تأثیر بازشدگی دریچه‌های تخلیه تحتانی سد بر خروج جریان گل‌آلود (مطالعه موردی: سد سفیدرود)

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

چکیده

     در بسیاری از مواقع با ورود سیلاب به مخازن سدها، جریان­های گل آلود در کف مخزن ایجاد می­شوند. این جریان یکی از عوامل رسوب­گذاری و کاهش ظرفیت آب مخازن و عمر مفید سدها می­باشد. گشــودن دریچه­های تحتانی سد، روش متداول تخلیه این جریان­ها و حفظ حجم مفید مخزن می­باشد. در این تحقیق، پیشروی جریان گل آلود در مخزن سد سفیدرود و میزان تأثیر دریچه­های تحتانی سد بر تخلیه جریان گل آلود در سناریوهای مختلف با استفاده از مدل Mike3 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با در نظر گرفتن ورود سیلاب به مخزن به صورت هم­زمان در ابتدای شاخه­های قزل اوزن و شاهـرود، جـریان گل­آلود از طریق شاخه شاهرود زودتر به بدنه سد رسیده و زمان گشودن دریچه­های تخلیه تحتانی را تعیین می­کند. نتایج پروفیل غلظت رسوبات معلق حاصل از مدل­سازی با داده­های میدانی در سه مقطع عرضی مقایسه و کالیبره شدند. مقادیر بالای ضریب تبیین و مقادیر کمتر شاخص­های خطا، نشان از توانایی مدل در شبیه­سازی جریان گل­آلود در مخزن سد سفیدرود دارد. همچنین عملکرد بهینه دریچه­های تخلیه تحتانی سد سفیدرود در سناریوهای تعریف شده برای خروج جریان گل­آلود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با توجه به پارامترهای راندمان تخلیه رسوب و نسبت وزن رسوبات خروجی از مخزن به حجم آب خروجی و وجود آب کافی در مخزن برای خروج جریان گل­آلود، می­توان بهترین گزینه و عملکرد بهینه دریچه­های تخلیه تحتانی را تعیین کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Dam Bottom Outlet Gates on Venting of Turbidity Current (Case Study: Sefid-Rud Dam)

نویسندگان [English]

  • Nafiseh Torkamanzad
  • Bayram Ali Mohammadnezhad
  • Javad Behmanesh
Department of Water Engineering, University of Urmia

