شبیه‌سازی عددی سه بعدی تأثیر جهت باد بر الگوهای چرخشی و شوری جریان در دریاچه ارومیه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب دانشگاه ارومیه

2 گروه مهندسی آب دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 استادیار گروه فیزیک دانشگاه ایندیانا، پنسیلوانیا، آمریکا

10.22125/iwe.2020.107016

چکیده

در سال­های اخیر، به دلیل مدیریت ضعیف منابع آب، افزایش زمینهای کشاورزی و احداث بیش از حد سد بر روی رودخانه­های تغذیه کننده دریاچه، دریاچه ارومیه با بحران زیست محیطی مواجه شده است. در این تحقیق مدل سه بعدی(Mike 3 flow model FM)  برای بررسی تأثیر جهت باد و احداث میانگذر بر روی چرخش جریان و توزیع شوری در لایه­های مختلف، بکار برده شد. به ­منظور واسنجی و صحت­سنجی مدل از داده­های شوری اندازه­گیری شده در دو عمق متفاوت (نزدیک سطح آب و بستر) و در موقعیت­های مختلف دریاچه استفاده گردید. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که سرعت و جهت باد از پارامترهای مهمی است که نقش اساسی را در الگوهای چرخشی جریان به ‌ویژه در لایه سطحی آب و توزیع شوری دریاچه در هر دو حالت با و بدون میانگذر دارد. علاوه بر آن، نتایج سه­بعدی شبیه­سازی نشان داد که به دلیل جهت باد و وجود میانگذر، جهت جریان و توزیع شوری در لایه­های سطحی و نزدیک بستر متفاوت می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

3D Numerical Simulation of Wind Direction Effect on Flow Circulation and Salinity Patterns at Lake Urmia

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hemmati 1
  • Hojat Ahmadi 2
  • , Sajad-Ahmad Hamidi 3
1 water eng. dep.
3 Department of Physics, Indiana University of Pennsylvania, USA
چکیده [English]

In recent years, Lake Urmia has encountered with environmental crisis, due to poor management of water resources, increasing the agricultural land and over the construction of dams on feeding rivers. In this research, a 3D model (Mike 3 flow model FM) was applied to investigate the effects of changes in wind direction and construction of causeway on flow circulation and salinity distribution in Lake Urmia. The salinity data measured in two depths (near the water surface and close to the bed), and different locations were used to evaluate the calibration and verification of the model. The results of the present study showed that the wind speed and its direction are one of the important parameters that play a major role in flow circulation patterns, especially in the surface layer of the water, and salinity distribution in both cases with and without causeway. Moreover, three-dimensional simulation results revealed that the flow path and salinity distribution were different in surface and bottom layers, due to the wind direction and construction of the causeway.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow Pattern
  • Water level
  • Stratified flows
  • Lake Urmia
  • MIKE 3
 شرکت طرح نو اندیشان، 1383. مطالعات تفصیلی هیدرولیک دریاچه ارومیه طرح آزاد راه شهید کلانتری، گزارش مرحله دوم: اطلاعات محیطی پایه، بازنگری صفر.

محمدی، م.، 1381. معرفی ویژگی‌های دریاچه ارومیه، پروژه میان‌گذر و مسائل زیست محیطی: مقدمه‌ای بر هیدرودینامیک گردش آب دریاچه ارومیه، مقالات علمی همایش میان‌گذر دریاچه ارومیه و محیط زیست، دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران.

پیرانی، ز. 1395. شبیه­سازی سه‌بعدی اثر میان­گذر شهید کلانتری بر هیدرودینامیک و شوری دریاچه ارومیه(با استفاده ازMike 3 Flow Model FM). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ارومیه، ارومیه.

دامن افشان، ا.، 1390. شبیه سازی هیدرودینامیکی تغییرات شوری در دریاچه ارومیه، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ارومیه.

توفیقی، محمد علی. 1384. مدل‌سازی عددی جریان در دریاچه ارومیه به‌منظور تعیین موقیعت و دهانه بهینه پل میان‌گذر، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه خواجه نصیر.

مرجانی، ع.ا.، 1386. مدل‌سازی سه‌بعدی تعادل آب و انتقال آب شور در دریاچه ارومیه، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران.

شرکت صدرا.، 1383. مطالعات هیدرولیک، هیدرودینامیک و زیست محیطی طرح شهید کلانتری در دریاچه ارومیه، بازنگری صفر، جلد اول و دوم.

مهندسین مشاور آب نیرو. 1373. مطالعات مرحله دوم مقدماتی بزرگراه شهید کلانتری واقع در دریاچه ارومیه، جلد پنجم، گزارش مطالعات هیدرولیکی.

DHI. 2007. Mike3 estuarine and coastal hydraulics and oceanography hydrodynamic module. (D.H.I). Danish Hydraulic Institute.

Hansen I. S., Moller J. S. and Findikakis A. N. 2001. Three-dimensional hydrodynamic modeling of the Maracaibo system, Venezuela. In proceedings of the congress-international association for hydraulic research (pp. 641-649).

Karbassi A., Bidhendi G. N., Pejman, A. and Bidhendi M. E. 2010. Environmental impacts of desalination on the ecology of Lake Urmia. Journal of Great Lakes Research, 36(3), 419-424.

Marjani A.A. and Jamali A. 2008. Water quality model of a hypersaline lake. In Proceeding of 5th Int Eng Construct Conf (IECC’5), Irvine, CA, USA, 27–29 August 2008.

Shafieefar, M. 2005. Salinity circulation in the Urmia Lake after construction of the causeway. In Proceeding of 31st IAHR Congress, Soeul, Korea, 11-16.

Talebizadeh M., and Moridnejad A. 2011. Uncertainty analysis for the forecast of lake level fluctuations using ensembles of ANN and ANFIS models. Expert Systems with Applications, 38(4), 4126-4135.

Zeinoddini M., Tofighi, M.A., Vafaee, F. 2009. Evaluation of dike-type causeway impacts on the flow and salinity regimes in Lake Urmia. Journal of Great Lakes Research. 35, 13–22.

Zeinoddini M., Bakhtiari A., and Ehteshami, M. 2013. Wave–flow coupling effects on spatiotemporal variations of flow and salinity in a large hypersaline marine system: Lake Urmia Iran. Limnology, 14(1): 77-95.

Zeinoddini M., Tofighi M. A., and Bakhtiari, A. 2014. Assessment of 2DH and pseudo‐3D modelling platforms in a large saline aquatic system: Lake Urmia, Iran. Hydrological Processes, 28(18): 4953-4970.