جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "مخزن سد" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «مخزن سد» در نشریات گروه «کشاورزی»-
مخازن سدها برای ذخیره آب باران و سیلاب ها و استفاده در زمان کمبود آب بسیار مهم هستند. در اکثر مخازن ظرفیت ذخیره سازی به دلیل تجمع رسوبات پیوسته کاهش می یابد. رسوب گذاری در مخازن ذخیره آب پیامدهای عمده ای بر ظرفیت ذخیره سازی، طول عمر و کیفیت آب مخزن دارد. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تغییرات زمانی حجم آب ذخیره شده در مخزن و تخمین نرخ رسوب گذاری در آن به کمک سنجش از دور انجام شده است. برای این منظور مخزن O. H. Ivie در کشور آمریکا به عنوان منطقه موردمطالعه انتخاب شد. این پژوهش شامل مراحل مختلف از جمله پیش پردازش تصاویر ماهواره لندست 8، مدل سازی و شناسایی پیکسل های آب با استفاده از شاخص MNDWI، تخمین ظرفیت ذخیره مخزن و مقایسه نتایج با داده های توپوگرافی جهت ارزیابی نرخ رسوب گذاری می باشد. طبق نتایج، میانگین خطاهای محاسبه حجم آب ذخیره شده در مخزن حدود 9 درصد به دست آمد. بر این اساس ظرفیت ذخیره مخزن O. H. Ivie از 695 میلیون مترمکعب در ابتدای بهره برداری (سال 1991) به 472 میلیون متر مکعب در سال 2019 کاهش یافته است. نتایج نشان داد که ظرفیت از دست رفته ذخیره مخزن بر اثر ته نشینی رسوبات حدود 32 درصد حجم اولیه و نرخ رسوب گذاری سالانه 4/1 درصد است. همچنین با ارزیابی نتایج به دست آمده میانگین ارتفاع رسوب ته نشین شده در مخزن بین سال های 2004 تا 2019 حدود 9 متر برآورد شد. این پژوهش تائید کرد که سنجش از دور می تواند با صرف کمترین هزینه و زمان، تغییرات ظرفیت ذخیره و نرخ رسوب گذاری در مخزن را تخمین بزند.کلید واژگان: مخزن سد, ظرفیت ذخیره, نرخ رسوبگذاری, شاخص MNDWI, لندست 8reservoirs are very important for storing rainwater and floods, and water shortage management. In nearly all reservoirs, storage capacity is steadily lost due to trapping and accumulation of sediment. Sediment deposition in water reservoirs has major implications for storage capacity, reservoir lifetime and water quality. The present study aimed to evaluate the temporal dynamics of water stored and sedimentation rate in a reservoir using remote sensing data. For this purpose, the study was carried out in O. H. Ivie reservoir located in the America country. The techniques used to carry out this study have been pre-processing of Landsat 8 images, modeling and identifying water pixels using MNDWI index, evaluating reservoir capacity, and compression of results with recent bathymetric survey data to assessment sedimentation rate. According to the results, the average errors of computing the volume of water stored in the reservoir was about 9%. Based on this, the storage capacity of O. H. Ivie reservoir has decreased from 695 million cubic meters at the beginning of operation (1991) to 472 million cubic meters in 2019. The results showed that the lost storage capacity of the reservoir due to sedimentation is about 32% of the original volume and the annual sedimentation rate is 1.4%. Also, by evaluating the obtained results, the average height of sediment deposited in the reservoir between 2004 and 2019 was estimated to be about 9 meters. This research confirmed that remote sensing can estimate storage capacity and sedimentation rate in the reservoir with minimal cost and time.Keywords: Landsat 8 OLI, MNDWI Index, Reservoir Dam, Sedimentation Rate, Storage Capacity
-
در این پژوهش یک فناوری جدید برای رسوب زدایی مستمر و کنترل شده از مخزن سد بررسی شده است. این فناوری از یک سیستم مکنده با دو پمپ مجزا تشکیل شده است: یک پمپ لجن کش برای برداشت و انتقال رسوبات و یک پمپ شناور فشارقوی برای تولید جت آب برای ایجاد اغتشاش در لایه های رسوبی کف مخزن. آزمایش های محلی در مخزن سد زنوز به عنوان مطالعه موردی در دو حالت با و بدون جت آب انجام شده است. نتایج نشان داده اند که جرم رسوبات برداشت شده در طول زمان آزمایش از سه فاز رشد، کاهش و تعادل پیروی می کند. با توجه به شرایط محلی، خصوصیات خاک و سیستم لایروبی، مقادیر حداکثر جرم رسوبی برداشت شده توسط پمپ در حالت بدون جت آب 100 گرم بر ثانیه و برای حالت با جت 200 تا 430 گرم بر ثانیه بوده است. تحلیل ابعادی برای پارامتر نرخ تولید رسوب - مقدار حجم مصالح لایروبی در واحد زمان - انجام و روابط تناسبی مربوط به دبی حجمی رسوب و دبی جرمی رسوب به دست آمد که نشان می دهند دبی رسوب با منحنی های مشخصه (دبی - ارتفاع) پمپ همگراست. راندمان متوسط رسوب زدایی در حالت پمپ با جت آب به ترتیب 7-14% و در حالت بدون جت آب 2-3% بوده است. این نشان می دهد که جریان جت آب تاثیر قابل ملاحظه ای بر افزایش راندمان رسوب زدایی دارد و بدون آن برداشت رسوبات ته نشین شده قابل طرح نمی باشد.کلید واژگان: مخزن سد, رسوب زدایی, پمپ, جت آب, سد زنوزThis paper presents a novel technology for desilting dam reservoirs in a continuous and controlled manner. The proposed technology utilizes a suction system that incorporates two pumps: a dredge pump for removing and transporting sediments, and a high-pressure submersible pump for generating water jets to create turbulent flows in the bottom sediment layers. To evaluate the effectiveness of the proposed technology, local experiments were conducted in two cases: with the suction pump alone and with the addition of water jet flow. These experiments were conducted at the end of the reservoir of Zenouz Dam, which serves as a case study. The collected sediment mass was measured over time, and the resulting mass-time graphs revealed three distinct phases: ascending, descending, and constant. Based on the local conditions, soil properties and dredging system, the maximum sediment mass removal rates by the pump were 100 g/s for the case without water jet and ranged from 200 to 430 g/s for the case with water jet. Dimensional analysis was performed to determine the relationship between sediment yield and parameters such as sediment volumetric flow rate and sediment mass flow rate. The results showed that the variations of sediment discharge followed the same characteristic curves (discharge - height) of the pump. The average de-sedimentation efficiency was found to be 7-14% and 2-3% for the experimental pump modes with and without the jet flow, respectively. This indicates that the water jet flow has a significant influence on enhancing the de-sedimentation efficiency, and without it, the sediment removal would not be feasible.Keywords: Dam reservoir, Desiltation, Pump, Jet Flow, Zenouz Dam
-
این پژوهش، با استفاده از مدل هیدرودینامیکی CE-QUAL-W2، به بررسی و شبیه سازی پارامتر اکسیژن محلول (DO) در مخزن سد اکباتان و تحت تاثیر تغییرات لایه بندی حرارتی و دما می پردازد. مخزن اکباتان در تامین آب شرب و کشاورزی شهرستان همدان نقش مهمی ایفا می کند. از این رو، بررسی کیفیت آب آن امری ضروری به نظر می رسد. نتایج نشان می دهد که مدل CE-QUAL-W2 با درنظرگرفتن حجم و هندسه مخزن و پارامترهای هواشناسی، به خوبی تغییرات دمایی مخزن را شبیه سازی می کند. با توجه به این که اکسیژن محلول تحت تاثیر لایه بندی حرارتی قرار دارد، ارتباط میان این دو پارامتر موردبررسی قرار گرفته و امکان ارزیابی کیفیت آب از طریق لایه بندی حرارتی مخزن ارایه شده است. نتایج نشان می دهند که لایه بندی حرارتی در مخزن اکباتان دارای دوره های تغییر لایه بندی حرارتی است و در فصل تابستان کامل می شود، درحالی که در فصل های پاییز و اوایل زمستان اختلاط کامل رخ می دهد. این تغییرات هم چنین تاثیری بر لایه بندی DO در مخزن دارند. با افزایش 68 درصدی دما، غلظت DO حدود 5/37 درصد کاهش می یابد و با کاهش دما، غلظت DO به همین نسبت افزایش می یابد. علاوه بر این، نتایج پژوهش نشان می دهند که تغییرات دمای هوا تاثیر قابل توجهی بر غلظت DO در مخزن دارد. تغییر دما منجر به کاهش چگالی آب و کاهش حلالیت اکسیژن در آب می شود، که به نوبه خود منجر به کاهش غلظت DO در آب مخزن گردیده و این مساله به طور گسترده ای در مطالعات محیط زیست و مدیریت منابع آب موردتوجه قرار دارد.
