EVALUATION OF THE HYDRAULICS MODULE OF THE WQRRS MODEL FOR LOW FLOW SIMULATIONS

Abstract

The in-stream water quality model, "Water Quality for River-Reservoir Systems", (WQRRS) was applied to a 68 kilometre section of the Bow River, much of which through the City of Calgary. Steady and unsteady low flow conditions were examined using four of the six different hydraulic routing methods contained in the Stream Hydraulics Package (SHP). The steady flow methods considered were "simple backwater" and "stage flow". The unsteady flow methods considered were a finite element solution of the complete form of the St. Venant equations and the kinematic wave method. A sensitivity analysis was performed which examined variations of water surface elevations with changes in the number of channel cross-sections used to define the study section, the element lengths used in the discretization scheme of the study section, and the time step. The ability of the finite element solution of the St. Venant equations and the kinematic wave technique to simulate rapid changes in flow rate was also evaluated. The results obtained are considered applicable to many similar river reaches in Alberta.

Le modèle de qualité de cours d’eau, MQualité d’eau pour les systèmes rivière-réservoirN (QESRR), a été appliqué à une section de 68 kilomètres de la rivière Bow traversant la ville de Calgary. Des conditions stables et instables de faible écoulement ont été étudiées à l’aide de quatre des six différentes méthodes d’acheminement hydraulique comprises dans le Programme d’hydraulique des cours d’eau (PHC). Les méthodes d’écoulement stable examinées ont été la simple élévation du niveau d’eau et l’écoulement par étage. Les méthodes d’écoulement instable examinées ont été la solution des éléments finis de la forme complète des équations de St. Venant et la méthode de la vague cinétique. Une analyse de sensibilité a été effectuée en vue d’examiner les variations des élévations du niveau d’eau avec des modifications du nombre de sections transversales de véritables canaux géométriques, les longueurs d’éléments utilisés dans le système de discrétisation de la section à l’étude et le pas de temps. La capacité de la solution des éléments finis des équations de St. Venant et la technique de la vague cinétique de simuler des changements rapides de l’écoulement ont été évaluées également. Les résultats obtenus sont jugés applicables à beaucoup de tronçons de rivière semblables en Alberta.