مدیریت و شبیه‌سازی مخزن چندمنظوره سد لتیان و ارزیابی عملکرد آن براساس سیاست بهره‌برداری در مقیاس زمانی روزانه

آب و خاک

مقاله 2، دوره 37، شماره 3 - شماره پیاپی 89، مرداد و شهریور 1402، صفحه 367-382   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2023.81012.1252

نویسندگان

محمد بابایی؛ محمدتقی ستاری^*

گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

توسعه مخازن به برآورده شدن نیازهای غذایی و انرژی با تامین آب برای کشاورزی و نیروگاه‌های آبی، کمک می­کند. مدیریت کارآمد مخزن چندمنظوره مستلزم اطلاع دقیق از تغییرات ذخیره مخزن و سایر مولفه­های تاثیرگذار در بیلان مخزن در طول دوره بهره­برداری است. شبیه‌سازی مخازن چندمنظوره فرآیندی پویا در راستای ارزیابی مستمر رفتار و عملکرد مخزن در شرایط مختلف پرآبی و کم آبی از یک سو و سیاست‌های بهربرداری از سوی دیگر است. در این مطالعه سیاست بهره­برداری از مخزن چندمنظوره سد لتیان در شرایط واقعی با استفاده از مدل HEC-ResSim شبیه­سازی و ارزیابی گردید. شبیه­سازی با توجه به دبی ورودی رودخانه از سال 1968 تا 2018، نیازهای آبی پایین­دست، ظرفیت تولید انرژی توربین­ها، ویژگی­های فیزیکی و بدنه مخزن انجام گردید. مطابق نتایج به دست آمده از شبیه­سازی، متوسط ذخیره مخزن سد لتیان برای کل دوره معادل 41 میلیون متر مکعب برآورد گردید که افت محسوس 49 درصدی را نسبت به تراز نرمال 83 میلیون­متر مکعبی مخزن نشان می­دهد. براساس داده‌های تاریخی متوسط جریان ورودی به مخزن سد لتیان معادل 7/5 متر مکعب برثانیه می­باشد و متوسط رهاسازی برای کل دوره شبیه­سازی معادل 4/5 متر مکعب برثانیه برآورد شد. این درحالی است که متوسط نیاز پایین دست سد لتیان برای کل دوره 1/12 متر مکعب بر ثانیه می­باشد. براین اساس مخزن سد در اکثر مواقع بخصوص در اواخر دوره شبیه­سازی قادر به تأمین نیازهای پایین­دست نمی­باشد. همچنین متوسط سالانه تولید انرژی برق- آبی نیروگاه سد لتیان (کلان) معادل 68000 مگاوات­ساعت برآورد گردید که با توجه به سیاست بهره­برداری از سد لتیان در اکثر سال­ها نیروگاه کلان قادر به تامین برق مورد نیاز محدوده مطالعاتی می­باشد. در مطالعه حاضر به­منظور مدیریت نتیجه­محور در راستای حل مشکل کمبود مخزن، از اعمال دو سناریو صرفه­جویی در مصرف آب به‌ترتیب به میزان 20 و 30 درصد استفاده گردید. طبق نتایج به دست آمده متوسط ذخیره مخزن سد لتیان برای کل دوره در سناریو اول و دوم به ترتیب معادل 49 و 63 میلیون متر مکعب برآورد گردید. همچنین مخزن سد لتیان طبق این دو سناریو قادر خواهد بود که به ترتیب سالانه معادل 66000 و 63000 مگاوات­ساعت تولید انرژی برق- آبی داشته باشد. طبق نتایج با اعمال سناریوهای صرفه­جویی در مصارف خانگی تهران، علاوه بر اینکه به جهت تامین انرژی در حد قابل قبول، نیازی به رهاسازی بیشتر آب به نیروگاه کلان، به منظور تولید انرژی لازم نخواهد بود. همچنین کمبود آب در سد لتیان به میزان مناسبی به­خصوص در سناریو دوم رفع می­گردد.

کلیدواژه‌ها

تغییرات ذخیره مخزن؛ تولید انرژی برق- آبی؛ شبیه‌سازی و بهره‌برداری مخزن؛ صرفه‌جویی در مصرف آب؛ مدل HEC-ResSim

