زهکشی عمودی (چاه زهکش)

زهکشی عمودی (چاه زهکش)

فرزين نجفي پور

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

زهکشی عمودی (چاه زهکش)

فرزين نجفي پور

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 آنرا به مصارف آبیاری رسانید و بدین ترتیب از مخارج لازم کاست. از نظرکشاورزی سطح ایستابی اقلا در عمق یک متری بایسستی قرار گیرد تا حوزه ریشهگیاهان تهویه شود و اگر در چنین حالتی بارندگی یا آبیاری صورت گیرد سطحایستابی 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 یاآبیاری قادر نخواهد بود که به سولت منطقه ریشه گیاهان را تحت تاثیر قراردهد و از این جهت در حالت اخیر مقدار تخلیه از چاه ها کمتر و به تانی صورتمی گیرد. همین امر موجب خواهد شد که پمپ کوچک تری انتخاب نموده و انهارتخلیه آب از مزرعه را نیز برای بده (Discharge) یا تخلیه کمتریانتخابکنیم. بنابراین به صرفه ماست که در صورت مساعد بودن شرایط، سطحایستابی را در عمق بیشتری تثبیت نماییم. برای زهکشی باید چاه ها طوری درسطح مزرعه حفر شوند که مخروط افت آنها و یا به عبارت دیگر شعاع تاثیرشاندر هم تداخل کند. بهترین الگو برای آرایش چاه ها قرار گرفتن آنها در گوشههای یک شبکه مربعی یا مثلثی متساوی الاضلاع است.

1. انواع لایه های آبدار

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

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 آنبه طرف لایه سطحی جلوگیری نماید. پمپاژ آب از آکیفر محصور می تواند بهقدری فشار آب را تقلیل دهد که نفوذ آب رو به پایین شده و سطح ایستابی درلایه 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 مرطوببا توجه به حجم زیاد آب زیرزمینی خارج ساختن این مقدار آب توسط پمپ بسیارمشکل بوده و از نظر هزینه نخواهد توانست با سیستم زهکش های معمولی رقابتنماید. از طرف دیگر چاه های زهکش برای جاهایی به کار می رود که بخواهیمسطح ایستابی را تا عمق بسیار زیاد پایین ببریم که در زمین های کشاورزیچندان نیازی به آن نیست و حتی در دیم کاری هانیز مفید نمی باشد. ولیشرایطی ممکن است وجود داشته باشد (مانند زمین هایی که در یک گودی قرارگرفته اند) که امکان زهکشی افقی در آنها نباشد. در این صورت ناگزیر بهاستفاده از پمپ و زهکشی عمودی خواهیم بود. با توجه به هزینه های سرمایهگذاری و سوخت و نگهداری ایستگاه های پمپاژ معمولا زهکش های عمودی زمانیقابل رقابت با زهکش های معمولی ی باشند که لایه سطحی خاک قابلیت نفوذ کمیداشته باشد و این لایه روی طبقه ای از خاک با قابلیت نفوذ زیاد (که دارایKD زیاد باشد) قرار گرفته باشد. زیرا در این شرایط اگر بخواهیم از زهکشهای افقی استفاده کنیم باید فاصله خطوط زهکش بسیار کوچک گرفته شود که خودموجب بالا رفتن هزینه می گردد. مسلم است که شرایط در این حالت برای زهکشیبه طریقه چاه ماسب می باشد. باید توجه داشت که حتی با وجود کوچک بودن ضریبنفوذپذیری در لایه سطحی برای آنکه چاه های زهکش بتواند از نظر اقتصادیقابل توجیه باشند لازم است مقدار KD در لایه زیرین حداقل 100 تا 200 مترمربع در روز باشد و اگر لایه بالایی دارای نفوذ پذیری متوسط باشد مقدار KDبرای آن که بتوان استفاده از چاه های زهکش را توجیه نمود، باید بزرگ تر از500 متر مربع در روز باشد.

2. طراحی

در طراحی پروژه های زهکشی با استفاده از چاه باید به دو موضوع اصلی آشناییکامل داشت. یکی ژئوهیدرولوژی و دیگری تکنولوژی چاه و پمپ که هر دو موضوعخارج از بحث ماست. در این جا فرمول ساده جریان آب در چاه ها ارائه می شودتا بر اساس آن بتوان فاصله بین چاه ها و میزان افت سطح ایستابی را تخمین وبدین 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 سطحایستابی با کف لایه آکی تارد و Kv مولفه عمودی ضریب هدایت هیدرولیکی آکیتارد 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 ازطریق چاه زهکش و تخلیه آن به درون لوله و به صورت تحت فشار اقدام ه زهکشینمود.

·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 بهوسیله چاه زهکش می توان فشار آب را کاهش داد و سطح پتانسیومتری آن را تنزلداد.

