پاورپوینت درس حفاظت خاک و آب پیشرفته (pptx) 25 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 25 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
بسمه تعالی
درس: حفاظت خاک و آب پیشرفته
موضوع تحقیق: سدهای زیرزمینی
تعریف سدهای زیرزمینی
سدهای زیرزمینی به صورت موانعی هستند که در زیر سطح زمین برای مهار جریان های آب زیر سطحی در آبرفت طبیعی ایجاد می گردند. بسیاری از کشورهای در حال توسعه در مناطقی که بارندگی به صورت فصلی و غیرقابل پیش بینی بوده، واقع شده اند در این کشورها تهیه آب تا حد زیادی از طریق ذخیره کردن آن در فصل پر باران برای فصل های کم باران و در سال های مرطوب برای سال های خشک انجام می شود. یکی از راه های برطرف کردن کمبودهای فصلی آب، استفاده از آبهای زیرزمینی است.
سدهای زیرزمینی را می‌توان از بتن، سنگ و ملات و گابیون با پوشش ضد آب مثل ورقه‌های پلاستیکی یا لایة رسی و یا خاک تثبیت شده احداث نمود. سدهای زیرزمینی در مقایسه با سدهای معمولی که در عرض رودخانه یا نهر به منظور ذخیره آب ساخته می شوند، آب سطحی را در مخازن بالادست سد جمع آوری می کنند ولی سدهای زیرزمینی جریان آب زیرزمینی را مسدود می کند و آب را در زیر سطح زمین ذخیره می نماید. همچنین به عنوان سازه جمع کننده ای که جریان آب زیرزمینی را منحرف می نماید به کار می رود. به عنوان مثال می تواند سفره های مجاور را تغذیه کند و یا سطح ایستابی را در یک سفره با جریان کم طوری بالا ببرد که به سهولت به وسیله عملیات پمپاژ قابل بهره برداری باشد.
تاریخچه استفاده از سد هاي زیر زمینی در ایران و جهان به تمدن هاي قدیمی برمی گردد. به عنوان مثال سدهاي زیر زمینی در جزیره ساردینا در زمان رومیان ساخته شده است و در عصر صفویه در ایران براي افزایش آب مادر چاه قنوات وزوران در میمه اصفهان آب دیگر قنات ها را به آن منحرف می کردند.
هدف از طراحی سد هاي زیر زمینی
را به طور کلی می توان در چهار بخش:
1- تامین آب مصرفی
2-مدیریت منابع آب (مانند مسدود کردن چند چشمه یا قنات و هدایت آب آنها به چشمه اصلی یا مادر چاه قنوات)
3 - جلوگیري از پیشروي آب شور به آب زیر زمینی مانند سواحل و دشت هاي نمک
4 - زیست محیطی مانند پخش آلودگی یا تشعشعات هسته اي و اثرات سوء آنها بر آب هاي زیرزمینی.
5- ممانعت از خروج آبهای زیر زمینی از حوزه
6- ایجاد یک منبع ذخیره آب قابل اطمینان وهمیشگی
7- تقویت آبخوان وسفره های زیر زمینی منطقه
محل احداث سد های زیرزمینی
مناسب‌ترين نقاط براي سدهاي زيرزميني ذخيره‌اي، دشت‌های ميانکوهی، خروجي دامنه‌هاي كوهستاني منتهي به كوير و يا دريا است. زيرا آبي كه در پشت سد ذخيره خواهد شد، در شرايط قبل از طرح، به هدر مي‌رود. از ديگر مناطق توصيه شده، خروجي رودخانه‌ها از دامنه‌هاي كوهستاني به سفره‌هاي عميق مي‌باشد. در بسياري از مناطق مركزي ايران، دبي جريانات زيرسطحي آبراهه‌های فصلی نقش مهمي در بيلان سفره‌هاي عميق پايين دست ندارند. به همين دليل، در صورت احراز ساير شرايط، مي‌توانند نقاط مناسبي براي احداث سدهاي زيرزميني ذخيره‌اي باشند. در اين حالت، احداث سد زيرزميني باعث كاهش هزينه‌هاي بهره‌برداري مي‌گردد.
