عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی هیدرودینامیکی سیستم هوادهی برای برهمزدن لایه بندی سدها و مقایسه آن با مدل CE-QUAL-W۲ مطالعه موردی: سد زاینده رود
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب - رودخانه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2195;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73050;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2195;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73050
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- رضا وصالی خورشید
- استاد راهنما
- مسعود منتظری نمین
- چکیده
- علیرغم توجه زیاد کشورهای توسعه‌یافته به بحث کیفیت آب، در ایران این مباحث هنوز جای خود را پیدا نکرده‌اند و بیشتر توجه بر تأمین کمی آن است؛ غافل از اینکه بی‌توجهی به کیفیت آب می‌تواند منابع آب را ازنظر کمی نیز تحت تأثیر قرار دهد. یکی از مشکلاتی که در مخازن سدها تأثیر به سزایی در کیفیت آب می‌گذارد، پدیده لایه‌بندی حرارتی است. جهت برهم زدن لایه‌بندی روش‌های متعددی توصیه شده که از میان آن‌ها هوادهی زیرلایه برای این تحقیق انتخاب شد. در تحقیق حاضر بعد از مقدمه کوتاهی بر مدل‌سازی کیفی، مدل CE-QUAL-W2 جهت مدل‌سازی کیفیت آب دریاچه سد زاینده‌رود انتخاب شد. پارامترهای کیفی دما، شوری و اکسیژن محلول برای مطالعه کیفیت انتخاب شد. مدل W2 یک مدل هیدرودینامیک و کیفیت آب دوبعدی متوسط گیری شده در عرض است که لایه‌بندی قائم را به‌خوبی شبیه‌سازی می‌کند. در نسخه 3.7 این مدل ماژول شبیه‌سازی سامانه هوادهی زیرلایه گنجانده شده است. این ماژول دینامیک حباب‌های هوا را شبیه‌سازی نمی‌کند و تنها کاربر می‌تواند حجم موردنظر از اکسیژن محلول را به بخشی از بدنه آب وارد کند و توسط حسگرهای اکسیژن که در هر نقطه می‌تواند فرض شود هواده را روشن یا خاموش کند. همچنین اثر افزایش اختلاط ناشی از افزودن هوا توسط ضریبی که از کاربر دریافت می‌شود در اختلاط عمودی گنجانده می‌شود. سد زاینده‌رود در سال 1349 به بهره‌برداری رسید که حداکثر حجم مخزن آن 1471 میلیون مترمکعب در تراز 2163 و حجم مفید آن 1191 میلیون مترمکعب با مساحتی حدود 54 کیلومترمربع در تراز حداکثر است. این سد با هدف تولید سالانه 251 میلیون کیلووات ساعت انرژی برق‌آبی، کنترل سیلاب‌های فصلی، تنظیم آب کشاورزی موردنیاز 111 هزار هکتار از اراضی دشت اصفهان و تأمین آب موردنیاز صنایع مستقر در اصفهان ساخته شده است. در این تحقیق ابتدا مدل برای مخزن این سد واسنجی شد و پس از تحلیل حساسیت، پارامترهای حساس در هیدرودینامیک لایه‌بندی تعیین شده و فرایند واسنجی برای دما و شوری کامل شد. سپس سامانه هوادهی زیرلایه جهت برهم زدن لایه‌بندی شبیه‌سازی شد. به دلیل عدم‌تغییر چگالی آب هوادهی شده و لایه‌بندی شدید موجود که اختلاط عمودی را به‌شدت محدود کرده بود، مدل قادر به شبیه‌سازی اختلاط ناشی از افزودن هوا به ستون آب نبود. برای رفع این مشکل پیشنهاد‌هایی در فصل آخر ارائه شده است.
- Abstract
- Despite of much concern of developed countries to the mater of water quality, there is not enough care in Iran concerning these issue and the most concern is in regard to the quantitative supply; regardless of the fact ignoring the water quality can impact quantity of water resources. One of the problems plays an undeniable role in reservoirs is thermal stratification. In order for destratification there are several methods that hypolimnetic aeration has been choose in this research. After a short introduction to water quality modeling, the CE-QUAL-W2 model das bean choose in modeling water quality in Zayanderud reservoir. Temperature (T), Total Dissolved Solids (TDS) and Dissolved Oxygen (DO) was selected as water quality parameters. W2 is a tow dimensional laterally averaged hydrodynamic and water quality model that simulates vertical stratification very well. Hypolimnetic aeration system simulation module is included in version 3.7. This algorithm doesn’t model the dynamic of a bubble diffuser and it is only the model user can add oxygen and additional mixing to a section of a water body. This additional mixing is included to vertical mixing by a factor by user. Zayanderud was operated in 1970 which its maximum capacity is 1471 MCM in level of 2163. Normal capacity is 1191 MCM that has 54 km2 area in maximum level. This dam has been constructed in order to produce 251 Million kWh Hydropower energy, controlling seasonal floods, and supplying needed agricultural water of 111 thousand hectares of Isfahan lands as well as obviating the need of water in located industrials in Isfahan. At the first stage the model has been calibrated for the reservoir and after sensitivity analysis, the sensitive parameters are determined in stratification dynamic. The calibration process for temperature and TDS has been completed. Then hypolimnetic aeration system for destratification are simulated. Due to the leak of changing in aerated water density as well as the extreme existed stratification that is limited vertical mixing, the model was not able to simulate the additional mixing due to the aeration to the water column. In order to address the mentioned problem there has been suggested some suggestion in the final chapter.