· اگر زه آب تخلیه شده، دارای کیفیتی مناسب باشد، می توان از آن برایآبیاری 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 شکباید مرتبط با طبیعت آن مسئله خاص باشد. آیا شرایط مرزی چنان هستند که روشیک بعدی برای آن مطلوب باشد و یا مهم است که حالات دو و یا سه بعدی نیزبرای آن منظور گردند. آیا سطح ایستابی به طور نسبی کم عمق می باشد به نحویکه روش های تقریبی برای منظور نمودن ناحیه اشباع کافی است و یا اینکه راهحل 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، سوابقتجربی و آموزش کاربر، داده های ورودی و نیازهای رایانه ای و بالعکسامکانات 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 کاربردیمدل نیز باید مورد نظر قرار گیرد.مدل های شبیه سازی مشتمل بر اثراتفاکتورهای بسیاری در ارزیابی سیستم مدیریت آب می باشد. هرجه فاکتورهایبیشتری مورد استفاده قرار گیرد و مدل های پیچیده تری برای تشریح فرایند هابه کار گرفته شوند خطا کاهش می یابد. به هر حال هر دو عامل مشکل بودن ومخارج مترتبه کاربرد مدل، معمولا با افزایش پیچیدگی های مدل کاربردیافزایش حاصل می نمایند. این روند ممکن است در بعضی نقاط، به طور معکوس عملکند به نحوی که در نتیجه انتخاب مدل بسیار پیچیده احتمال خطا نیز افزایشیابد. این مسئله بدین دلیل است که ورودی های مدل که برای کاربر آن به صورتمانع ظاهر می شوند و دسترسی به آنها بسیار مشکل و موجد بروز چنین خطاهاییمی شود که ممکن است در صورت کاربرد ویرایش ساده تر همان مدل مشکل ایجادننماید. موضوع کمی بازده در مدل سازی به طور بسیار قابل ملاحظه ای بهآموزش و آمادگی کاربر آن مرتبط است. اين مجموعه علمي توسط سايت ماکزيممتکنيک تهيه شده است.اهمیت تطابق پیچیدگی مدل با کاربرد آن در شکل 2 نشانداده شده است. افزایش بازده (سود) در اثر کاربرد یک مدل برای طراحی سیستمزهکشی 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 هادر تمامی سطح منطقه در نظر گرفته می شود در حالی که با کاربرد مدل می توانفواصل را متناسب تر انتخاب کرد و سود سالانه را افزایش داد. هرگاه کاربردمدل منتج به طراحی بیش از نیاز شود، بازده نقصان می یابد زیرا مخارج سیستمبسیار زیاد می شود. هرگاه طراحی کمتر از آنچه مورد نیاز است باشد، به دلیلکاهش عملکرد محصول، پتانسیل درآمد قابل حصول نخواهد بود. با کاربرد مدلیمتناسب با شرایط خاک ها گیاهان و ویژگی های آب و هوایی هر منطقه کاهشمیانگین 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 موجببهبود طراحی و افزایش سودآوری گردد. به هر حال مخارج کاربرد مدل شماره دوبیشتر و منافع خالص آن ممکن است کمتر از آنچه باشد که از مدل شماره یکحاصل می گردد. تحلیل هزینه های ارائه شده در شکل دو نمایانگر مجموع هزینههای مرتبط با دستیابی به داده های ورودی موردنیاز ساخت مدل و راه اندازیآن می باشد. معمولا ارقام مرتبط با داده های ورودی مورد نیاز با پیچیده ترشدن مدل افزایش حاصل می نماید. حفظ تعادل مناسب بین پیچیدگی مدل و اقداماتمورد نیاز جهت دسترسی به داده های ورودی ممکن است به همان اندازه انتخابمدل صحیح با اهمیت باشد. به عنوان مثال مدل ساده تر شماره یک نیازمند بهداده های وروی کمتری از مدل شماره دو است. ممکن است که جمع آوری داده هابیش از آنچه که برای کاربرد در مدل لازم است، مخارج تجزیه و تحلیل را بهطور قابل ملاحظه ای افزایش دهد بدون آنکه طراحی را به طور معنا داری بهبودبخشد. این موضوع در منحنی شکل دو نشان داده شده است. از طرف دیگر، هرگاهدر یک اقدام برای کاهش هزینه های تجزیه و تحلیل، داده های ورودی مورد نیازتامین نگردد یا منافع مورد انتظار یک مدل نیز عاید نخواهد شد. مدل هایبسیار پیچیده همانند مدل هایی که مبتنی بر معادله دو بعدی ریچاردز میباشند مخارج راه اندازی و عملیاتی زیادی دارند و علاوه بر این، به دادههای ورودی زیاد و پر هزینه ای نیازمندند. بدین ترتیب سرمایه گذاری نسبتازیادی به منظور تجزیه و تحلیل باید در نظر گرفته شود بدون آنکه هیچگونهمنافعی 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) مشخصاتفنی مواد خام تشکیل دهنده آنها از نظر ترکیب شیمیایی و افزودنی های آن راهمراه با استانداردهای مربوط به مقاومت لوله مشخص و بیان می کند.