بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به کمبود منابع آب در دسترس و افزایش مداوم تقاضای آب احداث سدهای جدید امری اجتنابناپذیر به نظر میرسد. یکی از این سدها که در مرحله اجرا میباشد سد مخزنی نهب است. این سد از نوع خاکی با هسته رسی می باشد و ساختگاه آن بر روی رودخانه خررود در استان قزوین قرار گرفته است. هدف بهره برداری از این سد ذخیره جریانات نابهنگام و سیلابی رودخانه خررود و تنظیم آن برای اراضی کشاورزی پایین دست و تغذیه آبخوان دشت قزوین میباشد.
هدف از این تحقیق شبیه سازی عملکرد سد نهب با استفاده از مدل شبیه ساز MODSIM جهت ارزیابی احداث این سد بر روی چگونگی تأمین نیازهای کشاورزی، زیستمحیطی و تغذیه آبخوان می باشد. شبیهسازی برای سه شرایط قبل از رسوبگذاری، رسوبگذاری 20 ساله و رسوبگذاری 50 ساله انجام شد. نتایج شبیهسازی برای هر یک از این شرایط نشان داد که میزان شاخص اعتماد-پذیری برای مصارف کشاورزی در شرایط قبل از رسوبگذاری، رسوبگذاری 20 ساله و رسوبگذاری 50 ساله به ترتیب برابر 0/869، 0/862 و 0/786 میباشد.
.1 مقدمه و هدف
مدیریت یکپارچه منابع آب یک فرایند سیستماتیک برای توسعه پایدار، تخصیص و پایش منابع آبی مورد استفاده در زمینه-های اجتماعی و محیطزیستی میباشد. به زبان ساده مدیریت یکپارچه منابع آب یک مفهوم منطفی بوده و مستقیماٌ قابل درک است. اینکه مصرف کنندگان مختلف از منابع آبی محدود وابسته به یکدیگرند، مبنای آن میباشد. به عنوان نمونه میزان بالای آب مورد نیاز کشاورزی و جریان زه آب آلوده کشاورزی سبب کاهش آب با کیفیت مطلوب برای شرب و صنعت شده و فاضلاب شهری و صنعتی موجب آلودگی رودخانهها شده و تهدیدی برای اکوسیستم میباشد.
از طرف دیگر اگر آب رودخانهها جهت آبزیپروری و حفظ اکوسیستم مورد استفاده قرار گیرد، آب انتقالی برای رشد محصولات زراعی کاهش خواهد یافت. لذا در نظر گرفتن چنین سامانهای، مدیریت به هم پیوسته منابع آب، که همه مصرف کنندگان و منابع آب و خاک را به صورت یکپارچه در نظر میگیرد، امری اجتناب ناپذیر خواهد بود .[1] سدها از جمله سازه های زیربنائی تأمین آب به ویژه در دوره های خشکسالی هستند.
چنانچه بهره برداری از مخازن بهینه باشد،اهداف سد به نحو مطلوبی تأمین می شود ولی از آنجاکه بهره برداری بهینه از سیستم های بزرگ منابع آبی، وقت گیر، پیچیده وبعضاً دست نیافتنی است، استفاده از روش های جایگزین مدل های بهینه سازی که با دقت قابل قبول، امکان رسیدن به جواب مناسب نزدیک به بهینه را داشته باشند، راه حل مناسبی به نظر میرسد.
بهرهبرداری از سیستم های منابع آب براساس مدل های مختلفی صورت می گیرد. این مدل ها به دو دسته کلی مدلهای شبیهسازی و بهینهسازی تقسیم میشوند. استفاده از مدلهای بهینهسازی، اهداف موردنظر در احداث این سیستمها را به طور مطلوب تأمین میکند. یکی از بزرگ ترین معایب این روشها محدودیت استفاده در سیستمهای بزرگ منابع آب، به دلیل طولانی بودن زمان اجرای مدل و بعضی مواقع، عدم دستیابی به جواب مناسب است. استفاده از مدلهای شبیهسازی، راه حل دیگری برای بهرهبرداری از سیستمهای منابع آب می باشد
یکی از این مدلها که کاربرد زیادی در این زمینه دارد مدل MODSIM است. این بسته کامپیوتری توسط دانشگاه ایالتی کلرادو طراحیشده است. برخی کاربردهای MODSIM شامل برنامهریزی بلندمدت، مدیریت میانمدت و بهرهبرداری کوتاهمدت؛ استفاده تلفیقی آبهای سطحی و زیرزمینی؛ بررسی اثرات اعمال ساختارهای نهادی جهت تخصیص آب؛ محاسبه دقیق ظرفیت تولید برقآبی؛ شبیهسازی قاعده بهرهبرداری از مخازن سدها می باشد.
