شبيه‌سازي لايه‌بندي حرارتي و غلظت اكسيژن محلول با استفاده از مدل Ce-Qual-W2 (مطالعه موردي: مخزن سد شهيد رجايي)

Simulation of thermal stratification and dissolved oxygen concentrations using Ce-Qual-W2 model(Case Study: Shahid Rajaee Dam)

كمبود منابع آب شيرين سبب شده است كه به كيفيت آب ذخيره‌شده در پشت سد‌ها به‌‌منزله منابع آب سطحي بيشتر از گذشته توجه شود. رژيم حرارتي و غلظت اكسيژن محلول كه از عوامل تاثيرگذار در كيفيت آب مخازن‌اند، در سد مخزني شهيد رجايي استان مازندران مطالعه شدند. با توجه به كاربري جديد آب اين مخزن به منظور آب آشاميدني ساري، مطالعه كيفيت آن از اهميت بسياري برخوردار است. در اين راستا ابتدا مدل هيدروديناميك مخزن سد شهيد رجايي براي سال‌هاي 1380 تا 1390 به وسيله نرم‌افزار CE-QUAL-W2 ساخته و كاليبره و براي شبيه‌سازي رژيم حرارتي و اكسيژن محلول سال‌‌هاي 1389 تا 1393 با دو فرض استمرار وضع موجود و افزايش 50 درصدي نياز آبي استفاده شد. نتايج نشان‌دهنده ايجاد لايه‌بندي حرارتي در تابستان و اختلاط قايم در زمستان بود و درياچه مخزن سد شهيد رجايي در دسته درياچه‌‌هاي مونوميكتيك گرم قرار مي‌گيرد. از نتايج مدل‌سازي اكسيژن محلول مشخص شد در زمان شكل‌گيري لايه‌بندي حرارتي، غلظت اين پارامتر در كف مخزن به صفر مي‌رسد و در زمان اختلاط قايم زمستاني شرايط بي‌هوازي كف مخزن از بين مي‌رود و مخزن در جهت قايم همگن مي‌شود. افزايش 50 درصدي نياز آبي تراز آبگيري و زمان ماندآب درون مخزن، طول دوره لايه‌بندي تابستاني و به دنبال آن مدت زمان برقراري شرايط بي‌هوازي در كف مخزن را كاهش و قدرت و شدت لايه‌بندي را در مخزن سد شهيد رجايي افزايش مي‌دهد.

Due to shortage of fresh water resources, the quality of stored water behind the dams become more important than before as a source of fresh water resources. Thermal regime and dissolved oxygen concentration are factors that affect the quality of water reservoirs. These two parameters were studied in Shahid Rajaee Dam in Mazandaran province. Due to the recent use of this dam as a source of drinking water supply in Sari, water quality of this dam is very important to study. In this regard, the hydrodynamic model for years 2001 until 2011 was built and calibrated by the CE-QUAL-W2 model, the model was used for simulation thermal regime and dissolved oxygen concentrations between years 2010 to 2014, tow scenario studied in this period, first of all continuation of current situation and second 50% increase in water requirements was assumed. The results show that the reservoir will experience thermal stratification in summer and vertical mixing in winter, based on these results Shahid Rajaee reservoir is in branch of warm Monomictic Lake. Dissolved oxygen modeling results showed when thermal stratification dominates, dissolved oxygen concentration at the bottom of the reservoir become zero. In winter when thermal vertical mixing dominates dissolved oxygen concentration will be homogeneous in depth and anaerobic conditions in the bottom of the reservoir are fading thus the reservoir is homogeneous in the vertical direction. The 50% increase in water requirement caused water levels and water retention time in the reservoir decrease. Besides this issue, with 50% increase in water discharge, duration of summer thermal stratification and anaerobic conditions in the bottom of the reservoir will decrease.