در اراضی بدلند که املاح محلول و يا مواد شيميايی مضر از قبيل گوگرد و يا مواد سمی موجب کاهش کيفيت آب جريان‌های زير سطحی می‌شوند، سدهاي زيرزميني ذخيره‌اي علاوه بر توسعه و مديريت منابع آب موجب ارتقاء كيفيت آن نيز می‌گردد.
ترجیحا سد زیرزمینی بر روی یک لایة نفوذ ناپذیر بدلیل ایجاد حجم بزرگتری از آب احداث می گردد. سدهای زیرزمینی را می توان در بستر رودخانه های بدون لایة نفوذ ناپذیر نیز احداث کرد ولی ممکن است آب کمتری را ذخیره کنند.
علاوه بر این نکات ذیل نیز بایستی مدنظر قرار بگیرد:
1- در مناطق خشک و نیمه خشک احداث می شوند.
2- در محلهایی که مصالح بستر دارای نفوذ پذیری بالایی هستند.
3- در جایی که دارای یک لایه نفوذناپذیر در نزدیکی سطح زمین وجود دارد.
4- فاصله سد زیرزمینی تا محل مصرف حتی الامکان کم باشد.
5- در جاهایی که دارای بارندگی نامنظم بوده و آبراهه فصلی باشد.
6- در محلهایی که دارای بیشترین مخزن و کمترین ارتفاع اجرا را داشته باشد.
7- ماسة درشت دانه آب بیشتری را نسبت به ماسه ریزدانه ذخیره می کند. بستر آبراهه های با مواد ماسه ای دشت دانه نیز بهتر عمل می کنند.
8- سدهای زیرزمینی نبایستی در مکانهایی که هرز آب روستاها رها می گردد و یا در مکانهایی که آب در آنجاها آلوده می گردد احداث گردند.
9- محدودة سد زیرزمینی نبایستی شامل خاکهای شور یا سنگهای شور که آب را شور می کنند باشد.
10- سد نبایستی برروی تخته سنگهای فرسوده شده و یا سنگهای شکافدار بدلیل نشت آب در آنها احداث شوند.
11- وجود شرایط زمین شناسی و توپوگرافی مناسب زیر سطحی برای مخزن ذخیره آب و نیز برای محل احداث سد زیرزمینی، حائز اهمیت است که چنین شرایطی در محل مخروط افکنه های واقع در دامنه های کوهستانی دهانه خروجی دره ها و مسیل ها فراهم می باشد.
اصول طراحی سدهای زيرزمينی
1- ضوابط مکان‌يابی
در مورد سدهاي زيرزميني مخزني، وجود جريان زيرسطحي كافي به عنوان اولين شرط، مطرح مي‌باشد. مشاهدة گياهان آب‌دوست نظير تاغ و گز در آبراهه‌ها نشانگر وجود آب در عمق‌هاي نسبتاً كم مي‌باشد، و مي‌تواند به عنوان يك راهنما مورد استفاده واقع شود. حجم اين جريانات معمولاً تابع نزولات جوي حوزة آبخيز بالادست مي‌باشد. از ديگر شرايط لازم، وجود لاية غيرقابل‌نفوذ به عنوان كف و ديواره‌هاي مخزن و همچنين پي و جناحين ديوارة سد مي‌باشد.
سد زيرزميني مخزني بايد در محلي ساخته شود كه در بالادست آن لاية آبرفت درشت دانه با نفوذپذيري و ضريب ذخيرة ويژة بالا وجود داشته باشد، تا بتواند به عنوان يك منبع آب زيرزميني عمل نمايد. تشكيلات سخت داراي درز و ترك كافي، در صورتيكه امكان فرار آب از آن وجود نداشته باشد، نيز مي‌تواند مناسب باشد. به طور مثال، سد زيرزميني قنات وزوان- ميمه در تشكيلات كنگلومرا و آبرفت سخت ساخته شده، و مخازن زيرزميني حفر شده و شكاف‌هاي موجود در بالادست سد، آب را در خود ذخيره مي‌نمايند.
