دانلود مقاله آبهای سطحی

بخشی از مقاله

آبهای سطحی
آب سطحی شامل آب باران، پساب، رودخانه دائمی و مانند آن‌ها می‌باشد. فعالیت‌های انسان می‌تواند منجر به افزایش میزان تركیبات موجود در آب سطحی شوند.به عنوان مثال، فاضلاب‌های حاوی مواد آلی كه به آب سطحی اضافه می‌شوند. بنابراین تشخیص كیفیت آب‌های سطحی و اثرات فعالیت‌های انسان بر روی كیفیت آب‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است.

منظور از كیفیت آب خصوصیات فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی آن می‌باشد. پارامتر‌های فیزیكی شامل رنگ، بو، درجه حرارت، مواد جامد، كدورت، روغن و چربی می‌باشد. پارامتر‌های شیمیایی مربوط به مواد آلی شامل BOD ( اكسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی)، COD ( اكسیژن مورد نیاز شیمیایی)، TOC ( كل كربن آلی) و TOD ( كل اكسیژن مورد نیاز) می‌باشد.

پارامتر‌های شیمیایی غیر آلی شامل شوری، سختی، PH، اسیدی بودن، قلیائیت، موادی شامل آهن، منگنز، كلراید‌ها، سولفاتها، سولفید‌ها، فلزات سنگین، نیتروژن و فسفر‌ها می‌باشد و پارامتر‌های بیولوژیكی شامل كلیفرم‌ها، كلیفرم‌های مصنوعی، پاتوژن‌های ویژه و ویروس‌ها می‌شوند]Canter, L.W., 1996[.

منابع آب‌های سطحی
منطقه 22 جزء حوزه آبریز دریاچه نمك و زیر حوزه كرج – جاجرود می‌باشد. رودخانه كرج به عنوان آبراهه اصلی زیر حوزه كل جریانات سطحی منطقه را زهكشی می‌نماید. این رودخانه از دامنه‌های جنوبی البرز و از ارتفاعات شمال كرج منشا یافته و پس از دریافت آبراهه‌های متعدد در راستای شمال به جنوب جریان می‌ یابد .این رودخانه پس از عبور از شهر كرج وارد محدوده دشت شده در راستای شمال باختری، خط جنوب خاوری جریان می‌یابد.

در طول مسیر رودخانه‌های كن واقع در منتهی الیه بخش شرقی محدوده مطالعاتی و پرندك، مسیل‌های خروجی از تهران را دریافت داشته و نهایتاً‌ از جنوب خاوری شهر تهران به رودخانه جاجرود پیوند می‌خورد.

رودخانه جاجرود نیز از بلندی‌های شمال خاوری زیر حوزه منشا گرفته و پس از دریافت مسیل‌ها و شاخه‌های متعدد در پشت سد لتیان ذخیره می‌گردد. رودخانه جاجرود پس از عبور از سد لتیان در شمال دشت ورامین از طریق بند انحرافی به مصرف كشاورزی می‌رسد. نهایتاً‌ این رودخانه به رودخانه كرج می‌پیوند و تحت نام شور از زیر حوزه خارج می‌گردد.

رودخانه كن از دیگر جریانات سطحی زیر حوزه كرج – جاجرود است كه از ارتفاعات حد فاصل رودخانه كرج و جاجرود منشأ گرفته و شمال باختری شهر تهران از طریق بند‌های انحرافی سنتی به مصرف آبیاری باغات این منطقه می‌رسد. بستر این رودخانه در حد فاصل ورود به دشت تا محل تلاقی با جاده كرج – تهران خشك بوده لیكن از این پس با دریافت پساب‌‌های شهری، جریانات مسیل‌های متعدد نظیر ولنجك و فرحزاد و كانال‌های خروجی فاضلاب تهران مجدداً‌ جریان یافته و در جنوب خاوری شهر تهران به رودخانه جاجرود ملحق می‌گردد.

رودخانه‌های كرج، جاجرود، كن و ... كه در زمره مهمترین جریانات سطحی زیرحوزه بوده و كلیه روان‌آبهای سطحی و مسیل‌های جاری در زیر حوزه را دریافت می‌دارند، در درجه اول از طریق ذوب برفهای ذخیره شده درارتفاعات جنوبی البرز و بارش‌های فصلی تغذیه شده و به‌خودی‌خود دارای رژیم طبیعی همانند دیگر جزئیات سطحی كه از ذوب برف‌ها منشأ می‌كیرند، می‌باشند [ شركت تماب ، 1359].