کلید واژگان: اکسیژن محلول, لایه بندی حرارتی, مخزن سد, مدل CE-QUAL-W2This research, using the CE-QUAL-W2 hydrodynamic model, investigates and simulates the dissolved oxygen (DO) parameter in the Ekbatan dam reservoir under the influence of thermal stratification and temperature changes. Ekbatan Reservoir plays an important role in providing drinking and agriculture water in Hamedan city, so checking its water quality seems essential. The results show that the CE-QUAL-W2 model simulates well the temperature changes of the reservoir by considering the volume and geometry of the reservoir and meteorological parameters. Due to the fact that dissolved oxygen is affected by thermal stratification, the relationship between these two parameters has been investigated and the possibility of evaluating water quality through thermal stratification of the reservoir has been presented. The results show that thermal stratification in Ekbatan reservoir has periods of thermal stratification change and is complete in summer, while complete mixing occurs in autumn and early winter. These changes also affect the DO stratification in the reservoir. With a 68 percent increase in temperature, the DO concentration decreases by about 37.5 percent, and with a decrease in temperature, the DO concentration increases in the same proportion. In addition, the research results show that changes in air temperature have a significant effect on the concentration of DO in the reservoir. The change in temperature leads to a decrease in the density of water and a decrease in the solubility of oxygen in water, which in turn leads to a decrease in the concentration of DO in the reservoir water, and this issue is widely considered in environmental studies and water resources management.
Keywords: CE-QUAL-W2 model, Dam Reservoir, Dissolved Oxygen, thermal stratification -
مقدمه
کیفیت آب در منابع آبی تامین کننده آب شهرها، تهدید بالقوه برای سلامت جامعه به حساب می آید و مدیریت موثر این منابع آبی و درک جامع از الگوی مکانی و زمانی کیفیت آب مورد نیاز می باشد.
روشدر این مطالعه، از مدل دینامیکی زیست محیطی سه بعدی EFDC، جهت ارزیابی و شبیه سازی دما و پارامترهای کیفی مخزن سد ماملو استفاده شده است. اطلاعات مورد نیاز، جهت واسنجی و صحت سنجی مدل در12 ماه از سال 2019 میلادی، از 6 نقطه از مخزن سد برداشت شده است.
یافته هالایه بندی حرارتی در مخزن چندین ماه در سال ادامه یافته است. لایه بندی پایدار، مانع ازانتقال اکسیژن به لایه های پایین تر شده و غلظت اکسیژن محلول در زیرلایه، به کمتر از 2 میلی گرم بر لیتر رسیده است. در تمامی فصول سال بیشترین غلظت سبزینه آ مربوط به منطقه آفتاب (با حداکثر غلظت 6/35 میکروگرم بر لیتر در مرداد ماه) می باشد. در مخزن سد ماملو فسفر عامل محدود کننده رشد جلبک ها در مخزن می باشد و رابطه معناداری میان تغییرات غلظت فسفر کل و تغییرات غلظت سبزینه آ در مخزن مشاهده گردید. روند تغییرات نیتروژن کل در مخزن نشان دهنده کنترل غلظت آن توسط بارهای خارجی ورودی به مخزن می باشد.
نتیجه گیریبه طور کلی، نتایج به دست آمده از مقایسه مقادیر شبیه سازی شده و واقعی دهنده آن می باشد که مدل EFDC به صورت قابل قبولی قادر به شبیه سازی پارامترهای کیفی مخزن می باشد. همچنین، شاخص های آماری مقادیر نسبتا مناسبی را در شبیه سازی تراز آب (72/0= , R2 15/0RMSE=) نشان دادند.
کلید واژگان: مخزن سد, پارامترهای کیفی آب, لایه بندی حرارتی, شکوفایی جلبکی, مدل EFDCIntroductionSo as to conserve and manage reservoirs effectively, a comprehensive awareness is necessary for the spatial and temporal pattern of water quality.
Methods. In this research, a three-dimensional EFDC dynamic environmental model has been utilized, for the assessment and simulation of the thermal-regime and quality parameters of the Mamloo-Dam Reservoir. The information required for the calibration and validation of the model in the 12 months of the year of 2019, has been taken from 6 stations.
FindingsThe thermal stratification has prolonged, for several months. Stability in stratification has obstructed the transfer of oxygen to the lower layers and the dissolved oxygen (DO) concentration in the hypolimnion, decreases intensely, in to less than 2 mg/L. In the entire seasons of the year, the highest concentration of Chlorophyll is relative to photic zones (with highest concentration 35.6 µg/L in august). The phosphorous factor restricts the growth of algae in the reservoir; and a high correlation between the modifications in total phosphorous concentration and chlorophyll was observed. The trend of modifications in total nitrogen illustrates its control by external input loads. Furthermore, the results attained in comparing the simulated and real values (R2 and RMSE values), display that the EFDC model has the capacity to simulate the hydrodynamic and qualitative parameters of the Mamloo-Dam Reservoir. Moreover, provided appropriate statistical indicators (RMSE=0.15, R2=0.72) in water level simulation.
