بخشی از مقاله
چکیده
در هنگام مطالعه، طراحی، اجرا و حتی در مرحله بهره برداری و نگهداری شبکه های آبیاری و زهکشی همواره با مشکلات و موانعی روبرو هستیم؛ که صرف هزینه، اتلاف زمان، عدم حصول نتیجه مطلوب و درنهایت عدم تحقق هدف نهایی که صرفه جویی در مصرف آب نسبت به شیوه های سنتی و غیر فنی است؛ از جمله آنها می باشد و در بیشتر موارد نه تنها حصول این اهداف میسر نمی شود؛ بلکه موجب صرف هزینه های اضافی می گردد.
در این تحقیق سعی شده که عوامل موثر در تلفات از کانال های بتنی شناسایی و میزان اهمیت هر یک از آنها تعیین گردد؛ به این منظور از روش تحلیل سلسله مراتبی که با بهرهگیری از دانش تصمیم گیرندگان به حل مسایل مختلف تصمیم گیری کمک می کند؛ استفاده شده است. در نهایت سعی شده با توجه به نظر کارشناسان مختلف، پژوهشهای انجام شده، دستورالعملها و تجربه های میدانی راهکارهایی جهت رفع این مسایل ارایه گردد.
کلمات کلیدی: تلفات آب، روش چند معیاره،کانال بتنی
مقدمه
در کشورهای کمباران از جمله ایران، موضوع تامین آب، همواره یکی از مهمترین مشکلات بوده است. امروزه برای انجام پروژهها و طرحهای آبی و تولید محصولات یا افزایش آن، انتقال آب باید بر اساس یک راندمان قابل قبول انجام پذیرد. سیستمهای آبیاری با این هدف طراحی میشوند؛که آب مورد نیاز را با حداقل تلفات تامین نمایند. تلفات آب ممکن است؛ به دلیل نفوذ آب در جدار کانالها، رواناب سطحی، تبخیر و امثال آن باشد.
کانالهای آبیاری به عنوان یکی از مهم ترین بخشهای شبکه آبیاری و زهکشی، نقش موثری در کاهش تلفات و بالابردن راندمان انتقال آب دارند. نهضت سدسازی و ایجاد شبکه های آبیاری و زهکشی، از اواسط قرن بیستم در بیشتر کشورهای جهان انجام گرفته است؛ به عبارت دیگر هر جا امکان مهار آب وجود داشته احداث سد و شبکههای آبیاری و زهکشی شاخص بوده است. قرار گرفتن در کشوری کم آب از طرفی و عدم بررسی دقیق تمام معیارهای تلفات آب در کانالها و سهم هریک در تلفات از سوی دیگر بیانگر ضرورت انجام این تحقیق است.
هدف از انجام این تحقیق، بررسی فاکتورهای موثر در تلفات از کانالهای آبیاری و زهکشی بر اساس میزان اهمیت هر یک از عوامل است؛ در واقع هریک از عوامل موثر در تلفات از کانالهای آبیاری و زهکشی ارزش گذاری خواهند شد؛ دراین راستا از روش چند معیاره بهره خواهیم گرفت. با روش تحلیل سلسله مراتبی عوامل موثر در تلفات آب از کانالهای آبیاری و زهکشی بر اساس اهم و مهم مشخص میشوند.
در زمینه پوشش شبکههای آبیاری و زهکشی و کانالها و بررسی تلفات در آنها به روشهای مختلف از گذشته تا کنون فعالیتهایی صورت گرفته است؛که در زیر به اختصار به تعدادی از آنها اشاره میگردد: سیاهی و باغبانزاده به ضخامت و نحوه اجرای فیلتر شنی در بستر پوشش و نحوه بارباکانگذاری در کف بدنه کانالهای آبیاری در اراضی شالیزاری شبکه سفیدرود گیلان پرداختند و درباره محدودیتهای اجرای سیستم و ضرورت نگهداری از آن بحث نمودند.طرح آبیاری و زهکشی سفیدرود گیلان به صورت مجموعه وسیعی از سد و شبکه آبیاری و زهکشی قسمت عمده ای از دشتهای گیلان و فومنات واقع در بخش غربی دریای خزر با مساحت ناخالص شالیزاری 189833 هکتار را زیر پوشش قرار داده است.