از زیر حوزه كرج – جاجرود سالانه جمعاً‌ معادل 85/730 میلیون مترمكعب از رودخانه‌های جاری در محدوده زیرحوزه برای تأمین مصارف كشاورزی بهره ‌برداری می‌گردد. این بهره‌برداری از طریق سد‌های مخزنی لتیان و امیر كبیر، شبكه‌های آبیاری دشت ورامین و كرج و بند‌های انحرافی سنتی و بتنی احداث شده بر روی رودخانه‌های كن، شور، سرخه حصار و همچنین نصب موتور تلمبه‌های متعدد در حاشیه رودخانه‌های مذكور صورت می‌پذیرد.

از كل حجم آب استحصال یافته از رودخانه‌ها، 4/679 میلیون متر مكعب 93% كل برداشت از آب‌های سطحی در محدوده اراضی دشتی و 45/51 میلیون مكعب معادل 7% كل برداشت از آب‌های سطحی در اراضی غیر دشتی و كوهستانی به مصرف می‌رسد.

حجم آب برداشت شده در واحد هیدرولوژیك ورامین 35/508 میلیون مترمكعب ( معادل 6/69%) و حجم آب برداشت شده در واحد‌ هیدرولوژیك دماوند برابر 02/19 میلیون مترمكعب ( معادل 6/2%) است.

عمده‌ترین رودخانه‌های محدوده طرح كه از ارتفاعات جنوبی كوه‌های البرز سرچشمه می‌گیرد، عبارتند از: رودخانه كن و ورد آورد. رژیم این دو رودخانه برفی- بارانی است.
منطقه مورد مطالعه به سه حوزه اصلی كن، ورد آورد و میانی تقسیم می‌شود.

مقدار آبدهی متوسط سالانه رودخانه كن بر اساس آمار 25 ساله معادل 2/2 مترمكعب در ثانیه و یا 4/69 میلیون مترمكعب در سال‌ محاسبه شده است. دبی سالانه رودخانه كن بین حداكثر 69/4 مترمكعب در ثانیه معادل 9/147 میلیون متر مكعب در سال تا حداقل 98% مترمكعب در ثانیه معادل 9/30 میلیون مترمكعب در سال متغیر بوده است.

تصفیه آبهای سطحی
دید کلی
آب رودخانه‌ها را نیز نمی‌توان نظیر آب سدهای مخزنی یا دریاچه‌ها مستقیما برای مصرف عموم بکار برد. در این مقاله به بررسی روشهای صحیحی قابل شرب کردن چنین آبهایی نیز می‌پردازیم. برای استفاده از هر آب سطحی لازم است قبل از برداشت ، مطالعه دقیقی در مواقع مختالف سال روی آن انجام گیرد. ترکیب آب بویژه از لحاظ تیرگی ، قدرت رسوبگذاری و درجه هیدروتیمتری ، PH ، مقدار ماده آلی و مقدار اشریشیاکولی باید بدقت مورد بررسی قرار گیرد.

این مطالعات باید روی ریزابه‌های بالا دست که رودخانه ، سد یا دریاچه از آن تغذیه می‌کنند، نیز انجام شود. مطالعه باید حداقل در یک دوره اقلیمی کامل و همچنین برای سالهای زیاد انجام شود. این مشاهدات برای تعیین صحیح روش تصفیه‌ای که باید انجام شود، لازم است. در آخر ، این مطالعات باید با بررسی دبی‌ها ،

ارتفاعهای حداکثر آب رودخانه در مواقع طغیان ، طبیعت مناطق بهره برداری صنعتی بالا دست و خطر آلودگی از پسابهای صنعتی در داخل رودخانه و غیره تکمیل شود. آلودگی‌های آبادی‌ها و صنایع ساحلی با فاصله 10 کیلومتری بالا دست آبگیر مورد بررسی قرار خواهد گرفت. مسائلی که در زلال کردن آبها مطرح می‌شود، در این مقاله بررسی می‌شوند.

