مدل سازی عددی تغییرات شوری مخزن ساحلی در مرحله آب شویی و نمک زدایی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران

2 مدیر بخش مهندسی رودخانه و سواحل، شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران، الهیه

چکیده

مخازن ساحلی یک راه‌حل موثر برای مسائل مربوط به تامین و مدیریت آب در مناطق ساحلی می‌باشند. فرآیند آب‌شویی و نمک‌زدایی از این مخازن قبل از بهره‌برداری، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق اقدام به بررسی دینامیک جریان و تغییرات شوری در یک مخزن ساحلی در شرایط آب‌شویی مخزن با استفاده از نرم‌افزار عددی سه‌بعدی MIKE3 شد. مطالعه موردی در این تحقیق شامل یک مخزن ساحلی است که در ساحل دریای خزر و در نزدیکی محل مصب رودخانه تجن قرار دارد. جریان ورودی به مخزن از طریق یک کانال دسترسی از رودخانه تجن تامین می‌شود. جهت انجام این تحقیق دو مدل ساخته شد. در مدل اول با هدف بررسی جریان و تغییرات شوری مخزن، از شبیه‌سازی یکساله با دبی متوسط ماهانه در رودخانه تجن استفاده شد. در مدل دوم نیز شبیه‌سازی جریان و تغییرات شوری مخزن در شرایط یک سیلاب تاریخی نزدیک به 200 برابر متوسط دبی ماهانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داده که بر خلاف مدل اول، لایه‌بندی شوری شدیدی در عمق مخزن در شرایط مدل دوم اتفاق می‌افتد و این لایه‌بندی با افزایش جریان ورودی شدیدتر می‌شود. همچنین در پایان دوره شبیه‌سازی حداکثر مقدار شوری در کل مخزن از مقدار اولیه 12 گرم بر لیتر (که مربوط به شوری پایه دریای خزر است) به مقداری کمتر از 2 گرم بر لیتر در مدل اول و ا گرم بر لیتر در مدل دوم کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


Berghuijs, W.R., Larsen, J.R., Van Emmerik, T.H.M. and Woods, R.A. (2017). A global assessment of runoff sensitivity to changes in precipitation, potential evaporation, and other factors. Water Resources Research, 53(10), 8475–8486.
Chen, J. (2014). Current Field, Residence Time and Sources of Saltwater Intrusion at the Water Intake of Qingcaosha Reservoir. Shanghai, China: East China Normal University, Master’s thesis, 128p.
Emadi, M., Masoudian, M. and Rottcher, K. (2020). The performance of Tajan rubber dam in Mellal Park in city of Sari during March 2019 flood. Journal of Water and Wastewater Science and Engineering. 4(4), 60-68. (In Persian)
Herrera-Le´on, S., Lucay, F., Kraslawski, A., Cisternas, L.A. and Ga´ lvez, E.D. (2018). Optimization approach to designing water supply systems in non-coastal areas suffering from water scarcity. Water Resources Management, 32(7), 2457–2473.
Hussain, M., Abd-Elhamid, H., Javadi, A. and Sherif, M. (2019). Management of seawater intrusion in coastal aquifers: a review. 11, 2467, doi:10.3390/w11122467.
Jin, G., Mo, Y., Li, M., Tang, H., Qi, Y., Li, L. and Barry D. A. (2019). Desalinization and Salinization: A Review of Major Challenges for Coastal Reservoirs. Journal of Coastal Research. 35(3), 664-672.
Iran Water and Power Resources Development Company. (2014). Desalination plan and transfer of Caspian Sea water to the central plateau of Iran. Part I Basic Studies - Volume II, Final Report of Hydrological Studies. (In Persian)
Iran Water Resources and Management Company. (2015). Investigating the quality of surface water in the country. (In Persian)
Li, H.N. and Chen, F.X. (2005). Analysis of water desalting influence factor in tidal land reservoir. Water Resource & Hydropower of Northeast China, 23(10), 42–44.
Liang, D.F., Falconer, R.A., and Lin, B.L. (2007). Coupling surface and subsurface flows in a depth averaged flood wave model. Journal of Hydrology, 337(1), 147–158.
Liu, H. and Jeng, D.S. (2007). A semi-analytical solution for random wave-induced soil response and seabed liquefaction in marine sediments. Ocean Engineering, 34(08), 1211–1224.
Mabrouk, M., Jonoski, A., Essink, G. and Uhlenbrook, S. (2018). Impacts of Sea Level Rise and Groundwater Extraction Scenarios on Fresh Groundwater Resources in the Nile Delta Governorates, Egypt. Water. 10, 1690, doi:10.3390/w10111690.
Mao, X.Z., Zhu, X.A., Chen, F.Y., Yu, Q.W., and Weng, B.Z. (2005). Study on accelerating water desalinization in a polder reservoir for storage of fresh water along the coast. Advances in Water Science, 16(6), 773–776.
Mastrocicco, M., Busico, G., Colombani, G., Vigliotti, M. and Ruberti, D. (2019). Modelling actual and future seawater intrusion in the Variconi coastal wetland (Italy) due to climate and landscape changes, Water, 11, 1502, doi:10.3390/w11071502.
Moran, S.B., Stachelhaus, S.L., Kelly, R.P. and Brush, M.J. (2014). Submarine groundwater discharge as a source of dissolved inorganic nitrogen and phosphorus to coastal ponds of southern Rhode Island. Estuaries & Coasts, 37(1), 104–118.
Pan, G.E., Huang, L.C., Jin, L.J. and Zhu, X.A. (2004). Study on technology of fresh water storage of reservoirs on coastal areas. Water Conservancy Planning and Design, 2, 51–55.
Sadeghi,  S. and Jafary, M. (2013) Estimating the relationship between EC and TDS in Tajan River, The first national conference on drainage in sustainable agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. (In Persian)
Shafee, R., Mehdizadeh, S.S. and Gooya, A.S. (2017). Mechanism of controlling seawater intrusion at coastal aquifers using subsurface barrier. European Water, 57, 407-412.
Spanoudaki, K., Stamou, A.I. and Nanougiannarou, A. (2009). Development and verification of a 3-D integrated surface watergroundwater model. Journal of Hydrology, 375(3–4), 410–427.
Winkel A. (2007). Inverted freshwater/brine aquifer interface and osmotic pressure ridge Pilot Valley, Utah. M.S. Thesis, Brigham Young University, pp 92.
Xu, L.Z. (2001). Discussion about the struction of coastal reservoir in Northern Jiangsu Province. Jiangsu Water Resources, 11, 34–35.
Yeates, P.S. and Imberger, J. (2003). Pseudo two-dimensional simulations of internal and boundary fluxes in stratified lakes and reservoirs. International Journal of River Basin Management, 1(4), 297–319.
Yuan, W.X., Yang, S.T., and Zhuang, M. (2007). Arguments of the coastal reservoir in RuDong JiangSu Province. Yangtze River, 38(6), 35–37.
Zhang, P., Jiang, C.L., Zhu, X.Q., Li, D.M., Cao, C., Zhu, L.Q., Xing, X.G. and Shen, X.J. (2014). Analysis of sediment salinization degree of the proposed reservoir in the coastal area of Tianjin. Yellow River, 36(1), 67–70.