نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

تحلیل یکپارچه دینامیک‌های عملیاتی سد سفیدرود در دوره ۱۶ سال آبی: شواهد کمّی از شکست ایستایی در چرخه ورودی–ذخیره–خروجی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 استادیار گروه پایش منابع آب پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت. ایران
2 2- دانشجوی دکترا، گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز و کارشناس کنترل و پایداری، وزارت نیرو- شرکت سهامی آب منطقه‌ای گیلان، ایران
3 کارشناس برق – الکترونیک، رییس سد و نیروگاه سد سفیدرود، وزارت نیرو شرکت سهامی آب منطقه‌ای گیلان، ایران
4 پژوهشگر گروه پایش منابع آب، پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، ایران
10.30482/jhyd.2026.581028.1765
چکیده
پایداری عملکرد مخازن بزرگ به توانایی آن‌ها در حفظ یک تعادل بلندمدت میان جریان ورودی، حجم ذخیره و جریان خروجی وابسته است. با این حال، شواهد فزاینده‌ای نشان می‌دهد که بسیاری از سامانه‌های مخزنی تحت فشارهای اقلیمی و مدیریتی، رفتار غیرایستا و تغییر رژیم را تجربه می‌کنند. در این مطالعه، دینامیک‌های عملیاتی سد سفیدرود با استفاده از داده‌های روزانه چهار متغیر کلیدی جریان ورودی (IFR)، حجم ذخیره مخزن (RSV)، تراز سطح آب (RWL) و جریان خروجی کل (OFR) در دوره ۱۶ سال آبی (۱۳۸۸–۱۴۰۴) مورد تحلیل قرار گرفت. برای شناسایی تغییرات ساختاری و رفتاری سامانه، مجموعه‌ای از روش‌های آماری و چندمقیاسی شامل آزمون نقطه تغییر Pettitt، آزمون روند Mann–Kendall همراه با شیبSen ، تجزیه STL، همبستگی پویای پنجره‌ای و تحلیل موجک پیوسته (CWT) به‌کار گرفته شد. نتایج نشان‌دهنده وقوع یک شکست ساختاری معنادار در حوالی سال آبی ۱۳۹۴–۱۳۹۵ است که با کاهش حدود ۳۷٪ حجم ذخیره مخزن، افت تراز سطح آب، فروپاشی همبستگی بین IFR و RSV و افزایش نوسانات کوتاه‌مدت همراه بوده است. تحلیل فصلی و آزمون حساسیت با حذف دوره آبیاری کشاورزی نشان داد که رهاسازی‌های فصلی، هرچند موجب تشدید نوسانات کوتاه‌مدت می‌شوند، عامل اولیه این تغییر رژیم نیستند. جابه‌جایی توان موجک RSV از مقیاس‌های سالانه به مقیاس‌های ۶۰–۱۲۰ روزه نیز بیانگر گذار سامانه از بهره‌برداری مبتنی بر برنامه‌ریزی بلندمدت به تصمیم‌گیری‌های واکنشی و کوتاه‌مدت است. این شواهد نشان می‌دهد که سد سفیدرود پس از سال ۱۳۹۴–۱۳۹۵ دیگر در یک حالت steady-state قابل بازگشت قرار ندارد و دچار «شکست ایستایی» شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Bonelli, S., De Felice, G. & De Falco, F. (2015). Long-term reservoir behavior under changing hydrological conditions. Water Resources Management, 29(9), 3253–3270.
Chalise, S., Kansakar, S.R. & Babel, M.S. (2023). Detecting nonstationarity and regime shifts in regulated river systems. Journal of Hydrology, 617, 128987, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023. 128987.
Cimorelli, L., Cozzolino, L. & Pianese, D. (2020). Reservoir operation under nonstationary hydrological regimes. Water Resources Management, 34(6), 1881–1896.
Delleur, J.W. (2014). The handbook of hydrology. McGraw-Hill.
