بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي ، محاسبه و طراحي پوشش داخلي کانالهاي پايدار
چکيده
مقاله حاضر دربرگيرنده نتايج طرح تحقيقاتي بررسي کانالهاي پايدار بـا پوششـهاي مختلـف همچون پلي مرها، گابيون بندي ها و پوشش با خاک متراکم و پوشش بتني کانالها و مزايا و معايب هر کدام مي باشد. بمنظور يافتن چنين پوشش مناسب و اقتصادي با احداث تعـدادي کانال خاکي با مقطع ثابت مثلثي شکل ، سه نوع پوشش از نظر ميزان و سرعت نشـت آب در کانال و همچنين پايداري پوشش در مقابل جريان آب مورد مقايسه قرار گرفته اند. سه نـوع پوشش شامل کانال با پوشش بتني ، کانال با پوشش خاک متراکم ، کانـال بـا پوشـش خـاک بستر طبيعي (بدون تراکم ). نتايج آزمايشات نشت با روش حوضـچه اي و بررسـي اسـتحکام پوشش در صحرا در مقابل جريان جت آب نشان داده است که کانال با پوشش بتني بيش از
٩٨.٧ درصد دبي نشت را نسبت به کانال شاهد کاهش مي دهد و پوشـش بتنـي ، فرسـايش جداره کانال را به حدود صفر نسبت به کانال شاهد کاهش داده است .
واژه هاي کليدي : پوشش کانالها ، بتن ، نشت ، فرسايش ، رسوب
مقدمه
در کشور ايران با توجه به شرايط اقليمي خشک و نيمه خشک و کمبود آب ، کـاربرد صـحيح آب موجود و جلوگيري از تلفات آن در کشاورزي اهميـت بسـيار دارد. يکـي از راههـاي جلـوگيري از اتلاف آب و در نتيجه صرفه جوئي در مصرف آن ، بالابردن راندمان آبيـاري از جملـه بـالابردن رانـدمان انتقال است . بدين منظور با پوشش نمودن کانالهاي خاکي مي توان ٨٠ تا٦٠ درصد تلفات نشت آب را کاهش داد و راندمان انتقال را بالا برد (بزاز،١٣٧٠).
روش هاي طراحي کانالهاي خاکي و فرسايشي به صور زير انجام مي شود:
ـ طراحي کانال با استفاده از حداکثر سرعت مجاز
ـ طراحي کانال با استفاده از نيروي برشي مجاز (٢٠٠٢,.Roni et al -٢٠٠٣,Ahmadi).
در طراحي کانالهاي پايدار مي توان روش هاي طراحي Blench ــ روش طراحـي -Simon
Albertson و طراحي کانالهاي پايدار با استفاده از نيروي برشي را به کار برد (بهار،١٣٨٢).
پوشش هاي متداول به چهار دسته پوششهاي سـخت ، خاکهـاي کوبيـده ، پوششـهاي غشـائي مخفي و پوششهاي غشائي آشکار تقسيم مي شوند. يکي از روشهاي پوشش کانالها، قليائي کردن خاک مي باشد (بزاز، ١٣٧٠ ). روش ديگـر از روشـهاي پوشـش کانالهـا پوشـش بتنـي کانالهاسـت کـه بايـد موارد زيرسازي رگلاژ بستر، پوشش کانـال ، کيفيـت مصـالح سـنگي دانـه بنـدي مصـالح مصـالح ريزدانه (ماسه ) استفاده از مواد مضاف و پايداري (دوام ) بتن در آنها لحاظ گردد (نشريه ١٣٧٣،١٠٨). از انواع گوناگون سيستم هاي سازه اي که در پوشش کانالها در سالهاي اخير در سـطح جهـان گسـترش يافته و در مقياس وسيع با موفقيت اجرا شده ، سازه هاي توريسـنگي (گـابيوني ) مـي باشـد. کـه از دو مصالح اصلي يعني سنگ و توري هاي فلزي تشکيل يافته اند (جوان وهمکاران ،١٣٧٣ - ١٩٨٥، Macca Ferri Gabions). از روشهاي ديگر پوشش کانالها، پوشش توسط پليمرهاسـت . ورقـه هـاي پليمـر بـه عنوان يک لايه نفوذناپذير بر روي انواع بسترها قرار گرفته و مانع از هدررفتن سيالات ذخيره شـده در مخازن يا در حال انتقال در کانالها مي گردد. ماده اصلي تشکيل دهنده اين پليمرها، پلي اتيلن سنگين
(HDPE) است . در تحقيق حاضر پوشش کانالهاي آبياري بـا پوشـش بتنـي و خـاک متـراکم مـورد بررسي قرار گرفته است .
علل نشت در کانالهاي خاکي
عوامل متعددي در ميزان نشت از کانالها تأثير مي گذارند که بطور کلي به سه گروه زير دسـته بندي مي شوند:
الف ) خصوصيات فيزيکي و شيميائي خاک بستر کانال
ب )خصوصيات هندسي مقطع کانال و عمق آب زيرزميني
ج ) ميزان ذرات معلق در آب ، سرعت آب در کانال ، طول مـدت بهـره بـرداري ، درجـه حـرارت ، فشـار بارومتريک و فاکتورهاي بيولوژيگي و غيره . (بزاز،١٣٧٠- ١٩٨٦، Bouwer ).