Keywords: Reservoir, Water quality parameters, Thermal stratification, Algae bloom, EFDC model -
یکی از مهم ترین عوامل کاهش عمر مفید سدها، جریان غلیظ است که عامل اصلی حرکت رسوبات در مخازن سدها می باشد. جریان غلیظ پدیده ای است که به خاطر تغییرات چگالی بین دو سیال به وجود می آید. در مقاله حاضر تاثیر ارتفاع و فواصل موانع متوالی در کنترل جریان غلیظ بررسی می شود. بدین منظور از سه ردیف مانع با چهار ارتفاع و سه فاصله برای موانع و نیز سه شیب و دو غلظت استفاده شده است. جریان غلیظ استفاده شده هم از نوع نمکی بوده و هم از نوع رسوبی. در مجموع 108 آزمایش به همراه 9 آزمایش شاهد انجام شد. با توجه به تحقیقات گذشته حداقل ارتفاع یک مانع برای کنترل کامل جریان غلیظ باید دو برابر ارتفاع جریان غلیظ باشد که در تحقیق حاضر نتایج نشان داد که می توان با موانعی به ارتفاع یک برابر ارتفاع بدنه جریان غلیظ، تا 99 درصد جریان غلیظ را کنترل کرد. همچنین نتایج نشان داد که در سه ردیف مانع، تاثیر فاصله مانع اول و دوم مهمتر بوده و هرچه این فاصله بیشتر باشد کنترل جریان غلیظ نیز بیشتر است.کلید واژگان: عمر مفید, مخزن سد, شیب, رسوبات, غلظتObstacle usually blocks the current and it has been found by other researchers an obstacle with a height more than two times of body height of flow is necessary to fully block the density current. The construction of an obstacle with this elevation creates problems in terms of performance and sustainability as well as the accumulation of sediments behind it.Rottman et al. (1985) solved the analytical solution of the two-phase current in a horizontal slope with an obstacle in the steady and unsteady flow and concluded that if the height of the obstacle is twice the body height of the density current so the density current is completely blocked. Prinos (1999) conducted studies on the effect of the shape of the obstacle on the current control. In his experiments, he used two semi-circular and triangular obstacles with the same height and concluded that the shape does not have a significant effect on the control of high current. Also, in the range of densimetric Froude number, 0.7 < Frd < 0.8 if the height of the obstacle is twice the height of the body of the density current, the current will be fully restrained. As it has been stated, for a complete block of density current, based on the results of previous investigators, the height of the obstacle should be at least twice the height of the body.The purpose of this study is to use successive obstacles with lower height, with greater sustainability and lower cost, in controlling density current. For this purpose, in different conditions, in terms of slope and concentration, three rows of obstacles with different heights and also different distances were used to control sedimentary and salty density current.Keywords: Useful life, Dam reservoir, slope, Sediments, Density
-
رسوب شویی تحت فشار (فلاشینگ) یکی از راه حل های تخلیه رسوبات مخازن سدها است. در این مطالعه تاثیر قرارگیری صفحات مستغرق بر میزان عملکرد رسوب شویی تحت فشار در مخازن مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از صفحات مستغرق با آرایش های همگرا، واگرا و ترکیبی در سه فاصله صفحات تا دریچه تخلیه کننده تحتانی و سه فاصله میانی بین صفحات با سه ارتفاع متفاوت استفاده شد و نتایج با آزمایش بدون سازه مقایسه گردید. نتایج تحقیق نشان داد که استفاده از صفحات مستغرق با ایجاد جریان گردابی و تلاطم موجب تقویت عملکرد فلاشینگ شده و با تخلیه رسوبات بیشتری از زیر دریچه تخلیه کننده تحتانی، در تمامی آزمایش ها حجم چاله رسوب شویی را افزایش می دهد. به گونه ای که در آرایش های همگرا و واگرا به ترتیب افزایش 5/6 و 48 برابری حجم رسوبات تخلیه شده نسبت به آزمایش بدون سازه مشاهده گردید. همچنین در هنگام استفاده از صفحات ترکیبی دو ردیفه در آرایش واگرا با فواصل نسبی 5/0 ، 3/0 و ارتفاع نسبی 1 ، حجم چاله رسوب شویی به میزان 51 برابر نسبت به آزمایش شاهد افزایش یافت. در پایان با استفاده از روش همبستگی چند جمله ای، رابطه بین فواصل صفحات و مقدار رسوبات شسته شده به صورت یک معادله بدون بعد ارایه گردید.
کلید واژگان: رسوب شویی هیدرولیکی, صفحات مستغرق, مخروط رسوب شویی, مخزن سدPressurized flushing is one of the techniques for evacuating sediments from reservoirs. In this study, the impact of submerged vanes on performance of pressurized flushing were investigated. For this purpose, submerged vanes with convergent, divergent and combined arrangements in three distances from the bottom outlet (), three middle distances () and three heights above the sediment bed () were used and the results were compared with the non structural test (reference test). The results showed that the submerged vanes by creating rotational flow and turbulence, enhanced the performance of flushing and also by evacuating much sediment below the bottom outlet, the amount of evacuated sediments increased in all experiments. As, in the convergent and divergent arrangements, the volume of evacuated sediments increased respectively 6.5 and 48 times compared to the non structural test. Also, in the combined arrangement with two-row divergent of submerged vanes, in 0.5, 0.3 and 1, the volume of flushing cone increased 51 times compared to reference test. Finally, by using a polynomial correlation with vane spacing, a non-dimensional equation for estimating the scour cone volume was proposed.
Keywords: Hydraulic flushing, Submerged Vanes, Sediment flushing cone, Reservoirs -
یکی از مهم ترین مشکلاتی که پس از احداث سد به وجود می آید، پدیده رسوب گذاری در مخزن سد می باشد. آگاهی از وضعیت سرعت پیشانی جریان غلیظ یکی از پارامترهایی است که در مخازن سدها بسیار حایز اهمیت است. به منظور بررسی سرعت پیشانی جریان غلیظ میانگذر در سیال با لایه بندی شوری یک سری آزمایش جریان غلیظ انجام شد. جریان غلیظ رسوبی در یک فلوم به طول 8 متر، عرض 34 سانتی متر و ارتفاع 70 سانتی متر با چهار دبی یک، 5/1، 2 و 5/2 لیتر بر ثانیه، چهار غلظت پنج، 10، 15 و 20 گرم بر لیتر و سه شیب 5/2، 25/3 و چهار درصد ایجاد گردید. نتایج نشان داد که با افزایش هر یک از پارامترهای دبی، غلظت و شیب، سرعت پیشانی جریان غلیظ در نقطه جداشدگی افزایش می یابد. با استفاده از نرم افزار SPSS ضریب رابطه کولگان در نقطه جداشدگی 67/0 به دست آمد و در قسمت ابتدایی جریان غلیظ میانگذر به مقدار 6/0 کاهش یافت. با استفاده از آنالیز ابعادی رابطه ای برای برآورد سرعت پیشانی جریان غلیظ در نقطه جداشدگی در شرایط دبی، غلظت و شیب متغیر ارایه گردید. هم چنین سرعت پیشانی در قسمت ابتدایی جریان غلیظ میانگذر (5/0 متر بعد از جداشدگی) با سرعت پیشانی جریان غلیظ میانگذر در ادامه مسیر حرکت مقایسه شد و یک رابطه برای سرعت پیشانی جریان غلیظ میانگذر در مسیر حرکت خود در لایه بندی شوری حاصل گردید.
کلید واژگان: رسو ب گذاری, مخزن سد, جریان غلیظ, نقطه جداشدگیIntroductionOne of the most important problems arising after the construction of a dam is sedimentation in the dam’s reservoir. In turn, one of the phenomenon that may affect the sedimentation is density currents. A density current is, indeed, the movement of a fluid through another one that has a different density. If there was saline stratification in the vertically downward direction in the reservoir of the static fluid, density current occurs as interflow. Kao (1977) derived the flow diffusion velocity along a common surface between two homogeneous fluids based on Bernoulli's theory. Likewsie, Ungarish (2012) and Sahuri et al. (2015) conducted studies on the interflow density current.
MethodologyThe experiments were conducted in a flume of 8 meters long, 34 centimeters wide and 70 centimeters high. To that end, a solution of water and salt was used to form the ambient fluid with saline stratification and a mixture of water and sediment particles as the dense fluid. 48 experiments were, then, carried out with 4 discharges (1, 1.5, 2, and 2.5 l/s), 3 slopes (2.5, 3.25, and 4 percent) and 4 concentrations (5, 10, 15, and 20 g/l). The motion of the interflow density current in a layered fluid is like that the flow entering the reservoir first expands as an underflow current and after moving a distance, it enters through saline layers of the fluid with saline stratified layers. The current, then, separates itself from the bed at a location in the reservoir where the density of the dense flow equals to that of the layered one. This way, the current finds the suitable density in its environment and moves in a horizontal layer (Fig.1).