طول کانالهای اصلی و درجه یک ساخته شده 428 کیلومتر بوده که بیشتر با پوشش بتنی و مقطع ذوزنقه ای میباشد. کانالهای درجه دو اصلی و فرعی با طول 762 کیلومتر با ظرفیت کمتر از 1/2 متر مکعب در ثانیه به شکل پیش ساخته با مقطع نیم دایره سوار بر پایه و زین می باشند.از آنجا که جنس خاک اراضی شالیزاری دشت گیلان به خصوص در اعماق اولیه بیشتر ریزدانه رسی می باشد؛ بالا بودن سطح آب زیرزمینی و شیب کم دشت منجر به ایجاد شرایط لجنی و خاک اشباع شده در اراضی شالیزاری گردیده است.
به لحاظ شرایط اشباع خاک اراضی شالیزاری حتی بعد از فصل آبیاری و پتانسیل محدود زهکشی زیرپوشش بتنی شامل: فیلتر شنی بستر و بارباکان به منظور جلوگیری از شکستگی بتن پوشش کانال ناشی از نیروهای زیرفشار حاصل از اختلاف بار هیدرولیکی بین سطح آب زیرزمینی تا کف کانال را الزامی می نماید. سیاهی و باغبان زاده - 1383 - به معرفی، ضرورت کاربرد و محدودیتهای سیستم زهکشی زیرپوشش کانالهای آبیاری پرداخته است.
سالمی و سپاسخواه - 1385 - به اصلاح معادلات تجربی نشت آب از کانال در منطقه رودشت اصفهان پرداختند؛ ایشان مقادیر تلفات آب در تعدادی از کانالهای خاکی منطقه رودشت اصفهان را اندازهگیری کرده و سپس مقدار نشت آب با آنچه که از طریق معادلات تجربی تخمین زده شد را مقایسه کردند. به منظور اندازهگیری تلفات آب، تعدادی کانال خاکی در مناطق جمبزه، شریفآباد، زیار، شاطور، قلعه عبداالله، مادرکان، سیریان، قمیشان و سیچی - با سه بافت خاک سبک، متوسط و سنگین - انتخاب گردید.
اندازهگیری تلفات آب به روش جریان ورودی خروجی صورت پذیرفته و برای اندازهگیری سرعت جریان آب از میکرو - مولینه استفاده شد. برای تخمین مقدار نشت آب از کانالها معادلات تجربی اینگهام2، دیویس و ویلسون3 ، آفنگندن4، موریتس5 مولس ورث و ینی دومیا 6و روش میسرا 7به کار گرفته شد. معادلات رگرسیون خطی بین مقادیر نشت آب اندازهگیری شده و نشت آب محاسبه شده از معادلات تجربی اولیه و پس از اصلاح، به دست آمده و مشاهده گردید؛که این روشها مقدار نشت را کمتر از واقعیت تخمین میزنند.
بعد از اصلاح معادلات ملاحظه گردید؛که معادلات اینگهام و موریتس بالاترین ضریب تشخیص را داشته - %96 - و شیب خط نزدیک به واحد است؛ ضمن اینکه مقدار عرض از مبدا نیز ناچیز میباشد. همچنین روشی که در منطقه مورد مطالعه، قابل استفاده است؛ روش میسرا با ضریب تشخیص - - %83 و شیب خط نزدیک به واحد می باشد. بدین ترتیب ضرایب معادلات تجربی نشت برای شرایط منطقه مورد مطالعه اصلاح شده و مناسبترین معادله تجربی نشت نیز تعیین گردید. قبادیان و خلج ، به برآورد عددی مقدار نشت از کانالهای خاکی منطقه نازلو ارومیه و اصلاح ضرایب روابط تجربی، برآورد نشت پرداختند.
