بخشی از مقاله
چکیده
امروزه کمآبی به یکی از مشکلات اساسی در بسیاري ازجوامع بشري تبدیل شدهاست. از دهههاي گذشته با احداث سد و ذخیره جریانهاي سطحی تا حدودي سعی بر کاهش مشکلات کمآبی شدهاست. از طرف دیگر رسوبگذاري در مخازن سدها یکی از مشکلات اساسی سدهاي مخزنی است. یکی از اثرات رسوبگذاري کاهش تدریجی حجم مفید میباشد.
از طرف دیگر رسوبگذاري باعث میشود که مخزن از حالت عمیق به سطحی تبدیل شود. این موضوع میتواند باعث افزایش تبخیر از سطح دریاچه سد شود. پیچیدگی فرایند تبخیر از پیکرههاي آبی مانند دریاچهها و مخازن سدها، کمبود اطلاعات کافی و معتبر مورد نیاز و عواملی دیگر، موجب کندشدن پیشرفتهاي تحقیقاتی و کاربردي در این زمینه نسبت به بعضی دیگر از مولفههاي هیدرولوژیکی شدهاست.
در این تحقیق با استفاده از دادههاي تشت تبخیر ابتدا میزان تبخیر از دریاچه سدکارده با توجه به تغییرات سطح دریاچه در سناریوهاي مختلف حجم ذخیره برآورد شد. سپس تاثیر رسوبگذاري بر تبخیر از سطح دریاچه سدکارده در مقیاسهاي ماهانه، فصلی و سالانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که در حال حاضر تبخیر از سطح دریاچه در رقوم حجم نرمال نسبت به زمان ساخت سد حدود 30 درصد افزایش یافتهاست.
-1 مقدمه
آب یکی از نخستین نیازهاي انسان و هر موجود زنده دیگر و مهمترین عامل در پیدایش، شکلگیري و بقاء تمدنها است. ایران به عنوان کشوري با متوسط بارندگی سالیانه 250 میلیمتر و جمعیتی نزدیک به 80 میلیون نفر به عنوان یکی از کشورهایی شناخته میشود که با تنش آبی زیاد میباشد. از این جهت موضوع تامین آب مورد نیاز براي شرب، بهداشت، فعالیتهاي کشاورزي و تولیدي، حفط محیط زیستو عوامل مشابه دیگر از اهمیت ویژهاي برخوردار است.
با توجه به مشکل کمبود آب، صدها سد بزرگ در طول چند دهه گذشته در کشور احداث شده است. پس از احداث سد بر روي یک رودخانه، رسوبات حمل شده، در مخزن سد تهنشین شده و حجم آن به تدریج کاهش مییابد. این امر باعث افزایش میزان تبخیر، باتلاقی شدن اراضی بالادست و کاهش حجم کنترل سیلاب در مخزن میشود
با ورود رسوب و تجمع آن در مخزن سد، ظرفیت ذخیره موثر آب کاهش مییابد. این امر به نوبه خود باعث کاهش توان ذخیره آب و از دست رفتن ظرفیت تعدیل طغیان مخزن خواهد شد. اگر رسوب در نزدیکی بدنه سد تجمع یابد، امکان مدفون شدن تخلیه کنندههاي تحتانی و دریچههاي آبگیر را سبب شده و همچنین بهرهبرداري آنها را با اشکال مواجه میسازد.
به علاوه رسوبی که به خروجیهاي مربوط به آبگیر میرسد، میتواند توربینها و حفاظ دریچههاي تحتانی مخازن را دچار فرسایش و خوردگی کند. همچنین بار وارده به بدنه سد نیز افزایش مییابد. تغییرات رسوب مخزن به عواملی چون مقدار رسوبات تولید شده، سرعت انتقال رسوب، نوع رسوب، طریقه نهشت رسوبات، عملکرد مخزن، خصوصیات ژئومتریک مخزن و جریان متغیر رودخانه بستگی دارد.[3] مجموع حجم ذخیره مخازن سدها در سطح جهان در حدود 7000 میلیارد مترمکعب برآورد میشود [4]، که از این مقدار سالانه به طور میانگین بین نیم تا 1 درصد به علت رسوبگذاري از دست میرود
با احداث سدها و ذخیره سازي جریان رودخانهها، بخشی از منابع آب ذخیره شده به دلیل تبخیر از دسترس خارج میشود. سالانه میلیاردها مترمکعب آب از تالابها و دریاچهها و مخازن سدها تبخیر و از دسترس خارج میگردد که تعیین مقدار آن از اهمیت ویژهاي برخوردار است.
اثرات تبخیر چه در مراحل طراحی و ساخت مخازن سطحی تامین آب و چه پس از بهرهبرداري از آن همواره حائز اهمیت میباشد. ضمن آنکه تبخیر به عنوان عاملی در جهت مدیریت کمی و کیفی منابع آب داراي اهمیت ویژهاي می باشد. برآورد میزان تبخیر مهمترین قسمت در بسیاري از مسائل هیدرولوژیکی مرتبط با طراحی و اجراي مخازن و سیستمهاي انتقال آب و یا آبیاري میباشد. در مناطق خشک تعیین میزان تبخیر بهخصوص جهت حفاظت از منابع اندك آب حیاتی است. اندازهگیري دقیق میزان تبخیر از سطوح بزرگ آبی از مشکلترین و پیچیدهترین مباحث مرتبط با مدیریت کمی و کیفی منابع آب است.
