir's line at specified intervals and obtained information by measuring the profiles at depths of two meters in depth. Come into the depth gauge . To investigate the sensitivity analysis, the following items were used: 1. Windscreen coefficient (WSC) 2. Light-to-water penetration coefficient (EXH2O) 3.Temperature Sedimentation Coefficient (TSED) 4. Solar absorption coefficient (BETA) 5. Viscosity coefficient of vortex Horizontal (AX); Horizontal Swing Diffuser (DX); Friction Coating Friction (FRICC).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mahabad Dam
  • quality
  • Layering
  • CE-QUAL-W2