Keywords: Sedimentation, Dam reservoir, Density current, Separation point, Head velocity -
پایش کیفی منابع آب و به ویژه مخازن سدها بسیار حیاتی می باشد اما نمونه برداری از آب دریاچه پشت سدها بسیار وقت گیر، هزینه بر و همراه با مخاطرات متعدد است. تصاویر ماهواره ای و هوایی از آب های سطحی را می توان به عنوان ابزاری مفید جهت پایش پارامترهای کیفیت آب در پیکره های آبی استفاده نمود. در این مطالعه امکان شناسایی و پایش غلظت کلروفیلa در مخزن سد اکباتان با استفاده از تصویر لندست 7 بررسی شد. به این منظور تبدیلات مختلفی روی بازتابش باندها اعمال شد و رابطه بین غلظت کلروفیل با بازتابش بررسی و استخراج شد. سپس بهترین مدل برای تخمین غلظت کلروفیلa انتخاب شد. نتایج مطالعه نشان داد رابطه به دست آمده براساس نسبت باندها دقیق ترین تخمین را از بین مدل های به دست آمده ارائه می دهد. مقدار R2Adj برای این مدل برابر 91/0 و مقدار SE نیز معادل 04/0 به دست آمد. نتایج نشان می دهد که می توان با استفاده از تصاویر لندست 7 غلظت کلروفیلa را با دقت قابل قبولی تخمین زد.کلید واژگان: تغذیه گرایی, کیفیت آب, لندست 7, مخزن سدMonitoring the quality of water resources and reservoirs is very important however water sampling is a very time consuming, costly and sometimes dangerous task. Satellite and aerial images from surface water could be applied to monitor water quality parameters of different water bodies effectively. In this research the possibility of estimating and monitoring chl-a concentration in Ekbatan reservoir is evaluated using Landsat 7 images. Different conversions were applied to bands reflectance and the relation between chl-a concentration with reflectance were examined and derived. Then the best model for estimating the concentration of chl-a was selected. The results of study showed that the equation based on the band ratio have the most precise estimate between all models. The value of R2Adj and SE were 0.91 and 0.04 respectively. The results show that using Landsat 7 images the concentration of chl-a could be estimated accurately.Keywords: Ekbatan Dam, Eutrophication, Landsat 7, Water Quality
-
جریان گل آلود مهمترین پدیده در رسوبگذاری در مخازن، بویژه در نزدیکی دیواره ی سد در محل قرارگیری سازه هایی مانند آبگیرهای تحتانی، بوده و می تواند باعث کاهش عمر مفید مخازن گردد. در این مطالعه به بررسی آزمایشگاهی نیم رخهای بی بعد شده ی سرعت جریان گل آلود، در یک نمونه فیزکی از مخزنی که یک تغییر شیب در بسترخود دارد، پرداخته و اثر وجود مانع در تغییر الگوی رسوبگذاری جریان گل آلود، در حالتی که جریان با غلظت های مختلف وارد مخزن می گردد، بررسی شده است. روابط جداگانه ای برای نیم رخهای بی بعد شده ی سرعت در حالتهای مختلف ارائه و مورد بحث قرار گرفته اند. نتایج مقایسه ی ضرایب α، β وγ در نیم رخهای بی بعد شده ی سرعت حاکی از این مطلب است که وجود مانع در مسیر جریان باعث کاهش غلظت جریان گل آلود عبوری از روی مانع گشته، و با افزایش ارتفاع مانع، عملکرد آن در جهت تنظیم رسوبگذاری جریان بیشتر شده است. همچنین، نتایج مقایسه ی نیم رخهای سرعت و بده جریان گل آلود در طول مخزن حاکی از کاهش سرعت به میزان 20 تا 50 درصد، و همچنین کاهش بده جریان عبوری از روی مانع با ارتفاع نسبی 0091/0 تا 0273/0، به ترتیب به میزان 20 تا 60 درصد بوده و نشان دهنده ی این مطلب است که جریان گل آلود شکل گرفته بعد از مانع، جریان گل آلود ضعیف تری بوده، و این عملکرد با افزایش ارتفاع مانع بیشتر شده است. به علاوه، نتایج نشان داده اند که ناحیه ی فشانه جریان بیشترین نقش را در تغییرات بده جریان گل آلود داشته، و عمده ی تغییرات بده در این ناحیه اتفاق افتاده است.کلید واژگان: جریان گل آلود, مخزن سد, مطالعه ی آزمایشگاهی, مانع, شکست شیب, نیم رخ سرعتTurbidity currents are the main process for the transport and deposit of sediments in reservoir, especially in the deepest part near the dam, where vital structures such as power intakes and bottom outlets are located. The existence of an obstacle in such current can cause a decrease in the velocity and thickness of the second turbidity current which, occurs after the obstacle. In this study that was carried out as a two-dimensional experimental study, the effect of a solid obstacle, its height on the vertical distribution profiles of the velocity, when there is an abrupt decreasing in the bottom slope, was investigated. Separate non-dimensional equations for the vertical distribution of velocity in different cases were developed. The coefficient of the non-dimensional equations were compared with each other. Results indicated that the existence of an obstacle can reduce the velocity of the turbidity current, which passes the obstacle, about 20%-50%, and also can reduce the discharge of the current by increasing the relative height of the obstacle from 0.0091 to 0.273 by about 20% -60%, respectively. This effect on turbidity currents velocity and discharge would be increased by the increasing the height of the obstacle. The results also indicate that the highest change in the current discharge occurred in the jet region of the velocity profile.Keywords: Turbidity current, Obstacle, Reservoir of dam, Experimental study, Slope break, Vertical distribution profile of velocity
-
در حال حاضر در ایران، حجم قابل توجهی از آب ذخیره شده در سدها تبخیر میشود. از طرفی، تغییراقلیم ناشی از فعالیت های بشری روند تغییرات حجم تبخیری را نیز دستخوش دگرگونی کرده است. این پژوهش تحلیلی از روند تغییر حجم 2051 در شرایط تغییر اقلیم مدل شده با پنج مدل اقلیم جهانی - 2021 و 2080 - تبخیری از سد دز را برای دو دوره 2050 ارائه کرده است. داده های هواشناسی روزانه با مدل ریزمقیاس نزدیکترین همسایگی ارتقاء داده شده A تحت سناریوی انتشار 2 جهت برآورد نرخ تبخیر از سطوح آزاد آب با استفاده از معالات مشتق شده از معادله پنمن آماده سازی شدند. تغییرات حجم 1982 محاسبه شدند. نتایج نشان - تبخیری با به کاربردن روابط حجم- ارتفاع مخزن سد دز نسبت به دوره مشاهداتی 2011می دهند حجم تبخیر سالانه از این مخزن، به طور متوسط برای هر دو دوره مورد بررسی، به ترتیب % و 10 % افزایش می یابد. عامل اصلی در پشت این افزایش، گرمایش زمین در آینده است؛ به گونه ای که متوسط دمای هوا در دو دوره آتی به طور 1 و 3 درجه سانتیگراد نسبت به دوره پایه افزایش پیدا خواهد کرد. این افزایش تاثیر معنی داری در نرخ / میانگین به ترتیب 3 تبخیر دارد، به ویژه در فصل های بهار و تابستان که دمای هوا به طور چشمگیری زیاد خواهد شد.کلید واژگان: معادله پنمن, سناریوی انتشار, ریزمقیاس کردن, مخزن سد, GCMs, تغییرات آب و هواییReservoir storage is essential for developing dependable water supplies and is a major component of the river system water budget. The storage contents of reservoirs fluctuate greatly over time with variations in water use and hydrologic conditions that range from severe multiple-year droughts to floods. Water surface evaporation typically represents a major component of the reservoir water budget. Estimates of the amount and rate of evaporation from open water surfaces are required in water resource management for a variety of purposes, such as the design of storage reservoirs, catchment water balance studies, municipal and industrial water supply, irrigation of agricultural lands and management of wetlands. The impacts of reservoir evaporation on water management vary greatly based on location with differences in climate, reservoir characteristics, and water management and use practices. Determining evaporation rates is essential for efficient management of reservoirs and water resources, particularly in water-scarce countries such as Iran. It is estimated that open water reservoirs in Iran lose high volume of their total water storage capacity per year by evaporation. For example, this loss is around 13% of the volume of inflow to KHARKHEH Dam per year. While this loss is of significant concern, the threat of a changing climate has been directing greater focus to how much water will be lost from Irans reservoirs in the future. As a result of the change in climate, particularly the increase in surface air temperatures, evaporation is also expected to increase throughout Iran. This paper analyses evaporation rates from Dez dam reservoir for the two periods (2021-2050 and 2051-2080) under