برای تخصیص آب از یک الگوریتم حل شبکه جریان با دنباله همگرای تکراری جهت آب برگشتی و منطق مشاهداتی استفاده مینماید. بهعبارتدیگر MODSIM یک مدل بهینهسازی شبکه جریان است که البته برای شبیهسازی استفاده میشود. بهینهسازی به کمک اولویتبندی مخازن انجام میشود و اینگونه است که میتوان توزیع ذخیره سیستم را کنترل نمود
گراهام1 و همکاران - 1986 - بهمنظور مشخص کردن نحوه تقسیم آب در حوضه آبریز با رعایت اولویت حقابهها و سایر نیازهای قانونی از شبیه-سازی سیستم حوضه آبریز MODSIM استفاده کردند. گیبنس و گودمن - 2000 - 2 در مطالعات خود در پروژه کشاورزی Wind River واقع در ایالت Wyoming از تلفیق MODSIM و GIS بهره گرفتند. آنها از MODSIM بهعنوان شبیهسازی که حوضه آبریز را بر اساس ویژگیهای فیزیکی، هیدرولوژیکی و پارامترهای وابسته به آن و همچنین محدودیتهای حوضه آبریز شبیهسازی میکند، استفاده کردند
راثی نظامی و همکاران - 1390 - در تحقیقی سیستم منابع آب حوضه مهارلو-بختگان در جنوب ایران را موردبررسی قراردادند و بهمنظور مدلسازی این حوضه از مدل شبیهساز MODSIM استفاده کردند. با استفاده از این مدل، شبیهسازی وضعیت حال حاضر منابع و مصارف مختلف حوضه آبریز انجامشده و وضعیت کمی و کیفی رودخانه و تالابهای حوضه آبریز برای 35 سال آتی مورد تجزیهوتحلیل قرارگرفته شد و راهکارهای مدیریتی برای تأمین نیازهای مختلف آبی مصرفکنندگان و رودخانهها و تالابهای حوضه آبریز ارائه شد.
نتایج مدل تدوینشده برنامهریزی و مدیریت منابع آب در سطح حوضه آبریز با استفاده از مدل شبیهسازی MODSIM نشانگر کارایی این مدل در بررسی شرایط حال حاضر و پیشبینی شرایط آتی منابع آب مختلف در سطح یک حوضه آبریز میباشد
نیک قلب و همکاران - 1391 - ، با استفاده از تصمیمگیری چند معیاره - MCDM - و روش تحلیل سلسله مراتبی - AHP - مشخص کردند که مناسبترین مدل شبیهسازی برنامهریزی منابع آب از بین مدلهای VENSIM، RIBASIM، MODSIM، MIKE SHE، MIKE BASIN و WEAP، با در نظر گرفتن خصوصیات هر یک از مدلها و ویژگیهای منطقه موردمطالعه کدام است.
مطالعه موردی در این تحقیق یکی از سرشاخههای رود کارون در استان چهارمحال و بختیاری انتخاب گردید و درنهایت از بین مدلهای مطرح MODSIM بهعنوان مدل منتخب مشخص شد .[4] هدف از این تحقیق استفاده از مدل MODSIM برای شبیهسازی بهره-برداری از سد نهب با توجه به شرایط قبل از رسوبگذاری، رسوبگذاری 20 ساله و رسوبگذاری 50 ساله میباشد.
.2 مواد و روشها
.1-2 منطقه مورد مطالعه
ساختگاه سد مخزنی نهب در موقعیت 49 درجه و 27 دقیقه و 30 ثانیه طول شرقی و 35 درجه و 49 دقیقه و 47 ثانیه عرض شمالی در استان قزوین، 36 کیلومتری جنوب غربی شهر تاکستان بر روی رودخانه خررود قرار گرفته است. این سد از نوع خاکی با هسته رسی بوده و ارتفاع آن از بستر و از پی به ترتیب 46 و 49/5 متر، طول و عرض تاج آن به ترتیب برابر 2156 و 10 متر میباشد. تراز تاج سرریز آن در رقوم 1473 متر از سطح دریا واقع شده است.
جریان رودخانه خررود تنها جریان ورودی به مخزن سد میباشد و مقدار آبدهی آن در ایستگاه آبسنجی محل احداث سد اندازه گیری شده است. سری زمانی آورد رودخانه خررود در محل احداث سد در یک دوره 42 ساله طی سالهای آبی -45 1344 تا 1385-86 در شکل - 1 - آورده شده است.
شکل -1 مقادیر ورودی به مخزن سد نهب بر حسب میلیون متر مکعب
.3-2 تبخیر خالص از سطح مخزن
در این پژوهش توزیع ماهانه تبخیر خالص از سطح مخزن سد مورد نیاز میباشد. این مقدار پس از اندازه گیری میزان تبخیر با استفاده از روش تشتک تبخیر و میزان بارش با توجه به ایستگاههای بارانسنجی منطقه و کسر مقادیر تبخیر از بارش به-دست میآید. جدول - 1 - میزان این مقادیر را بر حسب میلیمتر نشان میدهد.
جدول -1 مقادیر تبخیر خالص در محل سد نهب - میلیمتر -
.4-2 رسوب
متوسط آورد رسوبی سالانه 1/2 میلیون متر مکعب معادل 60 میلیون متر مکعب در دوره 50 ساله و 24 میلیون متر مکعب در دوره 20 ساله در نظر گرفته شده است.
.5-2 روابط هندسی مخزن
روابط هندسی مخزن برای سه حالت قبل از رسوبگذاری، رسوبگذاری 20 ساله و رسوبگذاری 50 ساله با توجه به میزان رسوبات ورودی و توزیع این رسوبات در کف مخزن سد در جدول زیر آورده شده است.
