Tredimensjonal numerisk modellering av prosesser i reservoarer og innsjøer

Tredimensjonal numerisk modellering av prosesser i reservoarer og innsjøer

Faglig beskrivelse

Prosjektet har tatt utgangspunkt i tidligere arbeide med den numeriske modellen SSIIM. En har arbeidet med algoritmer for tetthetsgradienter for å kunne modellere strømning i innsjøer der det er tetthetsstratifikasjon på grunn av temperaturgradienter. Dette vil først og fremst opptre i dypere innsjøer, for eksempel Mjøsa, Sperillen, Tyrifjorden og de fleste andre større norske innsjøer.

En har også samarbeidet med biologer for å modellere biokjemiske reaksjoner. I første rekke har en konstentrert seg om å modellere alger. Det er laget algoritmer for hvordan algene vokser og forbruker næringsstoffer, samt hvordan næringsstoffene blir forbrukt og fornyes. En har også modellert lysgjennomgang i vann, samt effekten av lys på algers stige og synkehastighet. Enkelte typer alger ønsker en viss lysmengde, og stiger og synker i innsjøen/reservoiret ettersom hvordan turbiditet og innstråling varierer. Når en samtidig får vind indusert sirkulasjon eller vannstrømninger forårsaket av innstrømmende elver, kan en få store gradienter i algekonsentrasjonen. Algene kan samle seg på enkelte steder, og det er ugunstig om det er et vanninntak på disse stedene. Eksempel: Modellering av alger i Eglwys Nynydd vannreservoir i Wales

En har også arbeidet med algoritmer for modellering av store gradienter. Dette er gjort ved hjelp av et nøstet grid. En har er et finmasket grid inne i et grovt grid. Eksempel: Punktkilde forurensning i Tyrifjorden. Dette er spesiellt egnet til å modellere spredning av forurensning fra et punktutslipp. Slike metoder kan være aktuelle i forbindelse med vurdering av konsekvenser av utslipp fra industri eller avløpsanlegg i et reservoir eller en innsjø.

En god del av arbeidet har vært knyttet til bruk av ustrukturerte grid. For å modellere en komplisert innsjø som for eksepel Tyrifjorden er det helt nødvendig å benytte et slikt grid. I tillegg er det en fordel å bruke ustrukturerte grid når en modellerer sedimenttransport i et reservoir. Med et ustrukturert grid kan en ha variabelt antall gridceller vertikalt ettersom dybden varierer. Dette er en stor fordel da mange reservoirer kan ha store områder med relativt liten dybde. Disse kan da modelleres todimensjonalt, med kun en celle i dybden. Der en har større dybder og mer komplisert strømning, kan en bruke flere celler. I prosjektet er det laget algoritmer som automatisk bestemmer antall celler i dybden, slik at optimalt grid blir hurtig generert. En arbeider også med å kunne variere antall gridceller i en tidsavhengig beregning av spyling av sedimenter fra et vannkraftreservoir. Gridet regenereres da for hvert tidssteg, og resultatene fra de forrige tidssteget interpoleres fra det gamle til det nye gridet. Antall gridceller i dybden vil da også variere med tiden. I tillegg arbeides det med total fjerning av celler i områder der en får tørt land som følge av at vannspeilet synker under spylingen. En har også arbeidet med dynamisk forandring av gricellenes form langs vannkanten. Algoritmene testes ut for Kali Gandaki Vannkraftreservoir i Nepal.


Denne siden er laget av

Nils Reidar B. Olsen


*  * NTNU
* Fakultet for Bygg og miljøteknikk
* Institutt for Vassbygging

----
Oppdatert: 12. mars 2000
----

ntnu

Copyright © 2000, Institutt for Vassbygging, NTNU