Pemodelan hidrolika di bidang sumber daya air :Dalam pengaplikasian dilapanganABSTRAKDi bagian akhir dari dekade sebelumnya serta bagian awal dekade ini banyak waktu dan usaha yang telah dihabiskan untuk mengembangkan model hidrolik dibagian hilir Sungai Orange (sekitar 1 400 km dari Vanderkloof Dam ke muara sungai) yang dikelola selama dua studi oleh Komisi Penelitian Air (WRC). Sementara model yang relatif besar dan berdasarkan pada model dilapangan pada penampang yang berasal dari foto udara, telah terbukti memberikan perkiraan yang realistis dan dapat diandalkan dirilis sebagai mereka bergerak ke hilir.Sementara model seperti itu biasanya akan membantu dalam analisis kerugian sungai, redaman pola rilis yang berbeda dari Vanderkloof Dam dan kejadian banjir, model ini digunakan sebagai bagian dari "Studi Pra-Kelayakan ke Langkah-langkah untuk Meningkatkan Manajemen Bawah Oranye sungai "(LORMS) untuk tujuan yang terkait sumber daya air nomor. Ini termasuk mengoptimalkan pola rilis dari Vanderkloof Dam, menentukan ukuran diusulkan kembali mengatur bendungan di bagian hilir, mengevaluasi pola tuntutan teoritis dari Vanderkloof Dam ke muara sungai dan mengevaluasi kemungkinan memanfaatkan aliran dari Sungai Vaal semua yang disediakan beberapa hasil yang menarik. Model ini juga kemudian digunakan untuk mengoptimalkan skenario regulasi aliran untuk kontrol lalat hitam.1. PendahuluanPerencanaan sumber daya air dan studi kelayakan infrastruktur berskala besar biasanya menggunakan hasil analisis sistem air sumber daya (baik hasil maupun model perencanaan). Model ini, menghabiskan waktu berbulan-bulan yang tidak selalu memberikan tingkat detail yang diperlukan. Meskipun pemodelan hidrolik satu-dimensi tidak digunakan sebagai alat dalam studi sumber daya air skala besar ini, itu, bagaimanapun, dapat memberikan pengguna dengan pilihan berbagai langkah waktu yang lebih kecil, tergantung pada tingkat akurasi yang diperlukan.Waktu dan usaha telah dihabiskan di bagian akhir dari dekade sebelumnya serta bagian awal dekade ini mengembangkan model hidrolik untuk mencapai tertentu Sungai Orange selama 2 Komisi Penelitian Air sebelumnya (WRC) yang dikelola studi. Studi pertama (McKenzie & Craig, 1999) telah digunakan untuk menganalisis kerugian sungai dari Sungai Orange dalam upaya untuk mendapatkan perkiraan yang lebih baik dari rilis yang diperlukan dari Vanderkloof Dam. Studi kedua (Fair, 2003) difokuskan pada pengembangan model operasional waktu nyata.Model hidrolik yang dikembangkan dapat digunakan untuk menganalisis redaman rilis dari Vanderkloof Dam sebagai air perjalanan sekitar 1 400 km ke mulut sungai. Untuk presentasi grafis dari tingkat model, mencapai yang berbeda dan stasiun pengukur dengan catatan aliran harian tersedia lihat Gambar 1. Sementara model yang relatif kasar dan berdasarkan pada tingkat besar pada lintas-bagian yang berasal dari foto udara, memiliki telah terbukti memberikan perkiraan yang realistis dan dapat diandalkan rilis ketika mereka bergerak hilir. Model seperti itu biasanya dapat membantu dalam berbagai cara termasuk analisis kerugian sungai, pola rilis yang berbeda dari Vanderkloof Dam dan juga pelemahan peristiwa banjir yang spesifik. Makalah ini, bagaimanapun, membahas penggunaan alternatif model hidrolik tersebut untuk sejumlah sumber daya air tujuan terkait selama dua studi, membutuhkan waktu langkah kecil dari langkah-langkah waktu bulanan normal, yaitu: The "Studi Pra-Kelayakan ke Langkah-langkah untuk Meningkatkan Manajemen Orange hilir sungai" (LORMS) (Mar et al, 2004): Optimalisasi pola rilis dari Vanderkloof Dam; Evaluasi pola tuntutan teoritis dari Vanderkloof Dam ke mulut sungai; dan Ukuran yang diusulkan re-mengatur bendungan. Sebuah studi Komisi Penelitian Air berjudul "Pengembangan rencana pengelolaan untuk mengendalikan hama lalat hitam di sepanjang Sungai Orange" (WRC studi lalat hitam) (Palmer et al, 2007): Optimisation