Contact Us Recommend Us News Contents About Us Home Page
 

زهکشی عمودی (چاه زهکش)
نويسنده : فرزين نجفي پور

زهکشی عمودی (چاه زهکش)

فرزين نجفي پور  - www.maximumtechnic.com

حفر انهار زهکشی و یا استفاده از لوله های سفالی در بسیاری موارد مطلوب است ولی شرایطی نیز ممکن است سبب شود که تنزل سطح ایستابی با تخلیه از چاه ها نیز میسر بوده مقرون به صرفه نیز باشد. در سیستم های زهکشی افقی مانند زهکش های سفالی یا نهر زهکشی بخش عمده جریان به صورت افقی است ولی در چاه ها ابتدا بایستی نزولات آسمانی به طور عمودی از سطح الارض بگذرد و سپس در تحت الارض نفوذناپذیر با جریان افقی به چاه ها بپیوندد. به عبارت دیگر K/D سطح الارض و KD آبخوان (Aquifer) مورد نظر است. روش زهکشی از طریق تخلیه چاه ها در نقاطی که آب زیرزمینی تحت فشار نباشد و سفره آب آزاد موجود باشد، ارزانتر از تعبیه لوله های سفالی یا حفر انهار زهکشی است. به طور کلی برای اینکه چنین طرحی با موفقیت توام گردد نکات زیر بایستی در نظر گرفته شود.

1.    ضخامت آبخوان اقلا 15 متر و خاک آن همگن باشد.

2.    ضریب انتقال پذیری (Transmissivity) یا حاصلضرب K در ضخامت سفره آب D از 100 متر مربع در روز بیشتر باشد (T=KD).

3.    آبدهی ویژه (Specific Yield) آبخوان رضایت بخش باشد.

4.    دسترسی به برق ارزان قیمت.

اگر کیفیت آبی که تخلیه می شود مناسب باشد در این صورت می توان مجددا آن را به مصارف آبیاری رسانید و بدین ترتیب از مخارج لازم کاست. از نظر کشاورزی سطح ایستابی اقلا در عمق یک متری بایسستی قرار گیرد تا حوزه ریشه گیاهان تهویه شود و اگر در چنین حالتی بارندگی یا آبیاری صورت گیرد سطح ایستابی شروع به بالا رفتن نموده خللی در فعالیت ریشه ها نمودار خواهد شد. از طرفی اگر سطح ایستابی در عمق 2.5 الی 3 متری تثبیت شود، بارندگی یا آبیاری قادر نخواهد بود که به سولت منطقه ریشه گیاهان را تحت تاثیر قرار دهد و از این جهت در حالت اخیر مقدار تخلیه از چاه ها کمتر و به تانی صورت می گیرد. همین امر موجب خواهد شد که پمپ کوچک تری انتخاب نموده و انهار تخلیه آب از مزرعه را نیز برای بده (Discharge) یا تخلیه کمتری انتخابکنیم. بنابراین به صرفه ماست که در صورت مساعد بودن شرایط، سطح ایستابی را در عمق بیشتری تثبیت نماییم. برای زهکشی باید چاه ها طوری در سطح مزرعه حفر شوند که مخروط افت آنها و یا به عبارت دیگر شعاع تاثیرشان در هم تداخل کند. بهترین الگو برای آرایش چاه ها قرار گرفتن آنها در گوشه های یک شبکه مربعی یا مثلثی متساوی الاضلاع است.

1.   انواع لایه های آبدار

کارآیی چاه های زهکش در وهله اول بستگی به خصوصیات ژئوهیدرولوژیکی آکیفر یا لایه آبدار منطقه دارد. آکیفرها اصولا دونوعند: لایه های محصور و نیمه محصور.