روش اندازه گيري ميزان نشت در کانالها
براي اندازه گيري ميزان نشت از کانالها در صحرا روشهاي مختلفي وجود دارد. يکي از روشـها که در اين تحقيق مورد استفاده قرار گرفته است ، روش حوضـچه اي (آب ايسـتي ) مـي باشـد. در ايـن روش يک قسمت از کانال را انتخاب و دو انتهاي آن را مسدود مي کنند. سپس حوضچه تا کمي بالاتر از عمق بهره برداري پر از آب شده و توسط شاخصي که در وسط حوضچه نصـب مـي گـردد، سـرعت نشت آب به داخل خاک جداره کانال اندازه گيري مي شود. پس از آن منحني تغييرات شدت نشت بـا زمان ترسيم و با اندازه گيري متوسط عرض تراز سطح آب در عمق بهره برداري و بدست آوردن شدت نشت در آن عمق از روي منحني ، دبي نشت با استفاده از رابطه زير محاسبه مي گردد (بزاز،١٣٧٠ ).
در اين رابطه Qs = دبي نشت (m.day.m٣)،T = متوسط عـرض بـالاي سـطح آب در عمـق بهـره برداري (cm)،Dy.dt = شدت نشت آب در عمق بهره برداري (cm.hr)
مواد و روشها
پس از انجام آزمايشات فيزيکي ، شيميايي و مکانيکي خاک بر روي نمونه هـاي تهيـه شـده از زمين طرح مشخص شد که بافت خاک در سيستم طبقه بندي يکنواخت لـوم شـني يـا شـن لـومي و ph خاک در حدود ٨.١ و Ec آن بين ٠.٦١٤ تا ١.٦٢ ميلي موس برسانتي متر متغير است . سه کانال مثلثي به طول ١٥ متر و با فاصله ٣.٥ متر از يکديگر با شيب جداره ١ (عمودي ) به ٢ (افقـي )، شـيب کف ٠.٠١٥ و عمق ٤٠ سانتي متر احداث گرديد. به منظور دخالت دادن مسئله تکـرار در آزمايشـات ، طرح کانالها بصورت حوضچه هاي ٥ متري درآمد، پوشش در هر کانال بصورت سه تيمار و سـه تکـرار
به طور متناوب در طول به صورت زير به اجرا درآمد:
تيمار اول : کانال با پوشش بتني (تيمار B)
تيمار دوم : کانال با پوشش خاک متراکم شده (تيمار C)
تيمار سوم : کانال شاهد (تيمار O)
بدين ترتيب کانال شماره ١ در طول ٥ متر اول توسط استادکار با پوشش بتني بـا ضـخامت
٥ سانتي متر با عيار سيمان m٣ .kg ٢٥٠ و بـا شـابلون گـذاري در فواصـل ٢ متـري بـا شـيب کـف
٠.٠٠١٥ احداث شد. اين تيمار که تيمار (B) بوده در کانال دوم در مقطع وسط و در کانـال سـوم در مقطــع انتهــائي صــورت گرفــت . بــتن ريــزي بــر اســاس طــرح اخــتلاط اســتاندارد BS انجــام گرفت (نشريه ١٣٧٣،١٠٨) .
تيمار دوم (تيمار C) نيز در کانالها به صورت متناوب اجرا شـده ، در ايـن تيمـار ابتـدا جـداره کانال با استفاده از بيل زير و رو شد و پس از برداشت لايه شني موجود به ضخامت ٢٠ سانتي متـر بـا خاک لوم که از منطقه ديگر حمل شده بود، جايگزين و با غلطک متراکم شد. تيمار سـوم (تيمـار O)
نيز در طول هر سه کانال به همان صورت که کارگر حفر کرده بوده باقي ماند و فقط توسط شـابلون و بيل دقيقاً رگلاژ شد.
پس از انجام مراحل پوشش ، آب بندهاي خاکي ، با استفاده از غلطک به فواصل ٥ متر در طول کانالها و در حد و مرز و پوششها احداث با کشيدن نايلون ضخيم روي آنها و يک لايه ملات تثبيت شد و نشت از اين آب بندها کنترل گرديد. سپس حوضچه هاي کانالها پر از آب گرديد و با نصـب شـاخص در وسط هر حوضچه اندازه گيري هاي مربوط به آزمايش نشت آغاز شد.
قرائت ها ابتدا هر يک ربع ساعت به ربع ساعت و پس از آن هر نيم ساعت تا يـک سـاعت بـه يک ساعت تا ٢٢ ساعت براي هر روز صورت گرفت . به منظور بررسي نسبي وضعيت اسـتحکام جـداره کانالها، آزمايش فرسايش به روش برقراري جريان آب از شيلنگ بر روي جداره هاي هر سه تيمـار بـه مدت نيم ساعت انجام شد. نتايج آزمايشات نشت
نتايج بدست آمده در اين تحقيق نشان مي دهد که ميزان نشت در کانالهـاي تيمـار ”B“ در مقايسه با تيمار ”O“ بيش از ٩٨.٧ درصد کاهش يافته است . براي بررسي اين نتايج ، ابتدا شدت نشت تيمارها و تکرارها محاسبه شد و سپس با داشتن رکوردگيري هر تيمار و هر تکرار منحني هاي نشـت تجمعي برحسب زمان (شکل )، منحني هاي تغييرات عمق برحسـب زمـان (شـکل ٢) بـراي سـه روز ترسيم شد.