modeled climate change conditions using five General Climate Models (GCMs) with A2 emission scenario. Global climate models, also known as general circulation models (GCMs), are models which solve the primitive equations of mass, momentum and thermodynamics to generate a description of the state of the atmosphere, and produce most of the meteorological variables, such as wind speed, relative humidity, rainfall, surface air temperature and solar radiation. The GCMs are typically used together, as a multi-model analysis, where long time series into the future and different GHG emission scenarios are used in order to create climatic statistics. Inherent to GCMs, however, is their coarse spatial resolution which amongst all the available models varies from 200 to 500 km. With this resolution, albeit GCMs incorporate the important large-scale atmospheric circulation, they are unable to capture local-scale factors such as the orographic elevation, proximity to water bodies and local winds. Therefore, the outputs of GCMs need to downscale for applying to modeled evaporation. Daily meteorological prepared using K-NN downscaling model to estimate evaporation rate from open surface water using equations derived from penman equation. The K-NN downscaling model is a nonparametric resampling method for generating new data series. This method simulates daily precipitation for a weather station by combining a stochastic weather generator model (based on non-parametric K-Nearest Neighbor approach) with future climate scenarios that are established based on projected monthly. In this study, an equation based on penman equation for situations where no wind data are available is used to estimate evaporation rate. The equation is validated by compared to the penman equation in estimating the evaporation rate in a meteorological station that has the same climate as DEZ dam. Then, evaporated volume, which is estimated using area-capacity relations of Dez dam, were compared with observed meteorological variables for the period of 19822011. Area-capacity curves are usually used for reservoir flood routing, reservoir operation, determination of water surface area, and capacity corresponding to each elevation, reservoir classification, and reservoir sediment distribution. In this study, a dimensionless curve is used to estimate the changes of capacity in relation to the changes of evaporation rate. Results of the application of the presented model for downscaling monthly precipitation outputs of GCMs show that the model has a high capability for downscaling precipitation. So, the used equation to estimate the evaporation rate is suitable for applying in DEZ dam station. Also, the results showed that the volume of average annual evaporation from the study reservoir will increase about 7% in 2021-2050 and 10% in 2051-2080 more than base period. The main reason of this increase can be global warming in the future. According to the modelling results, the mean annual air temperature will be increased by 1.3C and 3C in 2021-2050 and 2051-2080 respectively. This will have a significant impact on the evaporation rates, especially in spring and summer which the increases in temperature will be too high.Keywords: Climate Change, Dam Reservoir, Downscaling, GCMs, Emission Scenario, Penman equation
-
احداث سدهای مخزنی موجب بروز مشکلات هیدرولوژیک و زیست محیطی در پایین دست خواهد شد. احداث سد چاشم با هدف تامین آب شرب استان سمنان بر روی سرشاخه های حوزه آبخیز رودخانه تالار مازندران در دستور کار وزارت نیرو قرار گرفته است. تحقیق حاضر به بررسی آثار هیدرولوژیک و زیست محیطی (نیاز آبی) احداث سد مذکور در پایین دست حوضه پرداخته است. ابتدا، خصوصیات فیزیکی حوزه آبخیز، سطح اثر ایستگاه های باران سنجی منطقه و درصد اراضی غیرقابل نفوذ با بکارگیری داده ها و نقشه های توپوگرافی 1:25000 و قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی تهیه شدند. سپس، با بکارگیری روش SCS برای شبیه سازی هیدروگراف جریان، روش کمبود اولیه و ثابت، برای برآورد ارتفاع رواناب و روش فروکش نمایی برای برآورد آب پایه در محیط مدل HEC-HMS، یک مدل بارش- رواناب برای شبیه سازی رفتار هیدرولوژیک حوضه ارائه شد. سپس، بهینه سازی و اعتباریابی مدل انجام پذیرفت. در مرحله بعد، شبیه سازی خصوصیات فیزیکی سد چاشم و مخزن آن در مدل اعتباریابی شده به منظور روندیابی در مخزن و شبیه سازی عملکرد هیدرولوژیک مخزن سد انجام شد. همچنین، نیاز آبی منطقه با میزان مشارکت مخزن سد در تامین آب شهر سمنان و جریان خروجی از مخزن سد مقایسه و بررسی شد. نتایج نشان داد که حجم آبدهی سالانه حوضه سد چاشم در حالت نرمال کمی کمتر از مجموع نیاز آبی نه میلیون متر مکعبی در نظر گرفته شده است.کلید واژگان: اثرات هیدرولوژیک, مخزن سد, مدل HEC, HMS, نیاز آبیJournal of water and soil, Volume:30 Issue: 4, 2016, PP 1090 -1101IntroductionIn the last century, dams have constructed with the objective of water supplies for agriculture, drinking water and industry. However, the results from the performance review of dams show adverse effects on the downstream environment and the availability of water resources. The purpose of the Chashm dam construction on the TalarRiver's tributaries is the water supply for Semnan city.Materials And MethodsThis study was conducted in TalarRiver watershed. TalarRiveroriginatesfrom AlborzMountains in Mazandaran province, in the southern Caspian Sea basin, in north of Iran and flows parallel with the Firouzkooh-Ghaemshahr road and it arrives to the Caspian beach area in the Malek Kala village. In order to supply the water requirements of Semnan city, the construction of Chashm dam on the TalarRiver's tributaries placed on the agenda of the Ministry of Energy. However, because of the uncontrolled exploitation of agricultural streams and invasion of privacy riverbed, the TalarRiver has acute and critical conditions from the point of hydrologic and environmental. To study the hydrological impacts of Chashm dam, Talar watershed was considered with an area of approximately 1057 square kilometers of the Pole Sefid gauging station using a rainfall-runoff model.Results And DiscussionSimulation of the study area hydrological behavior shows that the Chashm Dam average water discharge is near to 8.6 million m3. This figure will be significant changes during wet and droughtperiods. The minimum and maximum monthly discharge of the Chashm Dam watershed in August and February is equal to 0.31 and 0.55 m3/s respectively. The minimum and maximum monthly water demand in turn in October and August is equal to 0.015 and 0.4 m3/s respectively and this shows that the river discharge in June is lower than the downstream water demand. Based on confirmed studies of the Kamandab Consulting Engineers, drinking water requirement of Semnan province, water rights user's requirement and downstream environmental requirements are 4.54, 2.164 and 2.448 million m3, respectively. This is despite the fact that the volume of annual input water is slightly lower than this figure in normal.ConclusionSimulation of the study area hydrological behavior shows that the Chashm Dam average water discharge is near to 8.6 million m3. This figure will be significant changes during wet and drought periods. The minimum and maximum monthly discharge of the Chashm Dam watershed in August and February is equal to 0.31 and 0.55 m3/s respectively. The minimum and maximum monthly water demand in turn in October and August is equal to 0.015 and 0.4 m3/s respectively, and this shows that the river discharge in June is lower than the downstream water demand. Based on confirmed studies of the Kamandab Consulting Engineers, drinking water requirement of Semnan province, water rights user's requirement and downstream environmental requirements are 4.54, 2.164 and 2.448 million m3, respectively. This is despite the fact that the volume of annual input water is slightly lower than this figure in normal. In