چنانچه اراضی مورد نظر روی یک آکیفر محصور یا تحت فشار قرار گرفته باشد، زهکشی با حفر چاه می تواند مقداری از فشار آب را کاسته و از حرکت عمودی آن به طرف لایه سطحی جلوگیری نماید. پمپاژ آب از آکیفر محصور می تواند به قدری فشار آب را تقلیل دهد که نفوذ آب رو به پایین شده و سطح ایستابی در لایه سطحی کنترل شود. در این حالت مقدار از آب سطحی از لایه آکی تارد (Aquitard) بالایی گذشته و وارد لایه محصور می گردد. البته در نواحی مرطوب با توجه به حجم زیاد آب زیرزمینی خارج ساختن این مقدار آب توسط پمپ بسیار مشکل بوده و از نظر هزینه نخواهد توانست با سیستم زهکش های معمولی رقابت نماید. از طرف دیگر چاه های زهکش برای جاهایی به کار می رود که بخواهیم سطح ایستابی را تا عمق بسیار زیاد پایین ببریم که در زمین های کشاورزی چندان نیازی به آن نیست و حتی در دیم کاری هانیز مفید نمی باشد. ولی شرایطی ممکن است وجود داشته باشد (مانند زمین هایی که در یک گودی قرار گرفته اند) که امکان زهکشی افقی در آنها نباشد. در این صورت ناگزیر به استفاده از پمپ و زهکشی عمودی خواهیم بود. با توجه به هزینه های سرمایه گذاری و سوخت و نگهداری ایستگاه های پمپاژ معمولا زهکش های عمودی زمانی قابل رقابت با زهکش های معمولی ی باشند که لایه سطحی خاک قابلیت نفوذ کمی داشته باشد و این لایه روی طبقه ای از خاک با قابلیت نفوذ زیاد (که دارای KD زیاد باشد) قرار گرفته باشد. زیرا در این شرایط اگر بخواهیم از زهکش های افقی استفاده کنیم باید فاصله خطوط زهکش بسیار کوچک گرفته شود که خود موجب بالا رفتن هزینه می گردد. مسلم است که شرایط در این حالت برای زهکشی به طریقه چاه ماسب می باشد. باید توجه داشت که حتی با وجود کوچک بودن ضریب نفوذپذیری در لایه سطحی برای آنکه چاه های زهکش بتواند از نظر اقتصادی قابل توجیه باشند لازم است مقدار KD در لایه زیرین حداقل 100 تا 200 متر مربع در روز باشد و اگر لایه بالایی دارای نفوذ پذیری متوسط باشد مقدار KD برای آن که بتوان استفاده از چاه های زهکش را توجیه نمود، باید بزرگ تر از 500 متر مربع در روز باشد.

2.   طراحی

در طراحی پروژه های زهکشی با استفاده از چاه باید به دو موضوع اصلی آشنایی کامل داشت. یکی ژئوهیدرولوژی و دیگری تکنولوژی چاه و پمپ که هر دو موضوع خارج از بحث ماست. در این جا فرمول ساده جریان آب در چاه ها ارائه می شود تا بر اساس آن بتوان فاصله بین چاه ها و میزان افت سطح ایستابی را تخمین و بدین وسیله مقایسه ای بین استفاده از چاه و زهکشی افقی به عمل آید.

اجزائ فرمول چاه زهکش عبارتند از:

H= بار یا ارتفاع آب می باشد که برابر است با اختلاف سطح ایستابی و سطح پیزومتری در مجاورت چاه (m).

C= مقاومت هیدرولیکی آکی تارد بر حسب روز که c=D/Kv و در آن D فاصله سطح ایستابی با کف لایه آکی تارد و Kv مولفه عمودی ضریب هدایت هیدرولیکی آکی تارد می باشد.

q= میزان جریان عمودی آب از لایه آکی تارد در طی پمپاژ (m.day^1).

re= شعاع تاثیر چاه (m).

rw= شعاع چاه به اضافه ضخامت لایه گراولی که به عنوان سنگریزه اطراف آن ریخته شده است (m).

 KD= قابلیت انتقال سفره به ضخامت D و هدایت هیدرولیکی بر حسب متر مربع در روز.

