سدهای زیرزمینی

[امید عباسی]

چکیده :
بدلیل نیاز روز افزون به آب و عدم دسترسی به منابع تامین کننده آن, حفظ و استفاده از منابع زیرزمینی ضرور ي به نظر می رسد, که در مناطقی که داراي آب زیر زمینی و بستر مناسب هستند , احداث سد هاي زیر زمینی می تواند یکی از گزینه هاي مطلوب باشد .
هدف از این مقاله این است که با مروري بر پروژه هایی که در این مورد انجام شده به بررسی پتانسیل آن در ایران بپردازد.
مقدمه :
تاریخچه استفاده از سد هاي زیر زمینی در ایران و جهان به تمدن هاي قدیمی بر می 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 مادرچاه قنوات وزوران در میمه اصفهان آب دیگر قنات ها را به آن منحرف می کردند . ولی هم اکنون سدهاي زیر زمینی با توجه به مزایایی که نسبت به سدهاي سطحی دارد تقریبا در اکثر مناطق دنیا به کار برده می شوند.
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. از جمله مزایایی که سد هاي زیر زمینی نسبت به سد سطحی دارد به این شرح است:
- هزینه ساخت بسیار پایین تر
- نزدیکتر بودن سد به محل مصرف
- عدم کاهش آب به علت تبخیر سطحی
- بهداشتی تر بودن مصرف آب آن به علت گندزدایی از میکروب و ویروسهایی که اغلب در آبهاي پشت سد ها وجود دارد.
- توزیع آب سدهاي سطحی بوسیله کانال کشی بسیار گران است
- تکنولوژي ساخت بسیار ساده
طراحی سدهاي زیرزمینی :
1- مکانیابی :
اولین قدم در احداث سدهاي زیر زمینی مکانیابی می باشد و باتوجه به اینکه سدهاي زیرزمینی امکان احداث در ر نقطه اي را ندارند پس با توجه به خصوصیات و اقلیم منطقه باید بهترین مکان براي احداث در نظر گرفته شود. منطقه مورد نظر از نظر اقلیمی باید داراي شرایط زیر باشد :
- داراي اقلیم خشک یا نیمه خشک باشد
- بارندگی نامنظم یا کم باشد یا در فصولی که به آن احتیاجی نیست باشد
- با توجه به اینکه سد هاي زیر زمینی باید با کمترین هزینه ، بیشترین حجم مخزن و نشت کمتري را داشته باشند ، معمولا با ارتفاعی بین 3 تا 4 متر و در محلی که شیب زمین کمتر از 5% است ساخته می شوند که این خصوصیت بیشتر در دره ها یا رودخانه هاي باریک و یکدست یافت می شود.



http://i22.tinypic.com/mvspd4.gif
در مواردي شرا یط مناسب طبیعی خود مانند یک سد زیرزمینی عمل می کند و اثر سد کنندگی موانع طبیعی (مانند برآمدگی لایه نفوذ ناپذیر بستر ) می تواند نقش به سزایی در مکان یابی و صرفه جویی در هزینه ها داشته باشد.



http://i20.tinypic.com/2yuj88y.gif
علاوه بر شرایط توپوگرافی فوق زمین باید داراي خصوصیات زیر نیز باشد:
- بستر نفوذ ناپذیر به فاصله ي کمی از سطح
- لایه هاي زمین با خلل و فرج زیاد و ضخامت کافی براي ذخیره مناسب وهر چه بیشتر آب
- در سفره هاي با مصالح ریزدانه معمولا آب کافی درون فضاي خالی خاك وجود دارد ولی امکان بهره برداري از آن به خاطر کاهش آبدهی محدود می باشد
- کمترین فاصله تا محل مصرف
- عدم آلودگی آب ذخیره شده توسط فعالیت هاي انسانی
در ضمن باید مقدار نمک خاك و مقدار بارش سالانه هم مورد بررسی قرار بگیرد.وجود لایه هاي نمکی باعث شور شدن آبهاي ذخیره شده می شود . هرچند تحقیقات اخیر در آدلاید استرالیا نشان د اده است که جریان آهسته آب شیرین مخلوط کردن آن را با آب شور زیرزمینی محدود می کند.
اهمیت بررسی مقدار بارش سالانه از این جهت است که جریان به اندازه کافی داشته باشیم و سد به خطر نیفتد .
2- ساخت سد :
اولین اقدام در احداث سد حفر گودالی عمود بر راه زهکشییا بستر رودخانه است که به علت عمق کم عملیات اجرایی آن توسط نیروي انسانی انجام می شود . در آبرفت هاي ماسه اي خشک با خاصیت چسبندگی کم و مناطق شنی به علت ناپایداري شیب ها امکان فروریزي دیواره ترانشه ها وجود دارد و حفاري را با مشکل مواجه می کند با این وجود آبرفت هاي ماسه اي براي مکان سد مطلوب هستند چون سطح آب زیر زمینی براحتی در آنها دیده می شود ، با این حال با پمپ کردن سطح آب را پایین نگه می دارند.
معمولاً زمان احداث سد هاي زیر زمینی در پایان فصل خشک می باشد که سطح آب زیر زمینی پایین می باشد و عملیات اجرایی با سهولت بیشتري همراه خواهد بود.
- مصالح مصرفی در احداث سد با توجه به سه پارامتر 1- منابع قرضه موجود در منطقه 2- هزینه هاي مصرفی 3سهولت انجام کار تعیین میشود هر چند از مواد ساختمانی مختلفی براي احداث می شود استفاده کرد و تنها احتیاج به آب بند کردن دیواره ه اي سد می باشد . در ذیل به دو نمونه از مصالحی که در احداث سد استفاده شده اشاره می شود :
-1 رس متراکم شده : استفاده از رس ، روش مرسومی است که احتیاجی به نیروي انسانی ماهر ندارد . رس در لایه هایی با ضخامت کم ریخته و سپس متراکم می شود . به علت جریان آبی زیر زمی نی احتمال فرسایش سطح رس وجود دارد به همین خاطر براي محافظت دیواره از ورقه هاي پلاستیکی استفاده می شود . عملیات پرکردن ترانشه توسط وسایل متراکم کننده و با رطوبت مناسب انجام می شود . اگر ذخیره آب زیر زمینی در فصول خشک کاهش یابد امکان توسعه درز و ترك در سد و جود دارد ، به همین خاطر با احداث دیواره با ضخامت مناسب جهت نگهداري رطوبت در منطقه هسته حتی در دوره هاي خشک طولانی می توان از این مسئله جلوگیري کرد.