پارامتر مهم ديگر، عمق سنگ كف در مخزن و محل سد مي‌باشد. از آنجايي كه هزينة اجرايي سد با افزايش ارتفاع آن به طور تصاعدي افزايش مي‌يابد، وجود سنگ كف محل سد در عمق حدود 20 متر يا كم‌تر، توجيه اقتصادي سد را ساده مي‌نمايد. در ژاپن سدهاي زيرزميني تا عمق 25 متري نيز گزارش شده است. در عين حال، حداكثر ارتفاع سد كه از نظر اقتصادي توجيه پذير مي‌باشد، تابع حجم مخزني است كه در پشت آن ايجاد مي‌شود. طول سد نيز، همانند سدهاي رايج سطحي، عاملي است كه در توجيه اقتصادي پروژه نقش به سزايي ايفا مي‌نمايد.
از جمله نقاطي كه مي‌توان شرايط ژئومرفولوژي مناسب را پيدا نمود، دشت‌هاي ميان‌كوهي هستند. اين شرايط باعث كاهش ابعاد سد شده و نسبت "حجم مخزن به سطح سد" را به ميران قابل توجهي افزايش مي‌دهد، به نحوي كه با يك سد زيرزميني كم هزينه در محل گلوگاه، مي‌توان كليه جريانات زير سطحي را در آبرفت (مخزن) ذخيره نمود.
به جز ضوابط فنی فوق، معیارهای دیگری نیز مطرح هستند که برای تصمیمگیری و انتخاب مناسبترین گزینه باید مورد توجه قرار گیرند. این ضوابط عبارتند از هزینه آب بندی تکیه گاهها و کف در صورت نیاز، دسترسی به مصالح مورد نیاز، بهداشت آب ورودی و ذخیره شده، فاصله محل سد تا محل بهره برداری، توپوگرافی مسیر انتقال آب و هزینه انتقال.
2- آب‌بندي
مهم‌ترين نكته‌اي كه در مرحلة اجرا بايد رعايت گردد، دقت در اتصال سد به لاية غيرقابل‌نفوذ جناحين و كف مي‌باشد. به طور كلي آب‌بندي محل اتصال تابع روش اجرايي آن است. در صورت استفاده از روش‌هاي تزريق و پردة آب‌بند، ضوابط مطابق استانداردي است كه در مورد پي سدهاي سطحي اجرا مي‌شود. در ساير روش‌هاي اجرايي، كه مبتني بر استفاده از مصالح ساختماني از قبيل بتون، هستة خاكي،سنگ- سيمان و يا آجر- سيمان به همراه پلاسترعايق آب، ژئوممبرين و ...... هستند، آب‌بندي محل اتصال، مطابق دستورالعمل هستة سدهاي خاكي مي‌باشد، و لازم است كه سد مقداري در داخل لاية غيرقابل‌نفوذ پيشروي داشته باشد. آب‌بندي بدنة سد نيز از اهميت خاصي برخوردار است.
3- سرريز
سدهاي زيرزميني مخزني، به ويژه سدهاي هسته خاكي، همانند سدهاي سطحي نياز به احداث سرريز دارند تا بتوانند آب مازاد بر ظرفيت خود را، با رعايت موارد ايمني، به پايين دست منتقل نمايند. عدم وجود سرريز موجب بالا آمدن سطح آب مخزن و ظهور آن در سطح آبرفت شود؛ که به نوبه خود مسائل مختلفی از قبيل، بهداشت آب، محيط زيست، اتلاف آب را در پی خواهد داشت. آب سرريز شده به صورت جريان زيرسطحی به پايين دست سد منتقل شده و در صورت جمع‌آوری می‌تواند مورد بهره‌برداري نيز قرار گيرد.
4- تراز تاج سد
تراز تاج سد، خصوصاً در سدهاي ساخته شده از مصالح ساختماني، نبايد از عمق يخبندان منطقه بالاتر باشد.
5- سدهاي هسته خاكي
ضوابطي كه در طرح هستة خاكي سدهاي سطحي رعايت مي‌گردد، در مورد اين نوع سدها نيز لازم الاجرا است. بسته به دانه بندي مصالح هسته و مصالح احاطه كنندة آن در بستر رودخانه، بايد منطقة انتقالي (Transition Zone) در طرفين سد در نظر گرفته شود. خطر ترك‌هاي انقباضي در هسته، عليرغم اين كه سد هميشه مدفون است، و احتمال خشك شدن آن ضعيف مي‌نمايد، بايد بررسي گردد. اما خطر گسيختگي سد در اثر افت سريع سطح آب، به دليل حضور تودة بالادست، مطرح نمي‌باشد.