مزایای زهکشی عمودی:

·در اراضی دارای عوارض زیاد که زه آب ها خروج طبیعی ندارند می توان از طریق چاه زهکش و تخلیه آن به درون لوله و به صورت تحت فشار اقدام ه زهکشی نمود.

·عملیات خاکبرداری به حداقل می رسد و چون مجاری روباز وجود ندارد، عملیات زراعی با راندمان بالاتری انجام می شود.

·هزینه نگهداری خطوط لوله به مراتب کمتر از زهکش هایروباز و انال های انتقال دهنده زه آب است.

·زهکشی با چاه امکان می دهد سطح ایستابی را سریع تر و تا عمقی بیشتر از آنچه به به وسیله زهکشی ثقلی افت می نماید، پایین آورد.

·در شرایطی که زهدار شدن اراضی به واسطه وجود آبخوان تحت فشار است، فقط به وسیله چاه زهکش می توان فشار آب را کاهش داد و سطح پتانسیومتری آن را تنزل داد.

· اگر زه آب تخلیه شده، دارای کیفیتی مناسب باشد، می توان از آن برای آبیاری استفاده کرد و در نتیجه آب زهکشی شده دارای ارزش اقتصادی خواهد بود.

معایب زهکشی عمودی:

· هزینه احداث، نگهداری و بهره برداری زیاد.

· ممانعت قانونی در برابر پمپاژ به دلیل کاهش آبدهی چاه های آبیاری.

·عدم اقتصادی بودن در اراضی کم وسعت.

·عدم کارایی سیستم در آبخوان های دارای قابلیت انتقال کم.

منابع:

اصول زهکشی و بهسازی خاک- دکتر محمد بای بوردی

زهکشی جدید- دکتر امین علیزاده

زهکشی، اصول و مبانی، مهندسی زهکشی- دکتر پیمان دانش کار آراسته، دکتر علیرضا شکوهی- موسسه فرهنگی هنری دیباگران تهران

انتخاب بهترين مدل برای طراحی

"نظریه باید تا حد ممکن ساده باشد به نحوی که نتوان آن را به طور ساده تری بیان کرد."   آلبرت اینشتین