http://i21.tinypic.com/vwtk4h.gif
-2 ورقه هاي قیر اندود یا پلاستیکی : در این روش از یک هسته پلاستیکی براي آب بند کردن استفاده می شود که نوع پلاستیک آن معمولا پلی اتیلن است و تاجایی که به هزینه ي مواد مربوط می شود .کم هزینه ترین روش می باشد . هنگامی که از این روش استفاده می شود . باید توجه داشت که باید از مصالحی مانند گل ولاي براي اندود کردن دو طرف ورقه استفاده شود تا از ایجاد سوراخ توسط سنگ هاي تیز جلوگیري به عمل آید . همچنین براي محافظت در برابر اثرات انبساط و انقباض باید تغییرات دمایی را مورد توجه قرار داد.
در هنگام سوراخ شدن ورقه می شود ورقه پلاستیکی دیگر با یک ماده چسبنده ي مناسبی وصله کرد




http://i23.tinypic.com/24wem2e.gif

روش استفاده از ورقه هاي پلاستیک
-3 استخراج آب :
عملیات استخراج آب به دو صورت ثقلی و حفر چاه انجام میشود . اگر محل بهره برداري مردم در منقطه پایین دست سد باشد و شرایط توپوگرافی نیز فراهم باشد امکان استخراج آب از مخازن به صورت ثقلی وجود دارد.
در این روش از طریق لوله که از بدنه سد میگذرد و نیروي ثقل آب را به مناطق پایین دست هدایت می کنند .
چاهی که آب را از سد هاي زیرزمینی استخراج می کند در مخزن قرار می گیرد و براي جلوگیري از تخریب توسط سیلاب آن را نزدیک به کناره ي رودخانه ها حفر میکنند.




http://i23.tinypic.com/ipcayx.gif

بهربرداري به روش ثقلی



http://i24.tinypic.com/v7wlsp.gif

بهربرداري به وسیله چاه
نمونه هاي انجام شده در ایران :
سابقه ساخت سدهاي زیر زمینی در ایران در عصر حاضر به سال 1370 میرسد که در کهنوج کرمان یه منظور تامین آب شرب شهرکی توسط وزارت جهادسازندگی وقت انجام شد این سد که با عرض 40 متر و ارتفاع 12 متر در شیب 4% با هسته رسی ساخته شد که حجم ذخیره آن حدود 1000 مترمکعب بود .
از جمله دیگر کارهاي انجام شده می توان به موارد زیر اشاره کرد :
کوهرز دامغان که روش ساخت آن از دوقسمت ساخته شد
-1 از کف پی تا ارتفاع 4 متر به صورت دیوار چینی آجري با رویه قیرگونی شده
-2 بقیه دیوار تا سطح زمین با رس کوبیده
سد زیرزمینی تویه دوار که تا عمق 5 متر از سنگ و ملات و ادامه آن از بتن استفاده شده است و براي حفاظت از لایه ایزوگام دیوار آجري 20 سانتیمتري ایجاد گردید و در داخل مخزن سد از مصالح گراولی استفاده شد.
از موارد در حال ساخت میتوان به سدهاي در حال ساخت در ماکو در آذربایجان غربی و خرانق یزد اشاره کرد



http://i24.tinypic.com/90zz14.jpg
نتیجه گیری :
سدهاي زیرزمینی با توجه به هزینه پایین ، روش ساخت آسان ، ذخیره آب بهداشتی و مزایاي بسیاري که نسبت به سد هاي سطحی دارد و به خصوص با توجه به آب وهواي خشک ونیمه خشک ایران می تواند یک روش مقرون به صرفه و ساده براي استفاده از آب هاي زیرزمینی باشد.
امید است در کنار صرف هزینه هاي زیاد در بخش سد سازي در کشور ما ، ساخت این گونه سدها نیز بیش از پیش مد نظر قرار بگیرد.

مهدي مغربی دانشجوي کارشناسی عمران دانشگاه صنعتی شریف
پویان برومند دانشجوي کارشناسی عمران دانشگاه صنعتی شریف

منابع و مراجع :
-1 گزارش طرح بهره برداري از جریانات زیر سطحی در آبراهه هاي فصلی بند زیر زمینی تویه دوار ، مدیریت جهاد کشاورزي شهرستان دامغان .
-2 گزارش پروژه مکانیکی سد هاي زیر زمینی در منطقه خرانق ، گلزارپور ، پژوهشکده حفاظت خاك و آبخیز داري


3 -www.oas.org


4 -www.csiro.au


5 -www.unu.edu


منبع:http://moein-omran.blogfa.com/post-179.aspx