تحليل هيدرولوژيكي مخزن سد قشلاق و برداشت بهينه از آن برمبناي تحليل خشكسالي‌هاي حوضۀ رودخانه

Hydrologic analysis and optimal release of the Qeshlaq dam reservoir, based on drought analysis of river basin

در بيشتر شهرهاي ايران براي تامين نيازهاي شرب، كشاورزي و صنعتي از مخازن سدهاي در حال بهره برداري استفاده مي شود، اما به دليل نبود قانون بهره برداري مناسب يا متوازن نبودن ميزان تقاضا و حجم مخزن (از زمان ساخت تا كنون)، بايد دستورات بهره برداري مناسب برحسب شرايط موجود تغيير يابد. بررسي عملكرد حجم ذخيره مخزن سد قشلاق از نظر بيشترين برداشت بهينه مطمئن براي مصرف كشاورزي و با فرض تامين 100 درصد آب شرب و تعيين ميزان حجم ذخيره، هدف مطالعه حاضر است. براي اين منظور از روش برنامه ريزي خطي در محيط متلب استفاده شد. دوره بحراني 51 ماه به روش هربست به دست آمد و براساس آن مقدار بهينه آب آزاد شده براي تامين آب كشاورزي در دوره آماري (مهر 1366 تا شهريور 1391) 1/334 ميليون مترمكعب به دست آمد. با مقايسه پتانسيل مصرفي كشاورزي منطقه و ميزان برداشت بهينه محاسبه شده مشخص شد كه فقط 60 درصد از نيازها برآورده شده و اين مقدار نياز آبياري ماههاي تير (2/2 ميليون مترمكعب)، مرداد (2/47 ميليون مترمكعب) و شهريور (2/29 ميليون مترمكعب) را تامين نكرده است. ضريب همبستگي بين مقادير حجم ذخيره ماهانه به دست آمده از بهينه سازي و حجم ذخيره ماهانه واقعي در مخزن 84/0 به دست آمد. نتايج نشان داد بيشترين ذخيره ماندگاري در حجم 162 ميليون مترمكعب (كه برابر 3/4 حجم مخزن است) با احتمال (50 درصد) رخ ميدهد. همچنين از برازش توزيع هاي آماري بر مقادير سرريزها طي دوره آماري مشخص شد كه بهترين توزيع با كمترين خطا، توزيع گامبل است. به طور كلي، نتايج بهينه سازي نشان داد به كارگيري برنامه ريزي خطي ميتواند كاربران را در استفاده بهينه از منابع آبي براي مصارف كشاورزي و صنعتي كمك كند.

Dam reservoirs supply potable, agricultural, and industrial water in most cities of Iran. Due to lack of proper operational rules or unbalanced demand versus water resources volume, (along operating time) correction in operational rules is required to fulfill current situations. Hence the goal of this study is to optimize the Qeshlaq Dam reservoir operation rules to maximize the water release for agricultural demand with considering to maintain reservoir capacity to allocate 100% of potable water demand. For this purpose a linear optimization program was developed in MATLAB. Herbst method was used to assess drought intensities and periods. Based on Herbst method, a critical period of 51 month (October 1987 – Septamber2012) was determined and an optimal release of 1.334 MCM was estimated for agricultural use. Based on downstream potential agricultural demand, this released water is supplied only 60% of the agricultural demands. So there will be shortage in supplying agricultural demands for months July (2.2MCM), August (2.47MCM) and September (2.29MCM). The correlation coefficient of R2 = 0.84 was obtained between modelled and actual monthly reservoir storage. Results showed that the probability of the maximum long term storage of 162 MCM (equal to 0.75 of reservoir capacity) is 50%. Also statistical distribution analysis revealed that spillway discharge data are agree with Gumbel distribution more accurately than other distributions. In general, the results of the optimization showed that linear programming can be used for optimal water resources allocation for agriculture and industry use.