skenario regulasi aliran untuk kontrol lalat hitam.2. Optimalisasi pola rilis dari Vanderkloof DamPola rilis dari Vanderkloof Dam digunakan sebelum tahun 2003, ditentukan dengan menggunakan prinsip 60/40 dimana semua persyaratan untuk bulan tertentu untuk semua kekayaan dijumlahkan dan kemudian bergeser menggunakan prinsip 60/40 (60% dari tuntutan dilepaskan pada bulan sebelumnya dan hanya 40% kebutuhan dalam bulan berjalan) untuk memperhitungkan jeda waktu untuk rilis untuk mencapai tujuan mereka.Running the hydraulic model with these release patterns indicated some problems especially during October to November and January to March periods. To overcome this problem a methodology was developed whereby hydraulic modelling was used through an iterative process to optimise the release patterns from Vanderkloof Dam.Running the hydraulic model with these release patterns indicated some problems especially during October to November and January to March periods. To overcome this problem a methodology was developed whereby hydraulic modelling was used through an iterative process to optimise the release patterns from Vanderkloof Dam.Asumsi sebagai berikut dibuat: 2003 (LORMS) permintaan dan kebutuhan sungai pola yang digunakan; PLTA dan operasi yang dirilis oleh kantor Daerah Dwarf tidak dipertimbangkan karena tidak ada pola yang ditetapkan untuk rilis ini;Dari Gambar 2 jelas bahwa metodologi yang digunakan menghasilkan pola rilis secara substansial berbeda selama periode masalah (Oktober-November dan Januari-Maret). Pola rilis baru bila digunakan dalam pemodelan berjalan hidrolik, menghasilkan memenuhi persyaratan hilir di Brandkaros.3. Evaluasi pola permintaan teoritisDalam rangka untuk mengevaluasi pola permintaan teoritis terutama pola permintaan irigasi, perlu untuk model Orange hilir sungai mencapai menggunakan arus masuk sejarah dan untuk membandingkan hasil dengan aliran diamati hilir. Untuk dapat melakukan hal ini, catatan aliran harian yang dibutuhkan. Pertanyaan di DWAF mengarah pada kesimpulan bahwa data harian hanya tersedia untuk 4 stasiun pengukuran di jangkauan lebih rendah Orange River (lihat Gambar 1), yaitu pada Doorenkuilen (D3H012) (hanya hilir Vanderkloof Dam), Marksdrift (D3H003), Zeekoebaart (D7H008) (hanya hilir Boegoeberg Dam) dan Vioolsdrift ((D8H003). aliran data harian arus di Sungai Vaal juga tersedia di Douglas (C3R003) yang dekat dengan pertemuan dengan Sungai Orange.Sumber data harian tambahan ada di Vanderkloof Dam yaitu kantor Daerah DWAF menggunakan waktu rilis dan bukaan turbin yang diperoleh dari ESCOM. Perbandingan data aliran harian di Doorenkuilen dan nilai-nilai ESCOM menunjukkan perbedaan rata-rata tahunan lebih dari 7 m3 / s (lebih dari 220 x 106 m3 / a). Karena ketidakpastian berkaitan dengan sumber data yang benar di Vanderkloof Dam, diputuskan untuk hanya model jangkauan hilir Marks Drift Weir dan termasuk aliran dari Sungai Vaal dengan mengasumsikan bahwa nilai-nilai diukur pada Douglas benar.Setelah pertimbangan cermat diputuskan untuk menggunakan periode 1 November 1997 hingga 31 Desember 1999 dan untuk membagi menjadi dua periode, 1 November 1997 hingga 31 Desember 1998 (analisis 1998) dan 1 November 1998 hingga 31 Desember 1999 (analisis 1999). Perbandingan arus dimodelkan dengan arus diukur pada Boegoeberg Weir (Zeekoe Baart dalam kasus arus terukur) menunjukkan selama dua periode perbedaan yang signifikan pada arus rendah - arus diukur menjadi lebih rendah dari aliran model (lihat Gambar 3 dan 5 untuk 1998 dan 1999 masing-masing periode analisis) menyoroti ketidakakuratan dari stasiun pengukuran di Zeekoe Baart selama arus rendah.Berkenaan dengan Vioolsdrift Weir, perbandingan menunjukkan perbedaan yang signifikan antara arus model dan arus diukur dengan menggunakan 2003 (LORMS) pola permintaan (Mar et al, 2004) dan korelasi yang cukup baik dengan menggunakan pola permintaan Orrs (McKenzie dan Mar 1997 ) (lihat Gambar 4 dan 6 untuk periode analisis tahun 1998 dan 1999 masing-masing). Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa pola 2.003 (LORMS) permintaan hilir Boegoeberg jauh lebih kecil dari pola permintaan yang sebenarnya menunjukkan periode non-kepatuhan (Oktober-November dan Februari-Maret) dengan tuntutan hilir terutama tuntutan ekologi mulut sungai. Periode ini juga disorot selama pertama sub-tugas sebagai periode masalah mungkin menggunakan prinsip 60/40 untuk menentukan pola rilis dari Vanderkloof Dam (lihat Gambar 2).Sebuah tempat tujuan juga fakta bahwa model hidrolik dapat digunakan untuk memberikan indikasi sejauh mana arus masuk dari sungai hilir (melihat perbedaan dalam model dan diukur arus selama bulan Mei 1999 di Gambar 5 dan 6 masing-masing).Hasil ini sub-tugas juga digunakan untuk menentukan jeda waktu yang digunakan dalam ukuran bendungan ulang mengatur diusulkan dijelaskan secara lebih rinci pada bagian selanjutnya (lihat Gambar 7 untuk indikasi waktu yang berbeda tertinggal selama periode tinggi dan masing-masing aliran rendah).4. Ukuran ulang mengatur diusulkan bendunganTujuan yang diusulkan re-mengatur bendungan akan menggunakan kembali rilis pengoperasian normal dari Vanderkloof Dam. Pada dasarnya prinsip yang sama yang digunakan oleh McKenzie dan Mar (1997) dalam Orrs, telah digunakan untuk menentukan ukuran optimal yang diusulkan re-mengatur bendungan. Perbedaan utama adalah bahwa hasil dari pemodelan hidrolik memanfaatkan pola rilis dioptimalkan dari Vanderkloof Dam, yang digunakan sebagai pengganti hasil dari hasil dan analisis sistem seperti yang terjadi di Orrs.Hal ini juga penting untuk dicatat bahwa tidak ada kesadaran dibawa berkenaan dengan rilis operasi diputuskan oleh kerdil kantor Regional dan rilis PLTA tambahan membuat ESCOM.Penyimpanan khas untuk memastikan penggunaan yang optimal dari rilis operasi terdiri dari berikut (lihat Gambar 8): Zona atas dimasukkan sebagai zona aman dan menyediakan beberapa kapasitas untuk menangkap arus masuk lokal, kesalahan manusia dll Hal ini dihitung dengan menggunakan volume zona tengah dan menyesuaikan dengan menggunakan lag waktu yang terlibat untuk mendapatkan air dari Vanderkloof Dam ke ulang yang diusulkan mengatur bendungan (Zona A); Zona tengah setara dengan penghematan bulanan maksimal dalam operasi kerugian menggunakan hasil pemodelan hidrolik dan mempertimbangkan persyaratan hilir untuk rugi usaha (yang dihitung dengan menggunakan hubungan langsung antara persyaratan hilir dan jarak dari muara sungai ) (Zona B); dan Semakin rendah zona untuk penyimpanan persyaratan hilir untuk bulan berikutnya memperhitungkan jeda waktu yang terlibat untuk mendapatkan air dari Vanderkloof Dam ke diusulkan kembali mengatur bendungan (Zona C);Total dibutuhkan penyimpanan ditentukan dengan menjumlahkan ukuran penyimpanan maksimum yang ditentukan untuk setiap zona terlepas apakah itu pada periode yang sama atau tidak. Penghematan maksimum dihitung mengurangkan penguapan (sebagaimana ditentukan dalam Orrs oleh Mckenzie dan Mar (1997)) dari tabungan bulanan.Tiga situs yang mungkin dianggap, yaitu Boegoeberg, Komsberg dan Vioolsdrift. Penting untuk dicatat bahwa ada persyaratan hilir ditetapkan untuk situs Vioolsdrift karena kedekatannya dengan muara sungai dan karena waktu yang terbatas itu akan mengambil air untuk mencapai muara sungai. Hasil latihan ukuran diberikan dalam Tabel 1.Dari hasil jelas bahwa situs Vioolsdrift akan memberikan penghematan terbesar. Berkaitan dengan penyimpanan yang diperlukan itu adalah menarik untuk dicatat bahwa Komsberg membutuhkan penyimpanan terkecil diikuti oleh Boegoeberg dengan Vioolsdrift membutuhkan penyimpanan terbesar. Fenomena yang tampaknya aneh ini dapat dikaitkan dengan distribusi persyaratan hilir, perbedaan jeda waktu dari Vanderkloof Dam serta fakta bahwa penghematan bulanan maksimum terjadi pada bulan-bulan yang berbeda di lokasi yang