شبیه‌سازی تراز سطح آب و دمای مخزن سد سپیدرود

نوع مقاله: یاداشت‌ فنی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این تحقیق تراز سطح آب و دمای آب در لایه‌های مختلف مخزن سد سپیدرود توسط نرم افزارCE-QUAL-W2 شبیه‌سازی ‌شد. داده‌های استفاده شده در مرحله کالیبراسیون، دما و تراز سطح آب مخزن سد مربوط به 11/3/84 تا20/1/85 بود. با انجام آنالیز حساسیت، پارامترهای مؤثر شناسایی شد و در مرحله کالیبراسیون مدل، این پارامترها که شامل ضریب ممانعت باد، ضریب سایه و ضرایب تجربی تابع سرعت باد بودند، کالیبره شدند. در دوره صحت‌سنجی از داده‌های دما و تراز سطح آب مربوط به 20/1/85 تا 16/7/85 استفاده شد. نتایج صحت سنجی نشان داد که CE-QUAL-W2 می‌تواند به‌ترتیب با درصد خطای 3/0 و 6/3، تراز سطح آب و دمای مخزن را شبیه‌سازی کند که حاکی از انجام مدل‌سازی مناسب می‌باشد. نتایج مدل‌سازی بیانگر عدم وجود لایه‌بندی حرارتی در مخزن سد سپیدرود بود. بررسی عوامل مؤثر بر دمای آب نشان داد عواملی که باعث عدم وجود لایه‌بندی حرارتی در مخزن سد سپیدرود می‌شوند، شامل سرعت بسیار بالای باد و زمان ماند کوتاه مخزن سد است. همچنین بررسی‌ها نشان داد که دمای هوا و محل برداشت آب از سد، بر روی لایه‌بندی حرارتی سد سپیدرود تأثیر چندانی ندارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Water Level and Temperature in the Sepidrood Reservoir

نویسندگان [English]

  • Hamid Taheri 1
  • AliAkbar Hasani 2
  • Hossein Ganjidoust 3
چکیده [English]

In this study, the water level and temperature in the Sepidrood reservoir were simulated using CE-QUAL-W2 software. The utilized data for the calibration of water level and temperature models were the in-situ data from 1/6/2005 to 9/4/2006. Sensitivity analysis was used for determination of the influenced parameters on the water level and temperature in the Sepidrood reservoir. The results showed that wind sheltering coefficient, shading coefficient and empirical coefficients in the wind speed function are the most important parameters, hence these parameters were calibrated in the calibration step. In the validation step, the data from 9/4/2006 to 8/10/2006 were utilized. The results of model validation showed that CE-QUAL-W2 can simulate the water level and temperature with 0.3 and 3.6 % error, respectively. The results imply that the model has appropriate performance for water level and temperature simulation. The results demonstrated that Sepidrood reservoir is a completely mixed reservoir. The influences of different parameters on the reservoir stratification were investigated. The results demonstrated that the high wind speed and low retention time are the main factors on complete mixing of Sepidrood reservoir. In addition, the air temperature and the position of reservoir withdraw have no significant effects on the reservoir stratification.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sepidrood Reservoir
  • Thermal stratification
  • Water Level Simulation
  • Temperature Simulation
  • CE-QUAL-W2
1. Henderson, B. (1988). “ Sensitivity of thermal stratification models to changing boundary conditions.”
J. Applied Mathematical Modeling, 12(1), 31-43.

2. Owens, E., Effler,  S., and Trama, F. (1986). “Variability in thermal stratification in a reservoir.” J. American Water Resources Association, 22(2), 219-227.

3. Orlob, G. T., and Selna, L. G. (1970). “Temperature variation in deep reservoirs.” J. Hydraul., 96, 391-410.

4. Stefan, H., and Ford, D. (1975). “Temperature dynamic in Dimictic lakes.” J. Hydraul., 101(1), 97-114.

5. Huber, W. C., Harleman, D. R. F., and Ryan P. J. (1972). “Temperature predication in stratified reservoirs.”
J. Hydraul., 98(2), 645-666.

6. Balistrieri, L., Tempel, R.N., Stillings, L., and Shevenell, L. (2006). “Modeling spatial and temporal variations in temperature and salinity during stratification and overturn in Dexter Pit Lake, Tuscarora, Nevada, USA.” Applied Geochemistry, 21(7), 1184-1203.

7. Han, P., Armengol, J., Garcia, C.J., Comerma, M., Roura, M., Dolz, J., and Straskraba, M. (2000) “The thermal structure of Sau reservoir (NE: Spain): A simulation approach.” Ecological Modelling, 125(2-3), 109-122.

8. Gal, G., Imberger, J., Zohary, T., Antenucci, J., Anis, A., and Rosenberg, T. (2003) “Simulating the thermal dynamics of Lake Kinneret.” Ecological Modelling, 162(1-2), 69-86.

9. Water Quality Research Group. (2009). “CE-QUAL-W2: Model description.”(May 2011).

10. Martin, J. L. (1987) Application of two-dimensional model of hydrodynamics and water quality (CE-QUAL-W2) TO Degrey Lake, Arkansas, Technical Report E-87-1, US. Army Engineers Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS.

11. Champan, R. S., and Cole, T. M. (1992) “Improved thermal predictions in CE-QUAL-W2.” Proceedings of the Hydraulic Engineering Sessions at Water Forum 92, Baltimore, Maryland, August 2-6.

12. Gunduz, O., Soyupak, S., and Yurteri, C. (1998). “Development of water quality management strategies for the proposed Isikli reservoir.” J. Water. Sci. Tech., 37(2), 369-376.

13. Martin, J., Hesterlee,C., and Cole, T.(1999). “Two-dimensional water quality modeling using CE-QUAL-W2 on selected reservoirs.” Water Resources Conference, University of Georgia.

14. Batick, B. M. (2011). “Modeling temperature and dissolve oxygen in the Cheatham reservoir with CE-QUAL-W2.” M.Sc. Thesis, Vanderbilt University, Nashville, Tennessee, USA.

15. Arhami, M., Tajrishy, M., and Abrishamchi, A. (2003). “Simulation study of water quality variation in Latian reservoir.” J. of Water and Wastewater, 44, 2-14. (In Persian)

16. Sarang, A., Tajrishy, M., and Abrishamchi, A. (2001). “Bookan dam reservoir quality simulaton.” J. of Water and Wastewater, 37, 2-15. (In Persian)

17. Khayammi, M., Danesh, S., Khodashenas, S., and Davari, K. (2009). “Simulation of water quality in dam’s basin case study- Torogh dam basim.” J. of Water and Soil, 23 (1), 17-29. (In Persian)

18. Afshar, A., and Saadatpour, M. (2009). “Europhication in dam’s reservoirs, 2-D modeling of karkhe reservoir.” J. of Water and Wastewater, 71, 80-93. (In Persian)

19. Nazariha, M., Danay, E., Hashemi, S.H., and Izad-Doustadar, A.H. (2010). “Prediction of thermal stratification in proposed Bakhtyari reservoir with CE-QUAL-W2.” J. of Environmental Studies, 36 (54), 11-18. (In Persian)