Farmer, J.D. & Coles, S. (2003). Predicting nonlinear time series: The case of reservoir inflows. Water Resources Research, 39(4), 1089, https://doi.org/10.1029/2002WR001510.
Giuliani, M., Castelletti, A., Pianosi, F., Mason, E. & Reed, P.M. (2013). Curses, tradeoffs, and scalable management: Advancing evolutionary multiobjective direct policy search. Journal of Water Resources Planning and Management, 139(3), 311–324.
Guariso, G., Rinaldi, S. & Soncini-Sessa, R. (1979). The management of lake Como: A multiobjective analysis. Water Resources Research, 15(2), 317–326.
Gul, G.O., Harmancioglu, N.B. & Gul, A. (2013). A combined hydrologic and economic analysis of nonstationarity in water resources planning. Water Resources Management, 27(6), 1661–1676.
Hashemi Monfared, S.A., Hosseinzadeh, F. & Pirzadeh, B. (2017). Research Note « Imperialist Competitive Algorithm Application in the Optimization of the Reservoir Operation with the Objective of Maximization for Water Allocation Case Study: Pishin Reservoir. Journal of Hydraulics, 12(2), 59-66. (In Persian)
Jiménez García, J. (2012). Trends and nonstationarity in reservoir storage series. Hydrological Sciences Journal, 57(6), 1119–1135.
Kam, J. (2021). Nonstationarity in reservoir inflow and storage dynamics. Journal of Hydrology, 597, 126189, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021. 126189.
Lee, T.N., Salas, J.D. & Obeysekera, J. (1987). Modeling of reservoir systems under changing hydrologic conditions. Water Resources Research, 23(3), 405–414.
Marton, D., Horváth, Z. & Károlyi, G. (2015). Structural changes in reservoir operation regimes. Hydrology Research, 46(3), 385–398.
Melo, D.C.D. & Wendland, E. (2016). Nonstationarity in hydrological time series: A review. Journal of Hydrology, 542, 687–698.
Parolari, A.J. & Manoli, G. (2019). Emerging signatures of nonstationarity in water systems. Water Resources Research, 55(8), 6401–6418.
Salazar, J.Z. & Toledo, F.A. (2020). Reservoir performance under climate and operational stress. Water Resources Management, 34(11), 3479–3495.
Serinaldi, F. & Kilsby, C.G. (2015). Stationarity is undead: Uncertainty dominates the distribution of extremes. Advances in Water Resources, 77, 17–36.
Sharafati, A. & Zahabiyoun, B. (2013). Analysis of Dam Overtopping by Considering Hydraulic and Hydrological Uncertainties. Journal of Hydraulics, 8(1), 1-17. (In Persian)
Stratimirović, D., Stanković, M. & Savić, D.A. (2020). Wavelet-based detection of operational shifts in reservoir systems. Journal of Hydrology, 584, 124684. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020. 124684.
Tongal, H., Booij, M.J. & Teuling, A.J. (2016). Detection of trends and change points in reservoir inflow series. Hydrological Processes, 30(17), 2921–2934.
Wallington, K. (2021). System resilience and regime shifts in managed water systems. Water Resources Research, 57(4), e2020WR028563, https://doi.org /10.1029/2020WR028563.
Wisser, D., Frolking, S., Hagen, S. & Bierkens, M.F.P. (2012). Beyond peak reservoir storage? Water Resources Research, 48(6), W06503, https://doi.org/10.1029/2011WR011109.
Zhou, Y. (2014). Nonstationarity in reservoir operation under changing climate. Hydrological Processes, 28(12), 3761–3774.
Zhou, Y., Guo, S. & Xu, C.Y. (2019). Detecting regime shifts in reservoir inflow–outflow systems. Journal of Hydrology, 575, 1049–1061.

  • تاریخ دریافت 28 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 27 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 30 خرداد 1405