مدل سازی عددی لایه بندی حرارتی در مخزن سد با استفاده از مدل CE-QUAL-W2 (مطالعه موردی: سد یامچی)

یکی از مسایل تاثیر گذار بر کیفیت منابع آبی مانند مخازن سد ها و دیگر پیکره های آبی لایه بندی حرارتی می باشد. به منظور بررسی پدیده لایه بندی در مخازن سد ها بایستی به آنالیز دینامیک اختلاط و جریان های داخلی در مخزن پرداخت. باتوجه به تاثیر پدیده های مختلف در ایجاد لایه بندی، بررسی این پدیده در مخازن سد ها از طریق مدل های دینامیکی امکان پذیر است. بنابراین از مدل های عددی در کنار اندازه گیری های میدانی استفاده می شود.

از آب مخزن سد یامچی برای تامین آب شرب محدوده استفاده می شود، بنابراین مطالعات کیفیت آب این مخزن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در نتیجه در این پژوهش برای شناخت شرایط لایه بندی آب مخزن سد یامچی، شبیه سازی دمای آب با استفاده از مدل CE-QUAL-W2 در یک دوره 1 ساله از اردیبهشت ماه سال 1394 تا فروردین ماه سال 1395 انجام شده است. همچنین نتایج بدست آمده توسط مدل با مقادیر دمای اندازه گیری شده در نقاط مختلف مخزن مقایسه شدند و با استفاده از این نتایج پدیده لایه بندی حرارتی در مخزن شبیه سازی و مطالعه شده است.

در پژوهش حاضر مقادیر دمای اندازه گیری شده و نتایج شبیه سازی شده توسط مدل از تطابق مناسبی برخوردار بودند. نتایج نشان دهنده ی یک دوره لایه بندی حرارتی تابستانه در مخزن سد است که حدود چهار ماه از سال به طول می انجامد. این پدیده از خردادماه آغاز و در تیر شدت گرفته و در مردادماه به اوج خود می رسد، در نهایت تا اواسط شهریور ادامه دارد. از اواسط شهریور با کاهش دما لایه بندی حرارتی تضعیف شده و در فصل های پاییز و زمستان شاهد اختلاط در مخزن هستیم. این اختلاط تا اواخر اردیبهشت ماه ادامه دارد.

از لحاظ لایه بندی، مخزن سد یامچی در دسته مخازن مونومیکتیک گرم قرار دارد. در این مخازن با شروع فصل بهار و جذب انرژی، شکل گیری لایه بندی حرارتی آغاز می گردد. به شکلی که در اواسط فصل تابستان شاهد لایه بندی شدیدی خواهیم بود و این لایه بندی تا پایان تابستان ادامه خواهد داشت. به تدریج با شروع فصل پاییز و کاهش دمای محیط لایه بندی تضعیف می شود، به گونه ای که مخزن سد بخش عمده ای از زمستان و اوایل بهار را در شرایط اختلاط کامل به سر می برد. این لایه بندی به صورت یک چرخه سالانه مجددا از اواسط و یا انتهای بهار شروع به شکل گیری می کند.