لایه بندی حرارتی مخزن سد سیمره با استفاده از مدل دو بعدی هیدرودینامیکی و کیفی cequalw2

زمینه و هدف: وجود لایه‌بندی حرارتی در مخزن سد عامل و بیانگر تغییرات کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب در ترازهای مختلف است. خصوصیات دمایی مخازن سدها را می توان با استفاده از مدل‌های ریاضی پیش‌بینی کرد. مدل cequalw2یک مدلی دو بعدی هیدرودینامیکی و کیفی است که با توجه به قابلیت‌های فراوان آن، برای لایه‌بندی حرارتی از آن استفاده می‌گردد. روش بررسی: برای لایه‌بندی حرارتی سد سیمره در استان ایلام از مدل cequalw2 استفاده گردید. گام نخست در مدلسازی فرآیند کالیبرسیون است. کالیبراسیون یک فرآیند چند مرحله‌ای برای اصلاح پارامترها است تا بتوان بین داده‌های مشاهده شده و مدل تطابق ایجاد نمود. برای لایه‌بندی حرارتی در مدل cequalw2 سه مرحله کالیبراسیون شامل کالیبراسیون هندسه مخزن، سطح آب و بهره‌برداری مخزن و دمایی وجود دارد که جهت اجرای بهینه مدل انجام گرفت. پس از انجام کالیبراسیون، نتایج لایه‌بندی برای ماه‌های مختلف سال استخراج شد. یافته‌ها: میزان خطای جذر میانگین مربعات برای کالیبراسیون که با مقایسه داده‌های واقعی و داده‌های مشاهده ای، به ترتیب 5/0، 05/0 و 62/1 محاسبه گردید، بیانگر آن است که مدل برای لایه‌بندی حرارتی دارای قابلیت مناسبی است. بر اساس اطلاعات مربوط به مدل‌سازی، مشخص گردیده است که سد سیمره دارای یک دوره لایه‌بندی حرارتی است. این لایه‌بندی از اسفند ماه تا دی ماه ادامه دارد و در پاییز به اوج می‌رسد. ضخامت لایه سطحی آب که رولایه نام دارد از ماهی به ماه دیگر متفاوت است. ضمن آن‌که این تفاوت در لایه میانی یا ترموکلاین نیز در ماه‌های مختلف دیده می‌شود. ضخامت رولایه در آذرماه بیش از سایر ماه‌ها می‌باشد. وجود این لایه‌بندی در مخازن باعث می‌شود تا به تدریج مواد آلی و رسوبات ته‌نشین شده در کف زیاد شده و در هنگام اختلاط مخزن موجب گسترش پدیده تغذیه‌گرایی در مخزن شود.

Thermal Stratification of Seymareh Dam Using TwoDimensional, Hydrodynamic and Water Quality Model: CEQUALW2

Background: Thermal stratification in the reservoir changes the physical, chemical and biological quality at different levels. Temperature conditions of the reservoirs can be predicted using mathematical models. CEQUALW2 is a twodimensional, hydrodynamic and water quality model that is used for thermal stratification regarding its capabilities.Material and Methods: CEQUALW2 is used for thermal stratification in Seymareh dam. Calibration is first step in modeling. Calibration is an iterative process whereby model coefficients are adjusted until an adequate fit of observed versus predicted data is obtained. CEQUALW2 model has three calibrations phase including volumeelevation, water balance and thermal calibrations, all have done for model optimum performance. After the calibration, stratification results are extracted for the various months.Results: The root mean square error of calibration calculated by comparing the actual data and the observed data were 0.5, 0.05 and 1.62, respectively, indicating that the model for the layer ‌ Thermal conditioning is suitable. This stratification continues from March to December and culminates in autumn. The thickness of the surface layer of water, called the roller, varies from month to month. This difference is also seen in the middle layer or the thermocline in different months. The thickness of roller in December is more than other months.Discussion and Conclusion: Based on modeling information, it has been determined that the Seymareh Dam has a thermal stratification period. The presence of this layering in the reservoirs causes the organic matter and sedimentation of sediments to gradually increase in the bottom of the reservoir.