مدل سازی عددی لایه بندی حرارتی و کیفیت آب مخزن سد با استفاده از مدل کیفیCE-QUAL-W2

Abstract

یکی از مسائل مهم در مدیریت کیفی منابع آب ، تعیین لایه‌بندی حرارتی و به‌دنبال آن سطح تغذیه گرایی در مخازن سد‌ها و دیگر پیکره های آبی می‌باشد.تعیین لابه بندی حرارتی با استفاده از مدلهای کیفی صورت می‌گیرد. در انتخاب یک مدل کیفی آب باید تبادلی بین پیچیدگی مدل، قابلیت اطمینان لازم، هزینه عملیات و زمان در اختیار صورت پذیرد. تعیین پارامترهای شاخص تغذیه‌گرایی نظیر غلظت فسفر و نیتروژن کل در دریاچه، غلظت متوسط و بیشینه کلروفیل a و میزان جلبک خشک با استفاده از این معادلات نیازمند به کم‌ترین داده‌های کیفی بوده و زمان و هزینه کم‌تری در مقایسه با مدل‌سازی‌های پیچیده رایانه‌ای طلب می‌کند. در تحقیق حاضر، کیفیت آب مخزن سد مهاباد واقع در استان آذربایجان غربی، با استفاده از مدل CE-QUAL-W2، که یک نرم‌‌افزار کارآمد در زمینه تحلیل و آنالیز کیفی آب مخازن و دریاچه‌ها‌‌ می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. براساس نتایج حاصله مخزن سد مهاباد دارای یک لایه‌بندی نسبتا قوی تابستانه می‌باشد که از اواخر فروردین ماه شروع شده و در مرداد ماه به اوج خود می‌رسد، با شروع فصل پاییز و همزمان با کاهش میزان تشعشعات ورودی به مخزن لایه بندی شکل گرفته نیز به سمت اختلاط پیش می‌رود به‌گونه‌ای که در آذر ماه اختلاط کامل در مخزن رخ می‌دهد. از نظر تغییرات غلظت کل جامدات محلول (TDS) نیز می‌توان گفت که روند تغییرات نسبت به عمق یک سیر صعودی دارد، طوری که بیشینه غلظت در تمام طول سال در کف مخزن می باشد. تغییرات اکسیژن محلول نسبت به عمق آب در مخزن نیز سیر نزولی دارد، این تغییرات از خردادماه شروع شده و تا اواخر تابستان ادامه می‌یابد طوری که در این دوره از سال میزان غلظت اکسیژن محلول در زیرلایه به صفر می‌رسد که این وضعیت در نهایت باعث تولید رنگ و بوی نامطبوع در مخزن می گردد. سد مخزنی مهاباد یک سد خاکی در رودخانه مهاباد، غرب شهر مهاباد واقع در استان آذربایجان غربی است. سد مهاباد دارای ظرفیت اسمی 197 میلیون متر مکعب و 172 میلیون متر مکعب ظرفیت مفید است که علاوه بر تامین آب آشامیدنی به مهاباد، بیش از 12 هزار هکتار زمین کشاورزی در شهر تحت پوشش آن قرار دارد. سد همچنین دارای نیروگاه برق آبی است. ساخت و ساز در سال 1350 شمسی شروع و سد در سال 1352 تکمیل شد. در این تحقیق مدل دو بعدی CE-QUAL-W2 برای شبیه سازی تغذیه گرایی (ائتروفیکی) در سد مهاباد استفاده شد. سپس هندسه مخزن سد مهاباد، به مدل معرفی شده است. برای این کار با استفاده ازجدیدترین نقشه‌های توپوگرافی مخزن سد و نرم افزار اتوکد اقدام به ایجاد پروفیل‌های عرضی در مسیر خط القعر مخزن و در فواصل معین کرده و با اندازه‌گیری پروفیل‌ها به فواصل دو متری در عمق، اطلاعات بدست آمده وارد فایل عمق سنجی(بسیمتری) شد. جهت بررسی آنالیز حساسیت موارد 1- ضریب پوشش باد(WSC) 2- ضریب نفوذ عمقی نور به آب(EXH2O) 3- ضریب دمای رسوب(TSED) 4- ضریب تابش خورشیدی جذب شده توسط سطح آب(BETA) 5- ضریب ویسکوزیته گردابه افقی(AX) 6- ضریب پخش گردابه افقی(DX) 7- ضریب اصطکاک کف(FRICC)، مورد بررسی قرار گرفت.