مقدار تبخیر سالانه از سطح مخازن سدهاي کشور بیش از 2 میلیارد متر مکعب برآورد شده است .[9] از طرف دیگر منابع آب ذخیره شده در پشت مخازن بسیار ارزشمند و استراتژیک قلمداد میشوند. بسیاري از مخازن سدها علاوه بر کاربريهاي گسترده در بخش کشاورزي و صنعت، نقش اساسی در تامین آب شرب جمعیت وسیعی از مردم را بازي میکنند.
برآورد تبخیر از سطح دریاچه مخازن سدها به سبب دخالت عوامل مختلف تاثیر گذار بر تبخیر از سطح دریاچه سدها فرآیند پیچیدهاي بوده و در نتیجه روشهاي مختلفی هم در جهت برآورد آن وجود دارد که با توجه به تحقیقات انجام شده برخی از این روشها در شرایط متفاوت اقلیمی و محیطی میتوانند نسبت به سایر روشها برتري نسبی داشته باشند
باریده و الیاسی - 1387 - از طریق رسم منحنیهاي همتبخیر در سطح کشور بر روي یک نقشه و انتقال محل سدهاي مخزنی به این نقشه، ابتدا میزان تبخیر از تشت را در محل هر یک از سدهاي کشور تعیین نموده و با استفاده از ضریب تعدیل، تبخیر از سطح آزاد آب دریاچه سدها را برآورد نمودند. ایشان به این نتیجه رسیدند که مجموع حجم تبخیر سالانه از سطح دریاچه سدهاي در حال بهرهبرداري کشور معادل 2/02 میلیارد مترمکعب در سال میباشد. ایشان اضافه مینمایند که با توجه به حجم کل مخازن در حال بهرهبرداري 32/5 - میلیارد متر مکعب - حدود6/2 درصد از آب سدها در هر سال تبخیر میگردد
مساعدي و قبائی سوق - 1392 - تبخیر و تعرق ماهانه گیاه مرجع را در 12 ایستگاه سینوپتیک واقع در 4 ناحیه آب و هوایی ایران با استفاده از 6 معادله تجربی و 5 معادله تخمینی، محاسبه نمودند. ایشان با مرجع قرار دادن روش استاندارد 1FPM با استفاده از آمار سالهاي 1990 تا 2003 معادلههاي مختلف را واسنجی نمودند. سپس براساس آماره ترکیبی 2IPE در دوره 2004 تا 2007 بهترین معادله در هر یک از ایستگاهها را در وضعیتهاي مختلف نبود - فقدان - پارامترهاي هواشناسی، تعیین نمودند. ایشان به این نتیجه رسیدند که معادلات 3PT و 4HS براي ایستگاه سینوپتیک مشهد مناسبترین معادله برآورد تبخیر و تعرق میباشند.
دوگان و همکاران - 2010 - 5 با استفاده از مدل سیستم استنتاجی عصبی- فازي تطبیقی 6 - ANFIS - فرآیند تبخیر در سد یوواسیک ترکیه را مدلسازي نموده و به این نتیجه رسیدند که در بین چهار پارامتر ورودي به مدل - تابش خورشیدي، دماي هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد - پارامتر تابش خورشیدي موثرترین پارامتر بوده و در مجموع این مدل در مدلسازي فرآیند تبخیر از سد موفقیتآمیز بودهاست
آلازرد و همکاران - 2015 - 7 به منظور برآورد میزان تبخیر در سد الهوآرب تونس، از سه روش برآورد تبخیر شامل روشهاي: پنمن، دالتون و برب استفاده نمودند و به این نتیجه رسیدند که روش پنمن با خطاي حدود 15 در صد از دقت خوبی در برآورد تبخیر از سطح دریاچه سد برخوردار میباشد. ایشان به این نتیجه رسیدند که متوسط تبخیر سالانه در منطقه مورد نظر در بازه سالهاي 2003 تا 2006، حدود 1600میلیمتر برآورد میشود
آراجو و همکاران - 2006 - 8 با بررسیهاي میدانی از هفت حوضه در برزیل به این نتیجه رسیدند که متوسط سالانه کاهش ظرفیت ذخیرهسازي مخزن 0/56درصد در حوضه شهري و 0/18درصد در مناطق روستایی میباشد. همچنین متوسط نرخ رسوبگذاري حدود 450 تن در کیلومتر مربع در سال است که با تغییر مورفولوژي مخزن به شکل هندسه باز، به نفع تلفات تبخیر است
سد کارده که در 40 کیلومتري شمال شهر مشهد واقع شده است، در سال 1367 به بهرهبرداري رسیدهاست و در حال حاضر تقریبا تمامی آب ذخیره شده در مخزن این سد به شرب اختصاص داده میشود. مشکل کمآبی و تامین آب شرب شهر مشهد یکی از بزرگترین معضلات استان خراسان رضوي است.
بخشی از آب ذخیره شده در سد کارده به دلیل تبخیر از دسترس خارج میشودکه این مشکل با افزایش حجم رسوبگذاري در مخزن میتواند جديتر شود. بنابراین، برآورد میزان تبخیر از سطح دریاچه این سد و تاثیر رسوبگذاري بر آن از اهمیت فوقالعادهاي برخوردار است. به این منظور در این تحقیق با استفاده از دادههاي تشت تبخیر ابتدا میزان تبخیر از دریاچه سدکارده در سناریوهاي مختلفی از حجم ذخیره در طی سالهاي متفاوت برآورد خواهد شد. آنگاه تاثیر رسوبگذاري بر تبخیر از دریاچه سدکارده در مقیاسهاي ماهانه، فصلی و سالانه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