addition, the Chashm Dam area is about 110 hectares and given the minimum annual actual evaporation equal to 700 mm, about seven hundred thousand cubic meters of water stored in the reservoir will be lost. Due to the simultaneous occurrence of the maximum water requirement, maximum evaporation and a minimum of water inlet to the Chashm Dam reservoir in warm seasons, it seemsthat, it is not possible to provide needs based on these studies and no doubt, in the case of water supply in Semnan province, we have to stop the flow of the river in downstream of the dam. The results of this study suggest that on many rivers large headwater dams have reduced the frequency and duration of floodplain inundation downstream and these changes lead to changes in downstream ecosystems. The results from the simulation and analysis of the Chashm Dam in downstream are as follows: a) stop of the river flow in downstream of the dam site, b) the sharp decline in river discharge in minimum (varied) flows, c) reduce in the rate and volume of maximum flows, d) changes in the hydrological regime of the river such as base flow, flow stop, the frequency of the river full section and competency which will make dramatic changes in the morphology of the river and downstream ecosystems. Note that is not verified by modeling and forecasting studies, is how to manage the reservoir. The amount of water stored in the reservoir and discharge to downstream is directly a function of the reservoir management.Keywords: Dam reservoir, HEC, HMS model, Hydrologic effects, Water need
-
مدیریت کمی و کیفی منابع آب به منظور تامین تقاضا برای کاربری های مختلف از رویکردهای مهم سیاست گذاری در هر کشور است. در این راستا پایش کیفیت آب مخازن سدها به عنوان یک گام اساسی در مدیریت این منابع با ارزش اهمیت ویژه ای دارد. دراین تحقیق مدل های شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون خطی چند متغیره و مدل تلفیقی شبکه عصبی مصنوعی با تبدیل موجک به منظور پیش بینی غلظت اکسیژن محلول در مخزن سد بولدر واقع در ایالت کلرادو آمریکا بکار گرفته شده است. در مدل تلفیقی، سری زمانی داده های اندازه گیری شده شاخص کیفی اکسیژن محلول با استفاده از تبدیل موجک در سطوح مختلف تجزیه شد و زیرسری های موثر در غلظت اکسیژن محلول در یک ماه آینده به عنوان ورودی های شبکه عصبی بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل تلفیقی نتایج دقیق تری را نسبت به مدل های عصبی و رگرسیونی بدست می دهد و استفاده از تبدیل موجک به مقدار قابل توجهی دقت نتایج حاصل از مدلسازی را بهبود می بخشد. مقادیر E و RMSE داده های آزمایشی برای این مدل به ترتیب 96/0 و 22/0 حاصل شده است. همچنین نتایج نشان داد که مدل های تلفیقی و عصبی نقاط مینیمم را که شرایط بی هوازی را در مخزن ایجاد می کند، به خوبی پیش بینی می کند ولی مدل رگرسیونی عملکرد خوبی در پیش بینی شرایط بی هوازی ندارد.کلید واژگان: اکسیژن محلول, تبدیل موجک, شبکه عصبی مصنوعی, کیفیت آب, مخزن سدQualitative and quantitative management of water resources to meet the demand for different usages is the major approach in each country policy. In this regard, dam reservoirs water quality monitoring is an important step in the management of these resources. This study investigated the prediction of dissolved oxygen in a gauging station in the Boulder reservoir (USA) by artificial neural network, multi linear regression and conjunction of wavelet analysis and artificial neural network models. In the proposed wavelet analysis and artificial neural network model, observed time series of dissolved oxygen was decomposed at different scales by wavelet analysis. Then, total effective time series of this water quality index was imposed as inputs to the artificial neural network model for prediction of dissolved oxygen in one month ahead. Results showed that the wavelet analysis and artificial neural network combined model performance were better in prediction rather than the artificial neural network and multi linear regression models. Using wavelet analysis improved the modeling results considerably. In the combined model, determination coefficient, E, and RMSE is obtained 0.96 and 0.22 respectively. Artificial neural network and the combined wavelet with artificial neural network models produced reasonable predictions for the minimum values that lead anaerobic condition in reservoir.Keywords: Dissolved oxygen, Wavelet transform, Artificial neural network, Water quality, Dam reservoir
-
در این مقاله الحاقیه جدید مدلWASA-SED که با هدف شبیه سازی فرآیند رسوب گذاری در مخازن سدها توسعه یافته مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای ارزیابی الحاقیه جدید مدل واسا، فرآیند رسوب گذاری در مخزن سد باراسونا (اسپانیا) که در ناحیه ای با فرسایش پذیری بالا قرار دارد مورد بررسی قرار گرفت. مهمترین پارامتر در شبیه سازی رسوب گذاری در مخازن سدها تعیین ضخامت لایه فعال است از اینرو برای واسنجی مدل و تعیین ضخامت لایه فعال از آمار و اطلاعات مربوط به دو بازه زمانی که یکی مربوط به دوران بهره برداری عادی از مخزن (1986 تا 1993) و دیگری دوران بهره برداری همراه با انجام عملیات فلاشینگ در مخزن بوده (1995 تا 1997) استفاده گردید. پس از تعیین ضخامت لایه فعال، فرآیند رسوب گذاری با استفاده از مدل واسا برای دوره زمانی 1998 تا 2006 شبیه سازی شد و با اطلاعات برداشت شده از مخزن سد مورد مقایسه قرار گرفت نتایج مقایسه نشان می دهد الحاقیه جدید مدل واسا در شبیه سازی رسوب گذاری در مخازن سدهایی که در حوضه های آبخیز با فرسایش پذیری بالا قرار گرفته اند از دقت مناسبی برخوردار است.
کلید واژگان: باراسونا, رسوب گذاری, شبیه سازی, مخزن سد, مدلWASA, SEDSimulation of Sedimentation in Dam Reservoirs Using WASA-SED Model (Case Study: Barasona Dam, Spain)In this article the new sediment module of WASA-SED that aims at simulating the process of sedimentation in reservoirs is developed and evaluated. To evaluate this new module of WASA-SED، the process of sedimentation in Barasona dam reservoir (Spain)، located in a region with high erosion، was examined. The most important parameter in the simulation of sedimentation in reservoirs is to determine the thickness of the active layer. Hence، for the calibration of the model، the relevant data of two time intervals when one was related to the period of normal operation of the reservoir (1986-1993) and another one to a period of the operation time along with the flushing (1995 to 1997) were used. After determining the active layer thickness، the sedimentation process was simulated for the period 1998-2006. The results of the simulation were compared with the dam reservoir hydrographic information. The results of the comparison showed that the new module of WASA-SED for simulation of sedimentation in dam reservoirs in regions with high erosion had a proper accuracy.Keywords: Barasona, Dam reservoir, Sedimentation, Simulation, WASA, SED -
رسوب شویی هیدرولیکی تحت فشار یکی از روش های تخلیه رسوبات نهشته شده در مخازن سدها است. در این روش با باز کردن دریچه تخلیه تحتانی رسوبات ته نشین شده در داخل مخزن سد از مجاورت دریچه به همراه جریان خروجی از دریچه خارج می شود. در این تحقیق با انجام آزمایش هایی بر روی مدل فیزیکی تاثیر استفاده از سازه نیمه استوانه در مقابل دریچه تخلیه تحتانی بر افزایش ظرفیت رسوب شویی تحت فشار هیدرولیکی در مخازن سدها مورد مطالعه قرار گرفت. سازه های نیمه استوانه مورد آزمایش سرپوشیده بوده و دارای شکافی به عرض برابر با قطر دریچه تخلیه تحتانی در قسمت بالادست دیواره و مقابل دریچه تخلیه تحتانی بودند. همچنین در تمامی آزمایش ها ارتفاع سازه 6 برابر قطر دریچه تخلیه تحتانی و سطح بستر رسوبی مماس بر لبه پایینی دریچه تخلیه تحتانی بود. آزمایش ها با 4 دبی، 3 بار آبی بالادست دریچه و 4 قطر سازه انجام شد. نتایج حاصل از انجام آزمایش ها نشان می دهد که استفاده از سازه نیمه استوانه می تواند ظرفیت رسوب شویی را تا 10 برابر نسبت به حالت بدون سازه افزایش دهد. در بار آبی ثابت با افزایش دبی عمق مخروط رسوب شویی افزایش می یابد. به ازای مقادیر ثابت دبی خروجی و قطر سازه تغییرات عمق مخروط رسوب شویی در برابر تغییرات بار آبی ناچیز بوده و تقریبا تاثیری روی این عمق ندارد. همچنین به ازای بار آبی ثابت برای هر دبی یک قطر مناسب وجود دارد.