berbeda.5. Optimisation skenario regulasi aliran untuk kontrol lalat hitamKemanjuran program pengendalian lalat hitam yang diprakarsai oleh Departemen Pertanian pada tahun 1992 menurun setelah penghentian proyek penelitian WRC aktif yang berlangsung mulai 1992 hingga 1998 dengan wabah yang serius lalat hitam yang dialami antara tahun 2000 dan 2002. Hal ini memiliki dampak merugikan pada ekonomi lokal dan menyebabkan banyak banding dari berbagai kalangan industri pertanian, organisasi pariwisata, gudang anggur, dll untuk masalah yang harus diperbaiki, dan untuk solusi jangka panjang ditemukan untuk mengendalikan lalat hitam efektif. Akibatnya sebuah WRC mendanai studi (Palmer et al, 2007) adalah melakukan d antara 2004 dan 2006. Sebagai bagian dari solusi itu diusulkan o menggunakan pemodelan hidrolik dan secara khusus setup digunakan untuk BENTUK untuk membantu n merumuskan dan menerapkan berbagai aliran skenario regulasi untuk kontrol lalat hitam.Tujuan yang ditetapkan untuk tugas pemodelan hidrolik adalah untuk mengembangkan skenario aliran, mengoptimalkan skenario ini dan membuat rekomendasi mengenai skenario disukai. Tiga skenario aliran dievaluasi: Skenario A (Base): Pengurangan arus dari Vanderkloof Dam selama Juli tanpa manipulasi pengoperasian salah satu bendung hilir; Skenario B: Sama seperti Skenario A kecuali untuk mengosongkan Boegoeberg Dam pada waktu yang sama dengan pengurangan arus dari Vanderkloof Dam untuk memfasilitasi jangka waktu yang lebih dikurangi arus; dan Skenario C: Sama seperti Skenario B kecuali untuk mengosongkan Boegoeberg Dam lima (5) hari lebih awal dari penurunan arus dari Vanderkloof Dam untuk memfasilitasi periode lebih pendek dari berkurangnya aliran.Dari hasil pemodelan hidrolik berikut jelas (lihat Gambar 9 untuk perbandingan antara Skenario A dan C): Ini akan memakan waktu setidaknya 21 hari untuk mengurangi rilis untuk mencapai Onseepkans dalam keadaan normal. Mengingat waktu yang dibutuhkan untuk menerapkan beberapa langkah-langkah lain untuk total waktu berkurang rilis bisa selama 25 hari (hampir empat minggu); Profil kecepatan bahkan selama arus rendah akan lebih dari 0,3 m / s. Mendapatkan sebagian besar kecepatan di bawah 0,3 m / s atas sebagian besar jangkauan akan membutuhkan arus yang sangat rendah yang dapat mengakibatkan beberapa tuntutan tidak terpenuhi dalam mencapai hilir; dan Dengan manipulasi operasi Boegoeberg Dam (Skenario C) adalah mungkin untuk mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk arus rendah untuk menutupi seluruh jangkauan sampai 9 hari. Total jangka waktu dikendalikan berkurang arus namun masih akan 25 hari.6. kesimpulanDari LORMS (Mar et al, 2004) ditarik kesimpulan sebagai berikut: 60/40 Prinsip yang digunakan untuk menentukan pola rilis dari Vanderkloof Dam tidak efektif dalam memenuhi persyaratan hilir efektif. Sudah terbukti bahwa pola rilis dapat dioptimalkan dengan menggunakan pemodelan hidrolik melalui proses berulang; Ada perbedaan antara arus diukur dan dimodelkan pada Boegoeberg / Zeekoegat mengukur stasiun (arus diukur secara signifikan lebih rendah dari aliran model) menyoroti ketidakakuratan dari stasiun pengukuran di Zeekoe Baart selama arus rendah; Pola permintaan teoritis hilir Boegoeberg Weir jauh lebih kecil dari pola permintaan yang sebenarnya menunjukkan periode ketidakpatuhan terhadap tuntutan hilir terutama muara sungai tuntutan ekologi selama Oktober-November dan Februari sampai Maret; dan Menggunakan pemodelan hidrolik untuk ukuran re-mengatur bendungan mengakibatkan beberapa hasil mengejutkan sebelumnya tidak jelas menggunakan analisis air sumber daya sistem sehingga mempengaruhi rekomendasi akhir mengenai solusi optimal.Dari WRC studi kontrol lalat hitam (Palmer et al, 2007) itu jelas bahwa pemodelan hidrolik menyediakan sarana untuk mempertimbangkan skenario aliran yang berbeda dan mengoptimalkan skenario aliran ini tanpa harus melakukan rilis yang sebenarnya.