استاندارد لوله های پلاستیکی معمولا مشخص می کند که آیا استفاده از موادبازیافت شده مجاز است یا خیر. و در صورت مثبت بودن پاسخ، استفاده از اینمواد در چه شرایطی مجاز است؟ مشخصات فنی مربوط به ابعاد لوله نیز دراستاندارد مورد توجه قرار می گیرد. در این میان می توان به قطر داخلی، قطرخارجی، اندازه و محل سوراخ ها و یا شکاف ها بر روی لوله اشاره کرد. درویژگی های مکانیکی لوله های زهکشی به شیوه حمل و نقل، نصب و کارکرد صحیحآن اشاره می شود. در این میان می توان از مقاومت در مقابل شکستگی برایلوله های رسی و بتنی و مقاومت در مقابل ضربه، تردی و شکنندگی و تغییر شکلکوتاه مدت و یا دراز مدت مقطع برای لوله های پلاستیکی نام برد. در صورتنصب درست لوله های پلاستیکی انعطاف پذیر، تغییر شکل آنها در مقابل باراضافی خاک بسیار ناچیز خواهد بود. استفاده از آنتی اکسیدان ها و مهارکننده های اشعه ماوراء بنفش در لوله های پلاستیکی باید به حدی محدود شودکه ویژگی های مکانیکی آن را تغییر ندهد. برخی از مشخصه های فنی، نظیر آنچهکه از استاندارد ASTM برگرفته شده، حداکثر مدت ماندگاری لوله های پلاستیکیدر محیط غیر مسقف را دو سال تعیین کرده است. برخی دیگر از استانداردهازمان خاصی را مشخص نکرده اند. در طرح حای بزرگ زهکشی، مهندسین، پیمانکارانو ناظرین علاقمندند که مطمئن شوند تا لوله ها و مصالح پوششی با آنچه که دراسناد مناقصه ذکر شده مطابقت دارد. این وضوع به ویژه در کشورهایی که مصالحزهکشی همراه با ضمانت نامه تطاق با استانداردها ارائه نمی شود، اهمیتبیشتری می یابد. استانداردهای مصالح زهکشی کشورهایی که سابقه طولانی درامر زهکشی دارند برای کشورهای فاقد چنین تجربه ای می تواند مفید باشد. ازاین استانداردها می توان به عنوان مرجعی برای تدوین استاندارد ملی کهشرایط خاص منطقه ای را در آن ملحوظ می دارد استفاده کرد. به هر حال بایدخاطر نشان کرد که تعداد آزمون هایی که بر روی مصالح انجام می شود بایدمحدود باشد. در غیر این صورت هزینه آزمایشات از حدود منطقی و معقول خودفراتر خواهد رفت. استفاده از ابزار پیچیده آزمایش همواره ضرورت ندارد.بلکه باید به جای آن تا حد امکان از ابزار ساده بهره گرفت. گاهی استفادهاز قواعد ساده سرانگشتی نظیر ضربه زدن با یک قطعه فلز بر روی تنبوشه سفالیو شنیدن صدای آن می تواند گویای کیفیت لوله باشد. آزمون ساده دیگر، بهعنوان نمونه، می تواند بارگذاری بر روی لوله 50 میلی متری پی وی سی باوزنه ای معین و انتظار شکست آن باشد. آزمون شکنندگی لوله های زهکشی را میتوان با قرار دادن قطعه ای از لوله در یخچال به مدت 12 ساعت و سپس ضربهزنی با کمک چکش انجام داد. در تمامی طول مدت ساخت کنترل کیفیت لوله و پوششزهکش اجتاب ناپذیر است. این کار امکان خارج کردن لوله های با کیفیت پایینو مواد پوششی نا مناسب را از بازار فراهم می کند. در بسیاری از کشورها کهطرح های زیاد زهکشی زیر زمینی در آنها اجرا می شود، استانداردهای ملی ومشخصات فنی مصالح و مواد زهکشی تدوین شده است. این کار به وسیله کمیته هایفنی 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 برایلوله های پلاستیکی کنگره دار تهیه شده و با بهره گیری از مواد پوششی، بهطور 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 رواداریمجاز (Tolerance) آنها مشخص می شود. علاوه بر این، به طور معمول، عواملزیر 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 شدهاست که استانداردهای مذکور اهمیت خود را از دست بدهند. گرچه که در کشورهایی که هنوز از لوله های سفالی و بتنی استفاده می شود و به ویژه برایقطرهای بزرگتر لوله ها که در جمع کننده ها به کار می روند، هنوز از اهمیتآن 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

برچسب: نویسنده: امیرحسین ستوده بیدختی تاريخ: شنبه 4 13 ساعت: 18:12

درباره سایت

آخرین مطالب

امکانات وب

زهکشی عمودی (چاه زهکش)

صفحه بندی

آرشیو مطالب

پيوندهای روزانه

لینک دوستان

خبرنامه