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reservoirs sedimentation
  • Turbidity current
  • Mike3
  • Sefid-Rud dam
  • Bottom outlet gates
[1]        Fan, J., Morris, G. L., "Reservoir Sedimentation. II: Reservoir Desiltation and Long-Term Storage Capacity", ASCE, Journal of Hydraulic Engineering, 1992, 118 (3), 354-369.
[2]        ICOLD, "World Register of Dams, Update", International Commission on Large Dams, Paris, 1999.
[3]        Water Research Institute, "Sedimentation in the Reservoir of Large Dams", Ministry of Energy, Iran, 2000.
[4]        De Cesare, G., Muller, P., Schleiss, A., "Experiments on the Entrainment of Sediment into Suspension by a Dense Bottom Current", Journal of Geophysical Research (Oceans), 2009, 98 (C3), 4793-4807.
[5]        Hay, A. E., "Turbidity Currents and Submarine Channel Formation in Rupert Inlet", Journal of Geophysical Research, 1987, 92, 2883-2900.
[6]        Forel, F. A., "Theorie du ravin sous-lacustre", Le leman, F. Rouge, Lausanne. Switzerland, 1892, V.1, 381-386.
[7]        Parker, G., Fukushima, Y., Pantin, H. M., "Self-Accelerating Turbidity Currents", Journal of Fluid Mechanics, 1986, 171, 145-181.
[8]        Farrell, G. J., Stefan, H. G., "Mathematical Modeling of Plunging Reservoir Flows", Journal of Hydraulic Research, 1988, 26 (5), 525-537.
[9]        Choi, S. U., "Layer-Averaged Modeling of Two-Dimensional Turbidity Currents with a Dissipative-Galerkin Finite Element Method", Part II: Sensitivity Analysis and Experimental Verification", Journal of Hydraulic Research, 1999, 37 (2), 257-271.
[10]     Altinakar, M. S., Graf, W. H., Hopfinger, E. J., "Water and Sediment Entrainment in Weakly Depositing Tubidity Current on Small Slopes", Proc., XXV Congr, Int. Ass. Hydr. Res, 1993.
[11]     Lee, H. Y., Yu, W. S., "Experimental Study of Reservoir Turbidity Current", J. Hydr. Eng, ASCE, 1997, 123 (6), 520-528.
[12]    محمد­نژاد، ب.، شمسایی، ا.، "مدل­سازی رسوب­گذاری مخازن سدها در اثر جریان چگال"، ششمین کنفرانس بین­المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران، 1382.
[13]    محمدنژاد، ب.، شمسایی، ا.، "مدل­سازی عددی حرکت جریان­های زیر سطحی در مخازن سدها"، هفتمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه صنعت آب و برق، تهران، ایران، 1387.
[14]    رمضانی، ی.؛ قمشی، م.، "بررسی میزان تأثیر جریان­های غلیظ بر روند رسوبگذاری مخزن سد سفیدرود"، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 1390، 25 (4)، 880-874.
[15]     De Cesare, G., Schleiss, A., Hermann, F., "Impact of Turbidity Current on Reservoir Sedimentation", Journal of Hydraulic Engineering, 2001, 127 (1), 6-16.
[16]     Lavelli, A., Boillat, J. L., De Cesare, G., "Numerical 3D Modeling of the Vertical Mass Exchange Induced by Turbidity Currents in Lake Lugano (Switzerland)", 5th International Conference on Hydro Science and Engineering, ICHE, 2002.
[17]     Huang, H., Imran, J., Pirmez, C., "Numerical Model of Turbidity Currents with a Deforming Bottom Boundary", Journal of Hydraulic Engineering, 2005, 131 (4), 283-293.
[18]     Oehy, C. D., Schleiss, A. J., "Control of Turbidity Currents in Reservoirs by Solid and Permeable Obstacles", Journal of Hydraulic Engineering, 2007, 133 (6), 637-648.
[19]     Sequeiros, O. E., Cantero, M. I., Garcia, M. H., "Sediment Management by Jets and Turbidity Currents with Application to a Reservoir for Flood and Pollution Control in Chicago, Illinois", Journal of Hydraulic Research, 2009, 47 (3), 340-348.
[20]     Wang, Z. Y., Hu, C. H., "Strategies for Managing Reservoir Sedimentation", International Journal of Sediment Research, 2009, 24 (4), 369-384.
[21]     Heidarnejad, M., Halvai, D., Bina, M., "The Proper Option for Discharge the Turbidity Current and Hydraulic Analysis of Dez Dam Reservoir", World Applied Sciences Journal, 2011, 13 (9), 2052-2056.
[22]     Tolouie, E., "Reservoir Sedimentation and De-siltation", PhD Thesis, University of Birmingham, UK, 1993.
[23] شرکت سهامی آب منطقه­ای استان گیلان، "گزارش رسوب­زدایی سد سفیدرود"، کمیته رسوب­زدایی سد سفیدرود، 1370-1359.
[24]     DHI Software, "MIKE 3 Flow Model FM Manual, Hydrodynamic Module", Scientific Documentation, DHI Water and Environment, 2011.
[25]    گروه مطالعات میدانی و محیط زیست مؤسسه تحقیقات آب، "مطالعات رسوب­گذاری سد مخزنی سفیدرود"، گزارش نهایی عملیات میدانی سد سفیدرود، مؤسسه تحقیقات آب، 1386.
[26]     Smagorinsky, J., "General Circulation Experiment with the Primitive Equations", Monthly Weather Review, 1963, 91 (3), 99-164.