مراجع

1. Babazadeh, H., Sedghi, H., Kaveh, F., & Jahromi, H. M. (2007, March). Performance evaluation of Jiroft storage dam operation using HEC-RESSIM 2.0. In Eleventh International Water Technology Conference (pp. 449-459).
2. Bazzi, H., Ebrahimi, H., & Aminnejad, B. (2021). A comprehensive statistical analysis of evaporation rates under climate change in Southern Iran using WEAP (Case study: Chahnimeh Reservoirs of Sistan Plain). Ain Shams Engineering Journal, 12(2), 1339-1352. https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.08.030
3. Behrangi, F., Banihashemi, M.A., Mahani, S., & Rahmanian, M.R. (2014). Sediment settling in the Latian Dam in Iran. International Journal of Sediment Research, 29(2), 208-217. https://doi.org/10.1016/S1001-6279(14)60037-8
4. Chandel, A., Shankar, V., & Jaswal, S. (2022). Employing HEC-ResSim 3.1 for Reservoir Operation and Decision Making. In Boundary Layer Flows-Modelling, Computation, and Applications of Laminar, Turbulent Incompressible and Compressible Flows. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.101673
5. Cochrane, T.A., Arias, M.E., Teasley, R.L., & Killeen, T.J. (2010). Simulated changes in water flows of the Mekong River from potential dam development and operations on the Se San and Sre Pok tributaries.
6. Emadi, A., & Khademi, M. (2011). Reservoir Operation Rule Curve of Doroodzan Dam using Yield Model. Water and Soil, 25(5). (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jsw.v0i--.11217
7. Hatamkhani, A., Shourian, M., & Moridi, A. (2021). Optimal Design and Operation of a Hydropower Reservoir Plant Using a WEAP-Based Simulation–Optimization Approach. Water Resources Management, 35(5), 1637-1652. mailto:https://doi.org/10.1007/s11269-021-02821-7
8. IWRMC (Iran Water Resources Management Company) (2013) Report of alt Lake watershed. Water resources balance report of the Lavasanat study area.Yekom Consulting Engineers Company. (In Persian)
9. IWRMC (Iran Water Resources Management Company), (2015). Zoning of eco-hydrological sustainability status Of dams and hydro-electric power plants downstream with the purpose of determining the minimum environmental water requirements, using integrated SMCE and CEQUALW2 Models (Case study: Latian dam of Tehran province), R-1276695. (In Persian)
10. Mahmood, R. (2013). Assessment of Climate Change Impact on Water Resources and Hydropower in the Jhelum River Basin, Pakistan (Doctoral dissertation, Asian Institute of Technology).
11. Mihankhah, N., Chizari, A., & Khalilian, S. (2012). Optimum Operational Management from Surface Water Resources with Application Dynamic Programming. Journal Of Agricultural Economics and Development, 26(4), 244-251. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jead2.v1391i4.19893
12. Modini, C. (2010). Using HEC-ResSim for Columbia River treaty flood control. In 2nd Joint Federal Interagency Conference, Las Vegas, NV, US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, Water Resource Systems Division, Davis, CA.
13. Munir, M.M., Shakir, A.S., Rehman, H.U., Khan, N.M., Rashid, M.U., Tariq, M.A.U.R., & Sarwar, M.K. (2022). Simulation-optimization of tarbela reservoir operation to enhance multiple benefits and to achieve sustainable development goals. Water, 14(16), 2512. https://doi.org/10.3390/w14162512
14. Oli, H.B., Patra, J.P., & Mishra, S.K. (2019). Nalgad dam and reservoir operation simulation using Hec-Ressim model for hydropower generation. Advance and Innovative Research, 27.
15. Saab, S.M., Othman, F.B., Tan, C.G., Allawi, M.F., & El-Shafie, A. (2022). Review on generating optimal operation for dam and reservoir water system: simulation models and optimization algorithms. Applied Water Science, 12(4), 1-28. https://doi.org/10.1007/s13201-022-01593-8
16. Sattari, M. T., Apaydin, H., & ÖZTÜRK, F. (2013). Stochastic operation analysis of irrigation reservoir in low-flow conditions: a case study from Eleviyan Reservoir, Iran. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 37(5), 613-622. https://doi.org/10.3906/tar-1210-89
17. Taghian, M. (2016). Estimating the optimal capacity for reservoir dam based on reliability level for meeting demands. Water and Soil, 30(3), 672-684. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jsw.v30i3.34436
18. Uysal, G., Aynur Şensoy, A., Arda Şorman, M., Cansaran, E., & Emmanuel, R. (2014). Evaluation of reservoir model integration with deterministic and probabilistic streamflow forecasts."
19. Yoon, Y., Beighley, E., Lee, H., Pavelsky, T., & Allen, G. (2016). Estimating flood discharges in reservoir-regulated river basins by integrating synthetic SWOT satellite observations and hydrologic modeling. Journal of Hydrologic Engineering, 21(4), 05015030. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001320
20. Zhao, G., Gao, H., Naz, B.S., Kao, S.C., & Voisin, N. (2016). Integrating a reservoir regulation scheme into a spatially distributed hydrological model. Advances in Water Resources, 98, 16-31. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2016.10.014