ترکیب فیزیکی آب خام
ترکیب فیزیکی آب بر حسب جنس زمین‌هایی که از آنها عبور می‌کند و فصلهای سال ، متغیر است. املاح آبی که از مناطق گرانیتی یا شیستی سرچشمه می‌گیرد، از املاح آبی که از مناطق سنگ آهک عبور می‌کند، کمتر است. طغیان ، موجب افزایش تیرگی آب می‌شود.

گاهی پلانکتون‌ها وارد آْب می‌شوند و ترکیب آن را کاملا تغییر می‌دهند. اجسام موجود در آب را می‌توان به‌صورت زیر طبقه‌بندی کرد:
• اجسام محلول
• اجسام کلوئیدی
• اجسام معلق
هدف تصفیه
در تصفیه یک آب خام ، دو هدف دنبال می‌شود:
• زلال کردن آب

• خالص کردن آب از باکتری و آلوده کننده‌های ریز
در عمل زلال کردن ، سعی بر این است که ذرات کلوئیدی و معلق از اّن حذف شود. برای این کار ، آب خاک پس از تصفیه مناسب از یک توده صاف کننده عبور داده می‌شود. به منظور خالص کردن آب از لحاظ باکتریولوژی ، آب بوسیله اکسید کننده هایی نظیر کلر و اوزون به کمک دستگاههایی ، سترون می‌شود. در آخر ،

برای حذف آلوده کننده‌های ریز که در گروه اجسام محلول قرار می‌گیرند، تصفیه ای به نام تلطیف یا گوارا کردن انجام می‌شود. در نتیجه ، تصفیه ، شامل مراحل زیر است:
• زلال کردن
• سترون کردن
• تلطیف یا گوارا کردن در آخر
مشکلات نگهداری بعضی ذرات: انعقاد ، هماوری
پس از عبور آب از توده شنی ، مواد معلق آن براحتی متوقف می‌شوند.

اما در مورد ذرات کلوئیدی چنین نیست. با این حال ، اگر آبی که با ضخامت معین در بالای توده شنی پخش شده است، با سرعت کم از شن عبور کند، تحت تاثیر دیاستازهایی که میکروارگانیسم‌ها تشریح می‌کنند، یک انعقاد زیستی در سطح شن انجام می‌شود و به این ترتیب ، ذرات کلوئیدی با جذب سطحی متوقف می‌شوند.

این پدیده با تشکیل پوسته ای به نام غشای زیستی در اطراف دانه‌های شن مشخص می‌شود. ولی به محض اینکه سرعت عبور آب از میزان معینی تجاوز کند، عمل زیست شناختی به صفر می‌رسد و لازم است برای حذف مواد کلوئیدی ، آب ، تحت عملیات آماده‌سازی مقدماتی قرار گیرد. این عمیات ، شامل وارد کردن یک عامل شیمیایی به نام منعقد کننده در آب است.

در نتیجه آزاد کردن یونهای فلزی دارای بار الکتریکی مثبت ، حالت کلوئیدی از بین می‌رود. در حقیقت ، بار الکتریکی در حالت کلوئیدی منفی است. با وارد کردن منعقد کننده ، این بار خنثی و رسوب ته‌نشین شونده ای تشکیل می‌شود. این عمل ، تقریبا فوری انجام می‌شود و از علایم آن ، شکیل فولکولهای بسیار ریز است که ذرات کلوئیدی آزاد شده و اجسام معلق در آب را با عمل جذب سطحی در سطح خود جمع می‌کنند.

با انعقاد ، رنگ آب که ناشی از مواد آلی ، محلولی کلوئیدی است و همچنینی تعداد زیادی از آلوده کننده‌ها از بین می‌روند. اتصال این فولیکول‌ها به یکدیگر و تشکیل تلهای بزرگتری که به علت حجم و چگالی خود به‌سرعت سقوط می‌کنند، عملیات را کامل می‌کنند. به تلهای تشکیل شده ، فلوک گفته می‌شود. تشکیل فلوک برخلاف تشکیل فلکول‌ها به‌آرامی انجام می‌شود و حدود 20 تا 40 دقیقه طول می‌کشد. این عمل ، هماوردی نامیده می‌شود.

مشکلات ویژه ناشی از پلانکتونها
آبهای سطحی ، محل مناسبی برای انواع ارگانیسم‌های شناور و بسیار کوچکی است که پلانکتون نامیده می‌شوند. نمایندگان انواع گروههای جانوری و گیاهی در آب سطحی دیده می‌شوند. گروههای جانوری عبارتند از: آنلیدها (کرمهای حلقوی) ، سخت پوستان ، نرم‌تنان ، لاروهای مختلف ، تخمها و غیره (پلانکتون‌های جانوری). گروههای گیاهی ، عبارتند از: جلبک‌ها ، دیاتومه‌ها و غیره (پلانکتون‌های گیاهی).