کلید واژگان: آبگیر, سازه نیمه استوانه, دریچه تخلیه تحتانی, رسوب شویی تحت فشار, مخزن سدPressurized sediment flushing is one of the methods for removing deposited sediment in reservoirs of dams. In this method, by opening the bottom outlet, deposited sediment in the vicinity of the bottom outlet is flushed out. In this study by performing experiments on a physical model, the effect of a semi-cylindrical structure in front of a bottom outlet on increasing pressurized sediment flushing capacity was investigated. The Semi-cylinderical structure used in the experimnts was closed at the upper side and had an opening width equal to the bottom outlet diameter at the upstream. Also in the all experiments the height of the structure was six times greather than the bottom outlet diameter and the level of the sediment layer was tangent to the bottom outlet. The experiments were conducted with four different discharges released from the bottom outlet, three water depths above the bottom outlet and four diameters of the semi-cylinderical structure. The results of the Experiments indicated that using a semi-cylinderical structure can increase sediment flushing capacity up to 10 times in contrast to nonstructured case. For a fixed depth of water, an increase in outflow discharge increased scour cone depth. Also for a fixed amount of outflow discharge and structure diameter, changes in water depth had almost no effect on scour cone depth. Also the results indicated that at a constant water level for each outflow discharge there was a proper diameter for the semi-cylinderical structure.Keywords: Bottom outlet, Dam reservoir, Pressurized sediment flushing, Semi, cylindrical structure, Water intake -
در دهههای اخیر و در شروع قرن جدید یکی از نگرانیهای مردم ساکن کره زمین و خصوصا کشورهای واقع در مناطق خشک از جمله کشور ما مسئله آب است. به گونهای که دسترسی به آب با کمیت و کیفیت مناسب به یک چالش مهم تبدیل شده است. خصوصیات دمایی و پایداری آب مخازن سدها را میتوان با استفاده از مدلهای ریاضی پیشبینی کرد و در صورت پیشبینی مشکلات زیست محیطی، میتوان از طرق مختلف برای تخفیف و تسکین آن، راه درمانی را در پیش گرفت. در این مقاله مدل دو بعدی متوسطگیری شده در عرض CE-QUAL-W2 برای شبیهسازی تراز سطح آب، دمای آب و شرایط کیفی مخزن سد شیریندره در یک دوره یازده ماهه سال 91-90 انتخاب شد. با توجه به اینکه روند تغذیهگرایی مخزن سد شیریندره بجنورد از اوایل مردادماه تشدید یافته و در شهریور ماه به بیشترین میزان خود میرسد بطوری که وضعیت مخزن در مرحله مغذی (یوتروفیک) قرار میگیرد. لذا پس از کالیبراسیون و تایید مدل، از مدل برای شبیهسازی پاسخ کیفیت آب به سناریوهای مختلف کاهش مواد مغذی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش 60 تا 70 درصدی میزان فسفر در ورودی به مخزن شرایط مخزن از یوتروفیک به مزوتروفیک تغییر وضعیت خواهد داد. ضمن این که در بلندمدت هم میتوان با اعمال مدیریت صحیح فسفر در حوضه آبریز و کاهش میزان آن در ورودی به سد وضعیت کیفی مخزن را از لحاظ میزان فسفر کل بهبود بخشید. نتایج حاصل از این مدلسازی میتواند اطلاعات ارزشمندی را برای ارزیابی استراتژیهای مختلف مدیریت کاهش بار مغذی در حوضه آبریز در اختیار تصمیمگیرندگان قرار دهد.
کلید واژگان: تغذیه گرایی, دمای آب, بار فسفر, مخزن سد, مدل CE-QUAL-W2Eutrophication Check of Reservoirs with CE-QUAL-W2 / (Case study: Shirin Darre dam reservoir)In recent decades and by beginning of new century, one of earth planet's inhabitant population's worries and particularly countries located in dry lands such as our country is water problem in a way that availability to water with appropriate quality and quantity has been converted to a challenge. Temperature related features and stability of reservoirs could be predicted by use of mathematical modeling and in case of environmental problem, can be taken remedial way for decreasing problems by various ways. A vertical two-dimensional laterally averaged hydrodynamic and water quality model (CE-QUAL-W2) was used to simulate the hydrodynamics, temperature, and water quality in the Shirin Darre Reservoir over the years 2011 through 2012.Considering that the eutrophication of the Shirin Darre reservoir have been increased since in early August and reached to thehighest level in September until that the reservoir entered in eutrophication condition, the calibrated model was then applied to simulate water quality response to various nutrient reduction scenarios. Results of the model reveal that a 60% to 70% reduction of phosphorus loads will improve the water quality from eutrophic to mesotrophic. Also that, in the long term, with proper management strategies of reducing watershed nutrient loads can improve the water quality of this reservoir. The modeling effort has yielded valuable information that can be used for decision makers for the evaluation of different management strategies of reducing watershed nutrient loads.
Keywords: Eutrophication, Water temperature, Phosphorus load, Dam reservoir, CE, QUAL, W2 model -
جرم مخصوص رسوبات تهنشین شده در مخزن سد تابع متغیرهای زیادی از قبیل خصوصیات فیزیکی ذرات رسوب، میزان تراکم لایه های رسوب تهنشین شده و سیاستهای بهرهبرداری از مخزن است. تمام این شاخصها دارای عدم قطعیت بوده که در نتیجه تعیین جرم مخصوص رسوبات تهنشین شده در مخزن سد نیز دارای عدم قطعیت خواهد بود. در این مقاله سعی شد ابتدا عوامل موثر بر جرم مخصوص رسوبات تهنشین شده در مخزن سدها طبقه بندی شوند و سپس مبانی روش دلتا به عنوان یکی از معروفترین روش های تحلیل عدم قطعیت بیان گردد. به منظور تبیین نحوه تحلیل عدم قطعیت به روش دلتا، یک مطالعه موردی نیز بر اساس داده های میدانی سد مخزنی کنی واقع در شمال ایالت کلرادو صورت گرفت. هدف از این مطالعه تعیین جرم مخصوص ذرات رسوب تهنشین شده و ضریب تغییرات آن در مخزن سد پس از گذشت 15 سال از بهرهبرداری است. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که جرم مخصوص رسوبات تهنشین شده در مخزن سد مذکور در حدود 6/125 ± 1267 (انحراف معیار ± متوسط جرم مخصوص) کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده و این در حالی است که در بازه زمانی 15 سال از شروع بهرهبرداری، ضریب تغییرات محاسبه شده برای تعیین جرم مخصوص رسوبات در مخزن سد برابر با 9/9% میباشد.