و در مورد مدل ها نیز چنین است. انتخاب مدل برای کاربردی به خصوص بدون شک باید مرتبط با طبیعت آن مسئله خاص باشد. آیا شرایط مرزی چنان هستند که روش یک بعدی برای آن مطلوب باشد و یا مهم است که حالات دو و یا سه بعدی نیز برای آن منظور گردند. آیا سطح ایستابی به طور نسبی کم عمق می باشد به نحوی که روش های تقریبی برای منظور نمودن ناحیه اشباع کافی است و یا اینکه راه حل های دیگری با استفاده از معادلات جریان غیر اشباع برای آن لازم است؟ فاکتورهای دیگری که در مورد انتخاب مدل باید مد نظر قرار گیرند، سوابق تجربی و آموزش کاربر، داده های ورودی و نیازهای رایانه ای و بالعکس امکانات دستیابی و مخارج مترتب به آن است. در انتخاب مدل به منظور طراحی، ریسک ها و مخارج مربوطه به پیش بینی های غیر دقیق به همراه مخارج کاربردی مدل نیز باید مورد نظر قرار گیرد.مدل های شبیه سازی مشتمل بر اثرات فاکتورهای بسیاری در ارزیابی سیستم مدیریت آب می باشد. هرجه فاکتورهای بیشتری مورد استفاده قرار گیرد و مدل های پیچیده تری برای تشریح فرایند ها به کار گرفته شوند خطا کاهش می یابد. به هر حال هر دو عامل مشکل بودن و مخارج مترتبه کاربرد مدل، معمولا با افزایش پیچیدگی های مدل کاربردی افزایش حاصل می نمایند. این روند ممکن است در بعضی نقاط، به طور معکوس عمل کند به نحوی که در نتیجه انتخاب مدل بسیار پیچیده احتمال خطا نیز افزایش یابد. این مسئله بدین دلیل است که ورودی های مدل که برای کاربر آن به صورت مانع ظاهر می شوند و دسترسی به آنها بسیار مشکل و موجد بروز چنین خطاهایی می شود که ممکن است در صورت کاربرد ویرایش ساده تر همان مدل مشکل ایجاد ننماید. موضوع کمی بازده در مدل سازی به طور بسیار قابل ملاحظه ای به آموزش و آمادگی کاربر آن مرتبط است. اين مجموعه علمي توسط سايت ماکزيمم تکنيک تهيه شده است.اهمیت تطابق پیچیدگی مدل با کاربرد آن در شکل 2 نشان داده شده است. افزایش بازده (سود) در اثر کاربرد یک مدل برای طراحی سیستم زهکشی به عنوان تابعی از مخارج تجزیه و تحلیل برای دو مدل ترسیم شده است. هرگاه هیچگونه تجزیه و تحلیل صورت نگیرد، فاصله و عمق معینی برای زهکش ها در تمامی سطح منطقه در نظر گرفته می شود در حالی که با کاربرد مدل می توان فواصل را متناسب تر انتخاب کرد و سود سالانه را افزایش داد. هرگاه کاربرد مدل منتج به طراحی بیش از نیاز شود، بازده نقصان می یابد زیرا مخارج سیستم بسیار زیاد می شود. هرگاه طراحی کمتر از آنچه مورد نیاز است باشد، به دلیل کاهش عملکرد محصول، پتانسیل درآمد قابل حصول نخواهد بود. با کاربرد مدلی متناسب با شرایط خاک ها گیاهان و ویژگی های آب و هوایی هر منطقه کاهش میانگین هزینه های سیستم و یا افزایش عملکرد محصول را به همرا خواهد داشت. کاربرد مدلی که بسیار پیچیده تر باشد همانند مدل شماره دو ممکن است موجب بهبود طراحی و افزایش سودآوری گردد. به هر حال مخارج کاربرد مدل شماره دو بیشتر و منافع خالص آن ممکن است کمتر از آنچه باشد که از مدل شماره یک حاصل می گردد. تحلیل هزینه های ارائه شده در شکل دو نمایانگر مجموع هزینه های مرتبط با دستیابی به داده های ورودی موردنیاز ساخت مدل و راه اندازی آن می باشد. معمولا ارقام مرتبط با داده های ورودی مورد نیاز با پیچیده تر شدن مدل افزایش حاصل می نماید. حفظ تعادل مناسب بین پیچیدگی مدل و اقدامات مورد نیاز جهت دسترسی به داده های ورودی ممکن است به همان اندازه انتخاب مدل صحیح با اهمیت باشد. به عنوان مثال مدل ساده تر شماره یک نیازمند به داده های وروی کمتری از مدل شماره دو است. ممکن است که جمع آوری داده ها بیش از آنچه که برای کاربرد در مدل لازم است، مخارج تجزیه و تحلیل را به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهد بدون آنکه طراحی را به طور معنا داری بهبود بخشد. این موضوع در منحنی شکل دو نشان داده شده است. از طرف دیگر، هرگاه در یک اقدام برای کاهش هزینه های تجزیه و تحلیل، داده های ورودی مورد نیاز تامین نگردد یا منافع مورد انتظار یک مدل نیز عاید نخواهد شد. مدل های بسیار پیچیده همانند مدل هایی که مبتنی بر معادله دو بعدی ریچاردز می باشند مخارج راه اندازی و عملیاتی زیادی دارند و علاوه بر این، به داده های ورودی زیاد و پر هزینه ای نیازمندند. بدین ترتیب سرمایه گذاری نسبتا زیادی به منظور تجزیه و تحلیل باید در نظر گرفته شود بدون آنکه هیچگونه منافعی را بتوان با چنین مدرکی تحصیل نمود.