اگر بعضی شرایط محیطی (بویژه دما) در یک جا جمع شود، پلانکتون‌های زیاد تولید می‌شوند که یک یا چند گونه آنها غالبند و با تکثیر ناگهانی ، مشکلات جدی و زیادی در تاسیسات تصفیه بوجود می‌آورند.

دیاتومه‌ها ، بویژه به‌سرعت یک غشای ژلاتینی روی شن صافی ایجاد و عملا عبور آب را متوقف می‌کنند. با وسایل مکانیکی می‌توان تا حدی قسمت عمده ای از پلانکتون‌های گیاهی را حذف کرد. برای این کار ، می‌توان از توده صاف کننده که ذرات تشکیل دهنده آن ، درشت‌تر از ماسه ای است که در صافی‌ها بکار می‌رود (اولین صافی در تاسیسات تصفیه آهسته) و یا از اَلکلهای بسیاری ریزی کمک گرفت. این وسایل ، برای پلانکتون‌های جانوری کمتر موثرند.

وسایل شیمیایی که با توجه به ترکیب شیمیایی آب انتخاب می‌شوند، نتیجه بهتری ارائه می‌دهند. به این ترتیب است که پیش کلرزنی مربوط به تصفیه ذرات ریز ، موجب از بین بردن کامل پلانکتون می‌شود و نابودی جلبکهایی که در حوضچه‌های روباز ظاهر می‌شوند، با استفاده از مس سولفاتی که به منعقد کننده افزوده می‌شود امکانپذیر است. در هر حال ، دخالت آزمایشگاه برای بررسی این مساله ضروری است.

مشکلات ناشی از آلوده کننده کوچک
آلوده کننده‌های کوچک ، اجسامی هستند که متاسفانه حضور آنها به حالت محلول در آبهای سطحی ، به‌علت ریختن زباله‌های فعالیتهای مختلف خانگی ، کشاورزی و صنعتی فراوان شده است. این زباله‌ها را جهان نو وارد چرخه طبیعی آبها کرده است و بعضی از آنها در دراز مدت برای انسان اثر سمی دارند.

از این آلوده کننده‌ها تمیز کننده ها ، فنل‌ها ، هیدروکربن ، زباله‌های صنایع شیمیایی و دارویی و تمام مشتقات آب کلردار ناشی از صنایع کلر ، حلالهای کلردار ، ساخت و استفاده از آفت کشها ، علف کشها ، ساخت مواد پلاستیکی ، روغن‌های جلا ، رنگها و غیره را می‌توان نام برد.
به‌علاوه ، گاهی ممکن است که سترون کردن با کلر ، موجب ایجاد مشتقات آلی کلردار شود. چنین مشتقاتی هنگامی ظاهر می‌شود که محل برداشت آب خام در رودخانه و در پایین‌دست ایستگاه تصفیه آبهای مستعمل که در آنجا عمل کلرزنی قبل از ریختن زباله‌ها صورت گرفته است، باشد.
طراح بهره بردار ، باید متوجه اهمیت آلوده کننده‌های کوچک باشند و تاسیسات لازم را برای مقابله با این اجسام ، در صورت مشاهده آنها ، در اختیار داشته باشند یا اگر احتمال ظهور این آلوده کننده‌های کوچک در آینده وجود دارد، باید زمینه‌های لازم را برای تصفیه تکمیلی پیش‌بینی کند.

روشهای مقابله با نقش زیانبار آبهای سطحی
نگاه اجمالی
فرسایش ناشی از آبهای جاری بخشهای مهمی از زمینهای کشاورزی را تخریب می‌کند. بطور کلی هر جا که خاک دستی یا محافظت نشده وجود داشته باشد، شدت فرسایش به مراتب بیشتر می‌شود. خاکریز راهها ، سطح حفاریها ، محل تجمع باطله‌های معدنی و زمینهای کشاورزی شخم زده ولی کاشته شده مثالهایی شخصی در این مورد است. فرسایش بستر و دیوار رودخانه باعث خالی شدن اطراف و زیرسازه‌هایی چون راهها و پلها و دامنه‌های مشرف به رودخانه‌ها گردیده و نهایتا گسیختگیهایی به همراه خواهد داشت.