کلید واژگان: جرم مخصوص رسوبات, رسوبگذاری, روش دلتا, عدم قطعیت, مخزن سدDensity of deposits is bounded on different variables e.g. physical properties of sediment particles, rate of deposit's layer compaction and type of reservoir operation. These criteria have uncertainty and so the specific weight of deposits has the same problem. In this paper, the effective factors that influence the density of deposits in the reservoirs had been classified and then the basic concept of Delta method was stated as one of the popular techniques for analysis of uncertainties. Further, the case of Kenny reservoir in the White River basin at northern Colorado was selected to determine the specific weight of deposits in the reservoir and the coefficient of variation. The results of this investigation indicate that in the case of Kenny Reservoir the density of deposits is 1267 ± 125.6 (Mean ± SD) kg/m3, and the coefficient of variation of specific weight for accumulated deposits equals 9.9% for the period of 15 years of reservoir operation.Keywords: Dam reservoir, Delta method, Density of deposits, Sedimentation, Uncertainty -
در این تحقیق در طول 26 ماه و در هر ماه دو بار از مخزن سد درودزن در عمق های مختلف نمونه برداری شد و سپس غلظت کلر آب اندازه گیری گردید. بر اساس داده های اندازه گیری شده مدل HEC5-Q واسنجی و سپس با استفاده از آن مخزن شبیه سازی شد. میانگین غلظت کلر مشاهده شده و شبیه سازی شده در طول سال اول بترتیب 9/52 و 4/55 و در سال دوم بترتیب 7/79 و 8/85 میلی گرم در لیتر بوده است. تغییرات غلظت کلر اندازه گیری شده و پیش بینی شده در سال اول بترتیب بین 4/106-7/33 و 9/89-2/33 و در سال دوم بترتیب بین 7/177- 4/28 و 169- 6/28 میلی گرم در لیتر بوده است. حداکثر غلظت کلر در سال اول در بهمن (4/106 میلی گرم در لیتر) و در سال دوم در آذر (7/177 میلی گرم در لیتر) بوده است. مقادیر پیش بینی شده و میانگین مقادیر d، RMSE و MAE نشان می دهد که نتایج شبیه سازی در دو سال متوالی با داده های اندازه گیری شده انطباق خوبی دارد.کلید واژگان: کلر, کیفیت آب, مخزن سد, مدل HEC5, QIn this study، Doroodzan dam reservoir was sampled over 26-month period and twice per month at different depths and chloride concentration were measured. Based on the measured data، HEC5-Q model was calibrated and then used to simulate the reservoir. Mean Concentrations of observed and simulated chloride in the first year were 52. 9 and 55. 6 and in second year 79. 7 and 85. 8 mgL-1، respectively. The variations of measured and predicted Cl concentrations in the first year were between 33. 7-106. 4 and 33. 2 - 84. 9 mgL-1، respectively and in the second year 28. 4-177. 7 and 28. 6-169. 0 mgL-1، respectively. The maximum Cl concentrations in the first and second years were 106. 4 and 177. 7 mgL-1، respectively. Comparison of predicted concentrations and amounts of statistical parameters including d، RMSE، and MAE showed that predicted values in both years were in close agreement with observed data.Keywords: Chloride, Dam reservoir, Water quality, HEC5, Q model
-
در این تحقیق با کاربرد مدلDynamic Reservoir Simulation و آمار موجود، شرایط کیفی آب مخزن سد طرق از نقطه نظر تغییرات زمانی پارامتر های دما، شوری و اکسیژن محلول مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که در سالهای پرآب مانند سال 1998 که در آن دبی رودخانه ورودی بیش از میانگین دبی دراز مدت آن است، به دلیل بالا بودن تراز سطح آب (بیش از50 متر)، لایه بندی حرارتی به صورت کامل از اواسط بهار تا اواخر تابستان در داخل مخزن اتفاق می افتد که این امر تغییرات خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب را در ترازهای مختلف به دنبال دارد. ولی در سالهایی مانند سال 2002 به علت کم بودن حجم آب ورودی و بالا بودن نسبی میانگین درجه حرارت سالانه، تراز سطح آب در مخزن تقلیل می یابد و به حدود 16 تا 20 متر می رسد. در این شرایط لایه بندی حرارتی یا تشکیل نمی شود و یا اگر تشکیل گردد، از نظر زمانی زودتر شروع شده و طول دوره استقرار آن نیز کوتاه می شود. بر اساس نتایج این مطالعات، در سال 1998 میانگین دمای لایه های سطحی و عمقی مخزن اختلافی معادل 10 و 11 درجه سانتیگراد را به ترتیب در فصول بهار و تابستان نشان دادند. این در حالیست که تفاوت مذکور برای بهارسال 2002، حدود 5/1 درجه سانتیگراد مشاهده گردید. در ارتباط با تغییرات شوری، نتایج حاصل از بررسی ها دلالت بر آن داشت که همزمان با لایه بندی حرارتی، لایه بندی شوری نیز در آب مخزن اتفاق می افتد و غلظت املاح از سطح به عمق افزایش می یابد. در سال 1998، تفاوت مشاهده شده در میانگین غلظت های املاح بین لایه های بالایی و پایینی مخزن به ترتیب معادل 43 میلیگرم در لیتر برای فصل بهار و 10 میلیگرم در لیتر برای فصل تابستان بود. شبیه سازی میزان اکسیژن محلول در دوره های لایه بندی حرارتی، دامنه تغییراتی بین صفر تا 9 میلیگرم در لیتر را بین ترازهای بالایی و پایینی مخزن نشان دادند. با شروع پدیده لایه بندی حرارتی از اردیبهشت ماه، به تدریج غلظت اکسیژن محلول در اعماق پایین تر از 20 مترکاهش می یابد به طوریکه در اواسط تیر ماه یک لایه بی هوازی به ضخامت10 متر در کف مخزن توسعه می یابد که شرایط را برای تولید بو، رنگ و طعم نامطبوع مهیا می سازد. در کلیه سالهای مورد مطالعه (1998 تا 2004)، در فصول پاییز و زمستان، به دلیل اختلاط آب مخزن و یکنواخت شدن شرایط، تفاوتی در میزان شوری و سایر خصوصیات کیفی آب در ترازهای مختلف مشاهده نگردید.
کلید واژگان: مدل های کیفی آب, لایه بندی حرارتی, شوری آب, اکسیژن محلول, مخزن سدIn this research the thermal stratification of the water in the Torogh Dam Basin and the resulted changes in its quality with respect to temperature, salinity and dissolved oxygen was investigated using the Dynamic Reservoir Simulation Model. The results indicated that in wet years such as 1998, when the average annual precipitation and the resulted inflows to the basin is higher than its long-term average, the water level in the basin reaches above 50 m. Under such conditions, thermal stratification starts from mid-spring and lasts to the end of summer, and establishes through the total depth of the basin. Consequently, considerable changes in water quality occur through the depth. However in dry years such as year 2000, the water level in the basin diminishes considerably (16 to 20m in depth) and thermal stratification either does not establish or if establishes, it is incomplete, starts much earlier and persists for much shorter periods of time. On the basis of the model’s results, the differences observed in the average temperatures of the surface and deep layers of the basin during the spring and summer seasons of 1998 were 10◦C and 11◦C, respectively while in the spring of 2002, the observed difference was only 1.5◦C. The results of the study also showed concurrent occurrence of salinity stratification with thermal stratification which results in increase in salinity with increase in depth. The difference between salt concentration of the surface and deep water layers of the basin was observed to be 43 mg/lit in the spring of 1998 and 10 mg/lit for the summer of the same year. In regard to the dissolved oxygen concentration, the simulation results showed a difference in the range of 0 to 9 mg/lit between the surface and deep water layers. With the start of stratification, oxygen concentration decreases gradually with depth., such that in July the lowest 10m layer of the basin becomes completely anaerobic, providing conditions for production of undesired odors, tastes and color. During the period of 1998 to 2004 (period of data analysis and simulation run), the water quality of the basin was observed to be uniform in autumn and winter months indicating a complete mixing condition in the basin.
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.