ارزیابی جریان رودخانه ها به منظور تخمین توان و انرژی آبی جنبشی نظری با بهره گیری از هندسه هیدرولیک

ماشین های کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 31 مرداد 1402   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2023.82429.1166

نویسندگان

مهران صادقی دلوئی؛ رضا علیمردانی^* ؛ حسین موسی زاده

گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

توربین‎های آبی‎جنبشی با قرارگیری درون رودخانه و بدون نیاز به ساخت سد یا بند آبگیر قادر به استحصال انرژی جنبشی آب و تولید برق هستند. یکی از موضوعاتی که در به‎کارگیری این فناوری بسیار حائز اهمیت است موضوع پتانسیل‎سنجی و تخمین توان و انرژی نظری به منظور انتخاب مناطق مستعد نصب چنین تجهیزاتی است. از بین روش‎های متنوع پتانسیل‎سنجی، در این پژوهش استفاده از هندسه هیدرولیک و محاسبه سرعت جریان از معادله مانینگ انتخاب شد. به منظور پیاده‎سازی این روش یک کد کامپیوتری توسعه یافت که طی 4 مرحله سرعت، چگالی توان و انرژی نظری سایت‎های مورد نظر را محاسبه و در اختیار کاربر قرار می‎دهد. برای پیاده‎سازی این روش دو ایستگاه هیدرومتری گچسر و سیرا در حوضه آبخیز سد کرج در استان البرز انتخاب شدند. ابتدا منحنی تداوم جریان هر ایستگاه با توابع توزیع احتمال برازش شد و سپس با استفاده از هندسه هیدرولیک و معادله مانینگ، سرعت، چگالی توان و انرژی جریان محاسبه شد. منحنی تداوم جریان هر دو ایستگاه مورد ارزیابی با توزیع لوگ نرمال و ضریب تعیین 99/0 برازش شدند. چگالی توان نظری برای ایستگاه‎های گچسر و سیرا با احتمال 90% و بیشتر به ترتیب برابر 2/1 و 67/1 کیلووات بر متر مربع برآورد شد. با توجه به عمق کم جریان، استفاده از توربین‎های ساونیوس برای این دو سایت پیشنهاد می‎شود. بیشینه انرژی ماهانه تولیدی توسط یک دستگاه توربین‎ با مساحت جاروب واحد در گچسر و سیرا نیز به ترتیب برابر 940 و 1142 کیلوات ساعت برآورد شد.

کلیدواژه‌ها

توزیع احتمال؛ منحنی تداوم جریان؛ شعاع هیدرولیک؛ معادله مانینگ؛ انرژی ماهانه

مراجع