رسوبگذاری نیز یکی از آثار مهم فرسایش آبهای سطحی است. رسوبگذاری شدید ، مخصوصا در آب و هواهای خشک که بارندگیهای تند و کوتاه داشته و زمین بدون پوشش گیاهی است، باعث مسدود شدن مسیر جریان و افزایش خطر وقوع سیل ، پر شدن مخازن سدها و کانالهای آبیاری و کشاورزی ، آلوده شدن آبها و ایجاد خطر برای آبزیان می‌شود.

در مواردی نیز رسوب بیش از حد ، مسدود شدن ورودی بنادر و خلیج‌های دهانه‌ای را به همراه داشته است. رسوبگذاری در مخازن سدها ضمن کاهش ظرفیت سد ، از عمر مفید آنها نیز می‌کاهد. مثال شخصی در این مورد پر شدن زودرس مخزن سد سفید رود از رسوبات است که در سالهای اخیر کوششهایی جهت رسوبزدایی از آن به عمل آمده است.

روشهای مقابله با سیل
برخی از مهمترین تمهیداتی که برای مقابله با سیل اعمال می‌شود عبارت است از :
به منظور مقابله با سیل قبل از هر چیز باید نقشه‌های ریسک و خطر سیل برای منطقه مورد نظر تهیه شود. به این منظور دشت سیلابی به مناطق مختلفی که هر یک دارای درجه‌ای از احتمال سیل گرفتگی است تقسیم می‌شود. در برنامه‌های توسعه و شهرسازی ،

مناطق دارای ریسک و خطر زیاد محافظت شده یا حداکثر جهت کشاورزی یا احداث پارک و فضاهای باز در نظر گرفته می‌شود. ساختمانها باید در مناطق مرتفعتر و دارای خطر کمتر احداث شود. در کلیه برنامه ریزیها باید نقش توسعه شهرسازی در افزایش تواتر و سطح سیلابهای آتی مورد توجه قرار گیرد.
• ایجاد بندها و دایکهایی برای نگهداری و ذخیره آب سیلاب در مورد بسیاری از شهرهای دارای رشد سریع بکار گرفته می‌شود. این روش ضمن پرهزینه بودن عاری از ریسک نیست.

• مستقیم و هموار کردن مسیر رود و پوشاندن سطح داخلی آن ، راه حلی است که اغلب در رودهای کوچک و جهت افزایش سرعت جریان و کاهش صدمات ناشی از فرسایش اجرا می‌شود. البته این روش صرفنظر از محدودیتهای اجرایی و لطمه‌هایی که به زیبایی محیط می‌زند، ضمن افزایش جریان در پایین رود ، خطر وقوع سیل در آن نقاط را افزایش می‌دهد.

• طراحی مناسب پلها و روگذرها ، به نحوی که گنجایش عبور تمام آب در اوج سیلاب را داشته باشد، بدون آنکه سرریز شوند. بررسیها نشان داده است که یکی از علل مهم ایجاد سیل دوم مرداد ماه 1366 در گلابوره شمیران که خسارت جانی و مالی قابل توجهی به همراه داشت، ظرفیت ناکافی دهانه پلها در روی رودخانه گلابوره و تجاوز ساختمانها به حریم رود بوده است.

• به نظر می‌رسد که سدهای کنترل سیلاب که در بالای رود ساخته می‌شود به عنوان مخازن ذخیره‌ای بکار می‌رود، موثرترین سازه‌ها برای محافظت از سیلاب است. این سدها اغلب چند منظوره‌اند و اغلب برای تامین آب و برق ، تنظیم آب رودخانه و جلوگیری از طغیان آن و بالاخره مقاصد تفریحی استفاده می‌شوند.

• در بسیاری موارد ، تخریب ناگهانی سدها یا مخازن خود موجب جاری شدن سیلهای عظیم شده است. به عنوان مثالی در این مورد می‌توان از گسیختگی دیواره مخزن بالدوین هیل واقع در لوس آنجلس آمریکا در سال 1963 را نام برد که ضمن از دست رفتن سازه ، خسارت جانی و بیش از 10 میلیون دلار خسارت مالی به همراه داشت.