26146

شبيه سازي اثرات هوادهي مصنوعي بر شكوفايي جلبكي مخازن مغذي؛ مطالعه موردي مخزن سيمره

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران-مديريت منابع آب

1397

1400/8/26

دكتر مطهره سعادت پور - دكتر عباس افشار

عمران

مخازن و درياچه¬ها كه از منابع مهم آب آشاميدني به شمار مي¬روند به سبب عوامل انساني، پديده گرمايش جهاني و .. بيش از پيش در معرض خطر افزايش دو پديده مخرب تغذيه¬گرايي و شكوفايي جلبكي قرار گرفته¬اند. راهكارهاي زيادي از جمله راهكارهاي مديريت از بالادست به عنوان يك راهكار بلند مدت براي مديريت كيفيت درياچه¬ها و مخازن ارائه شده است اما زماني كه امكان مديريت از بالادست ميسر نباشد يا مؤثر واقع نشود، بكارگيري راهكارهاي درجا به عنوان راهكارهاي كوتاه مدت مي¬تواند به بهبود كيفيت مخازن و درياچه¬ها كمك نمايد. در اين تحقيق برخي از روش¬هاي فيزيكي، شيميايي، بيولوژيكي و تركيبي براي كنترل درجا شكوفايي جلبكي و تغذيه-گرايي مخازن و درياچه¬ها مورد بررسي قرار گرفته است. از بين اين روش¬ها، روش هوادهي كه به عنوان يك روش فيزيكي براي مديريت درياچه¬ها و مخازن به خصوص براي مخازن عميق محسوب مي¬شود، جهت مدلسازي و بررسي اثرات آن بر شكوفايي جلبكي و تغذيه¬گرايي مخزن سيمره مورد مطالعه قرار گرفت. روش هوادهي با استفاده از ديفيوزر خطي پلوم حبابي مك گينيس در نرم افزار CE-QUAL-W2 كه يكي از نرم افزارهاي پركاربرد جهت شبيهسازي كيفيت آب است، مدل گرديده است. معادلات مدل هوادهي با استفاده از ديفيوزر خطي پلوم حبابي كه تا حدي ديناميك پلوم را در نظر مي¬گيرد در قالب يك ماژول به كد اصلي نرم افزار CE-QUAL-W2 در محيط اينتل ويژوال فرترن افزوده گرديد. عملكرد مدل بهم پيوسته پلوم هوادهيCE-QUAL-W2 در مخزن سيمره مورد آزمون قرار گرفت. براي اين منظور، مدل عددي هيدروديناميك و كيفيت آب مخزن سيمره بر اساس دادههاي سالهاي 91 و 92 واسنجي و اعتبارسنجي گرديد. در ادامه تأثير هوادهي بر غلظت اكسيژن محلول و ساير پارامترهاي كيفي مخزن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين تحقيق نشان داد كه هوادهي مخزن سيمره در يك دوره 10 روزه، ميزان فسفات را 1.1% كاهش و غلظت اكسيژن محلول لايه بي هوازي زيرلايه را 28% افزايش داده است. اين در حالي است كه غلظت آمونيوم و نيترات موجود در مخزن پس از هوادهي افزايش داشته است. بررسي عملكرد مدل توسعه يافته اين تحقيق در قالب آناليز حساسيت بر پارامترهاي نرخ هوادهي، طول ديفيوزر و عرض پلوم نيز دنبال گرديد كه با فيزيك حاكم بر مساله، همخواني لازم را داشته است. نتايج نشان داد افزايش 25% طول ديفيوزر، 58% نرخ جريان گازي و 25% عرض پلوم به ترتيب غلظت اكسيژن محلول زيرلايه را به ترتيب 10%، 22% و 14% افزايش ميدهد.

1400/12/01

Simulating the Effects of Artificial Aeration on Algal Blooms in Eutrophic Reservoirs; Seymareh Reservoir as a Case Study

11/17/2022 12:00:00 AM

Reservoirs and lakes as the important sources of drinking water, are increasingly at risk of the two destructive phenomena; eutrophication and algal blooms due to anthropogenic activities and the phenomenon of global warming. Although various management techniques including best management processes (BMPs) and upstream pollution control have been proposed as long-term management techniques in enhancement of water quality status in lakes and reservoirs, when BMPs are impossible or ineffective, using in situ techniques are recommended as appropriate alternatives. In this research, some physical, chemical, biological and combined methods for in situ restoration of eutrophic reservoirs are reviewed. Among the in situ methods, aeration technique as a physical technique in reservoir restoration, especially for deep reservoirs, has been studied comprehensively. The effects and processes of aeration technique in water body are modeled to determine the eutrophic status in reservoir. Aeration technique based on McGinnis’ linear plume model has been programmed in CE-QUAL-W2 source code, as one of the most practical software in water quality assessment in water bodies. The aeration model equations based on linear bubble plume diffuser have been programmed as sub-routine in the intel visual Fortran environment, coupled to CE-QUAL-W2 source code. The developed CE-QUAL-W2 model, considering the dynamics of bubble plume, is examined in Seymareh Reservoir as eutrophic reservoir. In this regard, the CE-QUAL-W2 model of Seymareh Reservoir is calibrated and validated based on observed data in years 2011 and 2012. Then, the effects of aeration on dissolved oxygen (DO) and water quality parameters are depicted with the developed model. The results show Seymareh Reservoir aeration in 10-day period have led to 1.1% reduction in phosphate and 28% increasing in hypolimnion DO concentration. However, the concentration of ammonium and nitrate concentrations in the reservoir have been increased after aeration. The sensitivity analysis on aeration rate, diffuser length, and plume width indicates consistent results according to physical rules. The results demonstrated 25% increase in diffuser length, 58% increase in aeration rate, and 25% increase in plume width have resulted in increasing of hypolimnion DO concentration to 10%, 22%, and 14%, respectively.

احياء درجا , مديريت كيفي آب سطحي , مدل پلوم , هوادهي , CE-QUAL-W2

In-Situ Restoration , Surface Water Quality Management , Plume Model , Aeration , CE-QUAL-W2

مريم السادات مرادي موسوي

دكتر مطهره سعادت پور - دكتر عباس افشار