مدل‌سازي عددي لايه‌بندي حرارتي در مخزن سد با استفاده از مدل CE-QUAL-W2 (مطالعه موردي: سد يامچي)

مقدمه: يكي از مسائل تاثير‌گذار بر كيفيت منابع آبي مانند مخازن سد‌ها و ديگر پيكره‌هاي آبي لايه‌بندي حرارتي مي‌باشد. به‌منظور بررسي پديده لايه‌بندي در مخازن سد‌ها بايستي به آناليز ديناميك اختلاط و جريان‌هاي داخلي در مخزن پرداخت. باتوجه به تاثير پديده‌هاي مختلف در ايجاد لايه‌بندي، بررسي اين پديده در مخازن سد‌ها از طريق مدل‌هاي ديناميكي امكان‌پذير است. بنابراين از مدل‌هاي عددي در كنار اندازه‌گيري‌هاي ميداني استفاده مي‌شود. روش : از آب مخزن سد يامچي براي تامين آب شرب محدوده استفاده مي‌شود، بنابراين مطالعات كيفيت آب اين مخزن از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در نتيجه در اين پژوهش براي شناخت شرايط لايه‌بندي آب مخزن سد يامچي، شبيه‌سازي دماي آب با استفاده از مدل CE-QUAL-W2 در يك دوره 1 ساله از ارديبهشت‌ماه سال 1394 تا فروردين‌ماه سال 1395 انجام شده است. همچنين نتايج بدست‌ آمده توسط مدل با مقادير دماي اندازه‌گيري شده در نقاط مختلف مخزن مقايسه شدند و با استفاده از اين نتايج پديده‌ لايه‌بندي حرارتي در مخزن شبيه‌سازي و مطالعه شده است. يافته ها: در پژوهش حاضر مقادير دماي اندازه‌گيري شده و نتايج شبيه‌سازي شده توسط مدل از تطابق مناسبي برخوردار بودند. نتايج نشان دهنده‌ي يك دوره لايه‌بندي حرارتي تابستانه در مخزن سد است كه حدود چهار ماه از سال به طول مي‌انجامد. اين پديده از خردادماه آغاز و در تير شدت گرفته و در مردادماه به اوج خود مي‌رسد، در نهايت تا اواسط شهريور ادامه دارد. از اواسط شهريور با كاهش دما لايه‌بندي حرارتي تضعيف شده و در فصل‌هاي پاييز و زمستان شاهد اختلاط در مخزن هستيم. اين اختلاط تا اواخر ارديبهشت‌ماه ادامه دارد. نتيجه گيري: از لحاظ لايه‌بندي، مخزن سد يامچي در دسته مخازن مونوميكتيك گرم قرار دارد. در اين مخازن با شروع فصل بهار و جذب انرژي، شكل‌گيري لايه‌بندي حرارتي آغاز مي‌گردد. به شكلي كه در اواسط فصل تابستان شاهد لايه‌بندي شديدي خواهيم بود و اين لايه‌بندي تا پايان تابستان ادامه خواهد داشت. به تدريج با شروع فصل پاييز و كاهش دما‌ي محيط لايه‌بندي تضعيف مي‌شود، به‌گونه‌اي كه مخزن سد بخش عمده‌اي از زمستان و اوايل بهار را در شرايط اختلاط كامل به سر مي‌برد. اين لايه‌بندي به صورت يك چرخه سالانه مجدداً از اواسط و يا انتهاي بهار شروع به شكل‌گيري مي‌كند.