نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب ، دانشگاه تبریز

2 استاد مهندسی منابع آب، دانشگاه تبریز.

3 استادیار مدیریت منابع آب، دانشگاه شهید بهشتی تهران.

چکیده

     در این پژوهش با استفاده از داده­های کیفی برداشت شده از رودخانه ابوالعباس در استان خوزستان، در ساختگاه انتخابی سد پیشنهادی ابوالعباس با استفاده از مدل سه بعدی هیدرودینامیک و کیفیت ELCOM-CAEDYM ، شبیه سازی لایه بندی حرارتی، توزیع اکسیژن محلول در مخزن و آب خروجی طی دوره یک ساله به منظور تعیین عمق مناسب تعبیه دریچه­های برداشت آب و پیش بینی کیفیت آب برداشتی جهت نیازهای زیست محیطی پایاب انجام گرفته است. بر اساس نتایج، دریاچه مخزن سد ابوالعباس از نوع مونومیکتیک گرم بوده و پس از تعیین الگوهای زمانی و مکانی لایه بندی و اختلاط، خروجی­های مدل تطبیق قابل قبولی با داده­های فیزیکی دمای برداشتی از نزدیکترین سد دارای داده موجود (کرخه) نشان داد. در شرایط نرمال مشکلخاصی از لحاظ ایجاد لایه­های بدون اکسیژن در ترازهای زیرین مخزن ملاحظه نگردید. با وقوع شرایط خشکی و افزایش شدت آن، کاهش غلظت اکسیژن محلول به عنوان یکی از شاخص­های اصلی ارزیابی کیفیت زیست محیطی آب کاملاً مشهود و ایجاد لایه­های بدون اکسیژن در ترازهای زیرین مخزن و افزایش آن با افزایش شدت خشکی ملاحظه شد؛ بنحوی که در بدترین شرایط، حدود پنج ماه از سال آب خروجی بدون اکسیژن بوده و در داخل مخزن نیز لایه ای به ضخامت 40 متر از کف در طول سال دچار بی اکسیژنی کامل بود. به منظور کاهش تأثیرات نامطلوب خشکسالی، تراز تعبیه دریچه تحتانی مخزن در مدل در حدود 10 متر از مقدار طراحی شده کاهش یافت که بر اساس آن، بسته شدن دریچه آبیاری و برداشت آب از دریچه تحتانی موجب کاهش 20 متری تراز بی اکسیژنی مخزن، افزایش غلظت و توزیع بیشتر اکسیژن محلول در ترازهای بالاتر هایپولیمنیون (لایه تحتانی دریاچه) و نهایتاً کاهش زمان بی اکسیژنی جریان خروجی از 5 ماه به 3 ماه شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Three-dimensional simulation of dissolved oxygen and thermal stratification in order to adapting the dams to environmental strategies (case study: Abolabbas Reservoir)

نویسندگان [English]

  • Behnam Zamani 1
  • Ahmad Fakheri-Fard 2
  • Ali Moridi 3

چکیده [English]

     In this study, a three-dimensional hydrodynamic model (ELCOM) coupled to a water quality and ecosystem model (CAEDYM) were used to simulate limnological processes, stratification and mixing, and prediction of the released water quality in the proposed designed reservoir in southwest Iran (Abolabbas Reservoir). Also, investigating and defining the appropriate outlet levels on the dam wall was the other prospective of this study. Different scenarios were analyzed and designed to simulate different conditions of drought periods in different severities. The results indicated that, in all scenarios, the reservoir regulated the inflow quality parameters very well via both power plant and irrigation outlets. No hypolimnetic anoxia were observed in the reservoir in normal conditions. The simulation of drought scenarios showed an overall degradation of all parameters when the drought severity increases. The drought affected the dissolved oxygen concentration directly as one of the major environmental water quality indices. During the worst drought scenarios, the anoxia in a 40-meter bottom layer of the hypolimnion throughout the year and the anoxic outflow for 5 months were observed. In order to reduce the hypolimnetic anoxia, a scenario with a decreased bottom outlet by 10 meters below the designed level (to be 14 meters below the irrigation outlet) and hypolimnetic withdrawal was designed and simulated. While the irrigation outlet was closed, the hypolimnetic withdrawal via bottom outlet reduced the anoxic layer from 40 to 20 meters thickness and also reduced the anoxic outflow from 5 to 3 months.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Three-dimensional modeling
  • Reservoir
  • Hydrodynamics
  • stratification
  • Water quality
  • Abolabbas