در این تحقیق مدلی کامپیوتری نوشته شده است؛که میزان نشت از کانالهای خاکی به هر مقطع دلخواه را با حل عددی معادله عمومی جریان آب در خاک همگن اشباع در شرایط همسان و غیرهمسان با روش احجام محدود و الگوریتم گوس سایدل محاسبه میکند. موقعیت خط نشت آزاد با روش شبکه تغییر شکل یافته به همراه سعی و خطا تعیین میگردد. همچنین میزان نشت با استفاده از رابطه دارسی و با کمک مقادیر بار آبی محاسبه شده در گرههای مرزی محاسبه میشود. به منظور بررسی دقت مدل از نقطه نظر برنامهنویسی، مقدار دبی نشت و مکان هندسی خط نشت آزاد از یک کانال با مقطع دایرهای شکل با نتایج روش تحلیلی نگاشت کانفرمال مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد؛ مکان هندسی خط نشت آزاد و عرض نشت در هر دو روش بر هم منطبق میباشند. همچنین با افزایش فاصله سطح آب زیرزمینی از بستر کانال، اختلاف دبی نشت بین دو روش کمتر می شود .
علاوه بر این به منظور واسنجی مدل دو کانال به نامهای لولهام و شیخ سرمست در منطقه نازلو ارومیه انتخاب شد و مقدار تلفات آب در این دو کانال با اندازهگیری صحرایی برآورد گردید. همچنین نتایج آزمایش نفوذ پذیری با بار افتان نشان داد؛ مقدار ضریب نفوذپذیری بستر نهرهای لولهام و شیخ سرمست به ترتیب 3/5 و 1/77 متر بر روز میباشد. سپس با وارد کردن مختصات مقطع عرضی کانال و ضریب نفوذپذیری بستر کانال بهعنوان تنها دادههای ورودی به مدل مقدار نشت محاسبه شد؛که با مقدار بهدست آمده توسط آزمایشهای صحرایی اختلافی کمتر از 5 درصد را نشان میدهد.
پس از اطمینان از دقت مدل با استفاده از نتایج اجرای مدل، ضرایب چهار رابطه تجربی برآورد نشت برای نهرهای لولهام و شیخ سرمست اصلاح گردید. بهراملو - 1390 - ، به ارزیابی تلفات نشت در کانالهای آبیاری با پوشش سنگی در مناطق سردسیر پرداخته و تاثیر آن بر ذخایر منابع آب را مورد بررسی قرار داد. ویدر استان همدان با اقلیم نیمه خشک سرد که %40 پوشش کانالهای آبیاری از نوع سنگ و ملات می باشد؛ میزان نشت آب از کانالها را مورد ارزیابی قرار داده است.
برای این منظور ابتدا 6 مورد از این کانالها به طول 15/25کیلومتر انتخاب، مشخصات فنی آنها تعیین و مقادیر نشت آب به روش حجم ورودی- خروجی اندازه گیری شد. بر اساس نتایج مقدار نشت آب از کانالهای انتخابی بین 0/24 تا 0/65 و بطور متوسط 0/34 مترمکعب در متر مربع در روز معادل %20 تلفات از پوشش بتنی منطقه تعیین گردیده است.همچنین در زمینه تحلیل سلسله مراتبی، پژوهشهایی صورت گرفته است؛ در واقع میتوان گفت: فرآیند تحلیل سلسله مراتبی یکی از جامع ترین سیستمهای طراحی شده برای تصمیم گیری با معیارهای چندگانه است؛ این روش کاربردهای وسیعی در زمینه های مختلف مهندسی و مدیریت داشته که از آن جمله میتوان کاربرد آن را در مدیریت جامع حوضه آبخیز، برنامه ریزی منابع آبی، ارزیابی خطر زمین لغزش، تعمیر و نگهداری راه را نام برد.