 ماخذ: نظریه ها و مدل های زهکشی- تالیف گروه کار زهکشی کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران

برخی از مشخصات بزرگترين ترنچر دنيا:

·ارتفاع 95 متر و طول 215 متر (تقریبا به اندازه طول 2.5 زمین فوتبال).

·وزن 45500 تن (معادل وزن 80 مایل جیپ که سپر به سپر ایستاده باشند).

·این ماشین پنج سال وقت برای طراحی و ساخت و هزینه ای بالغ بر 100 میلیون دلار صرف کرده است.

·ماکزیمم سرعت خاکبرداری 10 متر در دقیقه.

·می تواند بالغ بر 76000 متر مکعب زغال سنگ، سنگ  و خاک را در روز جابجا کند.

استاندارد لوله ها و پوشش های زهکشی

استانداردهای لوله، ویژگی های مواد سازنده آن (رس، بتن و پلاستیک) مشخصات فنی مواد خام تشکیل دهنده آنها از نظر ترکیب شیمیایی و افزودنی های آن را همراه با استانداردهای مربوط به مقاومت لوله مشخص و بیان می کند. استاندارد لوله های پلاستیکی معمولا مشخص می کند که آیا استفاده از مواد بازیافت شده مجاز است یا خیر. و در صورت مثبت بودن پاسخ، استفاده از این مواد در چه شرایطی مجاز است؟ مشخصات فنی مربوط به ابعاد لوله نیز در استاندارد مورد توجه قرار می گیرد. در این میان می توان به قطر داخلی، قطر خارجی، اندازه و محل سوراخ ها و یا شکاف ها بر روی لوله اشاره کرد. در ویژگی های مکانیکی لوله های زهکشی به شیوه حمل و نقل، نصب و کارکرد صحیح آن اشاره می شود. در این میان می توان از مقاومت در مقابل شکستگی برای لوله های رسی و بتنی و مقاومت در مقابل ضربه، تردی و شکنندگی و تغییر شکل کوتاه مدت و یا دراز مدت مقطع برای لوله های پلاستیکی نام برد. در صورت نصب درست لوله های پلاستیکی انعطاف پذیر، تغییر شکل آنها در مقابل بار اضافی خاک بسیار ناچیز خواهد بود. استفاده از آنتی اکسیدان ها و مهار کننده های اشعه ماوراء بنفش در لوله های پلاستیکی باید به حدی محدود شود که ویژگی های مکانیکی آن را تغییر ندهد. برخی از مشخصه های فنی، نظیر آنچه که از استاندارد ASTM برگرفته شده، حداکثر مدت ماندگاری لوله های پلاستیکی در محیط غیر مسقف را دو سال تعیین کرده است. برخی دیگر از استانداردها زمان خاصی را مشخص نکرده اند. در طرح حای بزرگ زهکشی، مهندسین، پیمانکاران و ناظرین علاقمندند که مطمئن شوند تا لوله ها و مصالح پوششی با آنچه که در اسناد مناقصه ذکر شده مطابقت دارد. این وضوع به ویژه در کشورهایی که مصالح زهکشی همراه با ضمانت نامه تطاق با استانداردها ارائه نمی شود، اهمیت بیشتری می یابد. استانداردهای مصالح زهکشی کشورهایی که سابقه طولانی در امر زهکشی دارند برای کشورهای فاقد چنین تجربه ای می تواند مفید باشد. از این استانداردها می توان به عنوان مرجعی برای تدوین استاندارد ملی که شرایط خاص منطقه ای را در آن ملحوظ می دارد استفاده کرد. به هر حال باید خاطر نشان کرد که تعداد آزمون هایی که بر روی مصالح انجام می شود باید محدود باشد. در غیر این صورت هزینه آزمایشات از حدود منطقی و معقول خود فراتر خواهد رفت. استفاده از ابزار پیچیده آزمایش همواره ضرورت ندارد. بلکه باید به جای آن تا حد امکان از ابزار ساده بهره گرفت. گاهی استفاده از قواعد ساده سرانگشتی نظیر ضربه زدن با یک قطعه فلز بر روی تنبوشه سفالی و شنیدن صدای آن می تواند گویای کیفیت لوله باشد. آزمون ساده دیگر، به عنوان نمونه، می تواند بارگذاری بر روی لوله 50 میلی متری پی وی سی با وزنه ای معین و انتظار شکست آن باشد. آزمون شکنندگی لوله های زهکشی را می توان با قرار دادن قطعه ای از لوله در یخچال به مدت 12 ساعت و سپس ضربه زنی با کمک چکش انجام داد. در تمامی طول مدت ساخت کنترل کیفیت لوله و پوشش زهکش اجتاب ناپذیر است. این کار امکان خارج کردن لوله های با کیفیت پایین و مواد پوششی نا مناسب را از بازار فراهم می کند. در بسیاری از کشورها که طرح های زیاد زهکشی زیر زمینی در آنها اجرا می شود، استانداردهای ملی و مشخصات فنی مصالح و مواد زهکشی تدوین شده است. این کار به وسیله کمیته های فنی استاندارد، مرکب از موسسات پژوهشی دولتی و بخش خصوصی صورت می گیرد. پیش نویس استاندارد ابتدا برای لوله های سفالی و بتنی و در پی آن نیز برای لوله های پلاستیکی کنگره دار تهیه  شده و با بهره گیری از مواد پوششی، به طور همزمان، استانداردهای مربوط به آن نیز تهیه می شود.

