لايه بندي حرارتي مخزن سد سيمره با استفاده از مدل دو بعدي هيدروديناميكي و كيفي CE-QUAL-W2

Thermal Stratification of Seymareh Dam Using Two-Dimensional, Hydrodynamic and Water Quality Model: CE-QUAL-W2

زمينه و هدف: وجود لايه‌بندي حرارتي در مخزن سد عامل و بيانگر تغييرات كيفيت فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي آب در ترازهاي مختلف است. خصوصيات دمايي مخازن سدها را مي توان با استفاده از مدل‌هاي رياضي پيش‌بيني كرد. مدل CE-QUAL-W2 يك مدلي دو بعدي هيدروديناميكي و كيفي است كه با توجه به قابليت‌هاي فراوان آن، براي لايه‌بندي حرارتي از آن استفاده مي‌گردد. روش بررسي: براي لايه‌بندي حرارتي سد سيمره در استان ايلام از مدل CE-QUAL-W2 استفاده گرديد. گام نخست در مدل-سازي فرآيند كاليبرسيون است. كاليبراسيون يك فرآيند چند مرحله‌اي براي اصلاح پارامترها است تا بتوان بين داده‌هاي مشاهده شده و مدل تطابق ايجاد نمود. براي لايه‌بندي حرارتي در مدل CE-QUAL-W2 سه مرحله كاليبراسيون شامل كاليبراسيون هندسه مخزن، سطح آب و بهره‌برداري مخزن و دمايي وجود دارد كه جهت اجراي بهينه مدل انجام گرفت. پس از انجام كاليبراسيون، نتايج لايه‌بندي براي ماه‌هاي مختلف سال استخراج شد. يافته‌ها: ميزان خطاي جذر ميانگين مربعات براي كاليبراسيون كه با مقايسه داده‌هاي واقعي و داده‌هاي مشاهده اي، به ترتيب 0/5، 0/05 و 1/62 محاسبه گرديد، بيانگر آن است كه مدل براي لايه‌بندي حرارتي داراي قابليت مناسبي است. بر اساس اطلاعات مربوط به مدل‌سازي، مشخص گرديده است كه سد سيمره داراي يك دوره لايه‌بندي حرارتي است. اين لايه‌بندي از اسفند ماه تا دي ماه ادامه دارد و در پاييز به اوج مي‌رسد. ضخامت لايه سطحي آب كه رولايه نام دارد از ماهي به ماه ديگر متفاوت است. ضمن آن‌كه اين تفاوت در لايه مياني يا ترموكلاين نيز در ماه‌هاي مختلف ديده مي‌شود. ضخامت رولايه در آذرماه بيش از ساير ماه‌ها مي‌باشد. وجود اين لايه‌بندي در مخازن باعث مي‌شود تا به تدريج مواد آلي و رسوبات ته‌نشين شده در كف زياد شده و در هنگام اختلاط مخزن موجب گسترش پديده تغذيه‌گرايي در مخزن شود.

Background: Thermal stratification in the reservoir changes the physical, chemical and biological quality at different levels. Temperature conditions of the reservoirs can be predicted using mathematical models. CE-QUAL-W2 is a two-dimensional, hydrodynamic and water quality model that is used for thermal stratification regarding its capabilities. Material and Methods: CE-QUAL-W2 is used for thermal stratification in Seymareh dam. Calibration is first step in modeling. Calibration is an iterative process whereby model coefficients are adjusted until an adequate fit of observed versus predicted data is obtained. CE-QUAL-W2 model has three calibrations phase including volume-elevation, water balance and thermal calibrations, all have done for model optimum performance. After the calibration, stratification results are extracted for the various months. Results: The root mean square error of calibration calculated by comparing the actual data and the observed data were 0.5, 0.05 and 1.62, respectively, indicating that the model for the layer ¬ Thermal conditioning is suitable. This stratification continues from March to December and culminates in autumn. The thickness of the surface layer of water, called the roller, varies from month to month. This difference is also seen in the middle layer or the thermocline in different months. The thickness of roller in December is more than other months. Discussion and Conclusion: Based on modeling information, it has been determined that the Seymareh Dam has a thermal stratification period. The presence of this layering in the reservoirs causes the organic matter and sedimentation of sediments to gradually increase in the bottom of the reservoir.