بررسی روشهای جلوگیری از لایه بندی حرارتی در دریاچه سد لتیان (مرحله اول مطالعه امکان سنجی)

یکی از اهداف اصلی ساخت سدها ذخیره آب در ماه های پرآبی و استفاده از آن در سایر ماه ها می باشد. ساخت و بهره برداری از مخازن سدها اصولا منجر به دو تغییر عمده در روند جریان های طبیعی رودخانه می شود: اول آنکه احداث مخزن باعث افزایش زمان ماند آب می گردد و دوم پدیده لایه بندی آب در مخطن ایجاد می شود. لایه بندی آب، یعنی لایه هایی از جرم های سیال که بوسیله اختلاف در دانسیته، درجه حرارت و مواد محلول و یا معلق ایجاد می گردد. در شرایط لایه بندی مخزن، به دلیل سرعت کم انتقال جرم در میان لایه، اکسیژن مصرف شده بوسیله فرایندهای بیوشیمیایی در زیرلایه جایگزین نمی شود. بعلاوه نفوذ نور به داخل زیر لایه نیز بسیار کم می باشد، در نتیجه جلبک ها که در زیرلایه ته نشین شده اند نمی توانند فتوسنتز و تولید اکسیژن کنند و از بین می روند و تجزیه آنها سبب کاهش بیشتر اکسیژن می شود. کاهش غلظت اکسیژن و درجه حرارت آب تخلیه شده از زیرلایه ممکن است آثار زیانباری برای استفاده کنندگان آب در پایین دست به همراه داشته باشد. همچنین ایجاد شرایط بدون اکسیژن محیط بیوشیمیایی زیر لایه را بشدت تغییر می دهد. تولید سولفید هیدروژن (H۲S)، احیای آهن و منگنز، تولید متان و آزاد شدن فسفر از رسوبات، از پدیده های معمول در این شرایط به شمار می روند. تجمع محصولات این واکنش های بی هوازی در زیرلایه آثار نامطلوبی را بدنبال خواهد داشت. سولفید هیدروژن برای آبزیان سمی است و باعث تولید بو می شود. تخلیه آب از مخازن بی هوازی حاوی سولفید هیدروژن و آمونیاک در زیرلایه که در دوره های گردش سالانه کل دریاچه پخش می شوند، می تواند باعث مرگ و میر ماهی ها شود. وجود آهن و منگنز احیاء شده به علت ایجاد مزه بو و رنگ در آب شرب مشکل ساز است. بالاخره در طی چرخش پائیزی و بهاره، محصولات نهایی تخریب (مواد مغذی) که در زیر لایه تجمع یافته اند، در تمام حجم دریاچه پخش می شوند. در این حالت مقادیر قابل توجهی از مواد مغذی در رولایه در معرض تابش نور قرار می گیرند که شکوفایی جلبک ها را در طول گردش بهاره و پائیزی به دنبال دارند. هدف از این پروژه "بررسی روش های جلوگیری از لایه بندی حرارتی در دریاچه سد لتیان" می باشد. برای این منظور اقدام به شناخت پدیده لایه بندی، نحوه شکل گیری آن، پارامترهای موثر بر آن، اثرات آن بر کیفیت مخازن، معادلات حاکم بر آن و سایر موضوعات مرتبط پرداخته شده است. همچنین روش های مختلف برهم زدن لایه بندی و کاهش اثرات آن نیز بررسی شده، مزایا، معایب و هزینه های هرکدام مشخص شده است. وضعیت موجود سد لتیان با اخذ مطالعات قبلی و آمار و اطلاعات ثبت شده در مراکز مختلف، بررسی شده است. به منظور اخذ اطلاعات لازم به سازمان های آب منطقه ای تهران و هواشناسی تهران مراجعه شده و با دسته بندی اطلاعات لازم و کسب نظر اساتید، بازه زمانی منطبق بر سال های میلادی ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۹ جهت مدلسازی کیفی مخزن این سد انتخاب شده است. در ادامه مدل های مختلف کیفی مخازن بررسی و نقاط قوت و ضعف هرکدام تعیین گردیده و سپس مدل مناسب جهت شبیه سازی کیفی مخزن سد لتیان انتخاب شده است. در این تحقیق از مدل هیدرودینامیکی وکیفی CE-QUAL-W۲ که دوبعدی (طولی و عرضی) می باشد، استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان از وجود لایه بندی در مخزن سد لتیان دارد که از اواخر بهار شدت گرفته و تا اواخر آبان ماه ادامه می یابد و پس از آن مخزن اختلاط یافته ودوره لایه بندی بسته می شود. در این تحقیق اثر یک پمپ عمقی فرضی در مخزن که جریان را از لایه های پایینی به بالای سطح بیاورد بررسی شده ا ست. نتایج نشان می دهد که استفاده از پمپ می تواند شدت لایه بندی در مخزن را به خوبی کاهش داده و یا حذف نماید. پس از اخذ نتایج مدلسازی کیفی آب مخزن لتیان، اقدام به بررسی روش های مختلف برهم زدن لایه بندی در دریاچه ها شده است و با اخذ نظر کارشناسان و اساتید، روش های مختلف با فرایند تحلیل سلسله مراتبی بررسی شده و روش مناسب جهت برهم زدن لایه بندی حرارتی انتخاب شده است. طبق نتایج از بین روش های بررسی شده پمپ سطحی و روش جابجایی هوا بعنوان روش های برتر انتخاب شده است.