عواملی که در لوله های زهکش مورد آزمون قرار می گیرند.

در استاندارد مربوط به لوله ها، قطر داخلی، قطر خارجی هوراه با رواداری مجاز (Tolerance) آنها مشخص می شود. علاوه بر این، به طور معمول، عوامل زیر نیز مورد توجه قرار می گیرند:

لوله های سفالی و بتنی

· انحنا و بیضوی بودن لوله.

·قائم بودن سر و ته لوله.

·مقاومت در مقابل هوا زدگی و تخریب شدن در خاک.

· مقاومت در مقابل چرخه یخ زدگی و باز شدگی یخ.

· جرم مخصوص.

·جذب آب

·مقاومت در مقابل سولفات و اسید در مورد لوله های بتنی.

 لوله های پلاستیکی

·مقاومت در مقابل Stifness و افزایش طول.

·مقاومت در مقابل ضربه و شکنندگی.

·قابلیت انعطاف و امکان پیچیده شدن دور قرقره.

·سوراخ ها و ویژگی های هیدرولیکی آنها.

·رهنمودهای حمل و نقل و نصب.

جایگزینی لوله های سفالی و بتنی با لوله های پلاستسکس کنگره دار باعث شده است که  استانداردهای مذکور اهمیت خود را از دست بدهند. گرچه که در کشور هایی که هنوز از لوله های سفالی و بتنی استفاده می شود و به ویژه برای قطرهای بزرگتر لوله ها که در جمع کننده ها به کار می روند، هنوز از اهمیت آن کاسته نشده است.

عواملی که در پوشش های زهکی مورد آزمون قرار می گیرند.

بررسی پوشش زهکش ها نیازمند آگاهی از عوامل زیر است:

مصالح شن و ماسه

·        دانه بندی یا توزیع اندازه ذرات.

·        آبگذری مصالح.

·        ترکیب شیمیایی آنها.

PLMها و زمین بافت ها ( ژئو تکستایل ها)

·شکل ظاهری.

·ضخامت و جرم واحد سطح.

·اندازه تخلخل آنها.

زمین بافت ها

علاوه بر موارد یاد شده بالا:

·آبگذری.

·قابلیت خیس شدن
فرزين نجفي پور  - www.maximumtechnic.com

 

تاريخ : 10 آبان 1386 | تعداد دفعات نمايش داده شده : 7681

Design and Hosted by ITACO Group Design and Hosted by ITACO Group