شبیه سازی جریان های گل آلود در مخازن سدها با استفاده از مدل ریاضی mike3 (مطالعه موردی : مخزن سد سفیدرود)

یکی از عوامل مهم رسوب گذاری مخازن سدها جریان های گل آلود است که در زمان وقوع سیلاب با افزایش غلظت رسوبات معلق در رودخانه های ورودی، وارد مخازن سدها شده و ظرفیت آب مخازن و عمر مفید سدها را کاهش می دهند. گشودن دریچه های تحتانی سد روش متداول تخلیه این جریان ها و حفظ حجم مفید مخزن می باشد. در انجام این عملیات اطلاع از نحوه حرکت، پخش و گسترش طولی، عرضی و عمقی و همچنین زمان رسیدن جریان های گل آلود به بدنه سد در مدیریت بهینه زمان باز و بسته شدن دریچه ها نقش مهمی دارد. سد مخزنی سفیدرود عظیم ترین سازه آبی استان گیلان و از مشکل سازترین سدهای کشور در زمینه رسوبگذاری می باشد که در فاصله ی 200 کیلومتری شمال غربی تهران و 100 کیلومتری دریای خزر و در نزدیکی شهر منجیل، در پایین دست محل تلاقی رودخانه های قزل‏اوزن و شاهرود واقع شده است. سد سفیدرود از نـوع سدهای بتنی پایه‏دار، ارتفاع از پی 106 متر، تراز نرمال 65/271 متر و دارای 5 دریچه تخلیه تحتانی، دو دریچه میانی و دو سرریز سطحی می باشد. در زمان بهره برداری، حجم مخزن تقریباً 8/1 میلیارد متر مکعب بوده که به دلیل رسوبگذاری تا حدود 16/1 میلیارد متر مکعب رسیده است. در این تحقیق، چگونگی پیشروی جریان گل آلود در مخزن سد سفیدرود با استفاده از مدل mike3 در حالت مش بندی نامنظم شبیه سازی شد. همچنین میزان تاثیر دریچه های تحتانی سد سفیدرود بر تخلیه جریان گل آلود در سناریو های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با در نظر گرفتن ورود سیلاب به مخزن به صورت همزمان در ابتدای شاخه های قزل اوزن و شاهرود، جریان گل آلود از طریق شاخه شاهرود زودتر به بدنه سد رسیده و زمان گشودن دریچه های تخلیه تحتانی را تعیین می کند. بررسی پروفیل غلظت رسوبات معلق در مقاطع عرضی نشان دهنده تشکیل جریان گل آلود در مخزن و پیشروی آن به سمت بدنه سد می باشد. همچنین پروفیل های غلظت در طول پیشروی جریان گل آلود از ابتدای ورودی رودخانه های قزل اوزن و شاهرود به مخزن نشان داد که غلظت رسوبات تا رسیدن به بدنه سد کاهش می یابد. نتایج مدلسازی با داده های میدانی در سه مقطع عرضی مقایسه و کالیبره شد. مقادیر بالای ضریب تبیین و مقادیر کمتر شاخص های خطا، نشان دهنده توانایی مدل مورد استفاده در شبیه سازی جریان گل آلود در مخزن سد سفیدرود می باشد. عملکرد بهینه دریچه های تخلیه تحتانی سد سفیدرود در سناریو های تعریف شده برای خروج جریان گل آلود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با توجه به پارامتر های راندمان تخلیه رسوب و نسبت وزن رسوبات خروجی از مخزن به حجم آب خروجی و وجود آب کافی در مخزن برای خروج جریان گل آلود، می توان بهترین گزینه و عملکرد بهینه دریچه های تخلیه تحتانی را تعیین کرد.