بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به اینکه یکی از راههای اتلاف آب و به خطر افتادن ایمنی و پایداری سد ، نشت از بدنه و تکیه گاههای این سازهها میباشد، بحث کنترل نشت همواره از دغدغههای مهندسین سدساز بوده است. سد خاکی شاهقاسم در اواسط دهه هفتاد شمسی در استان کهگیلویه و بویراحمد بر روی چشمههای شاهقاسم در حدود 15کیلومتری جنوب شهر یاسوج به بهره برداری رسیده است، که میزان نشت و فرار آب آن قابل توجه می باشد بطوریکه اراضی پایین زه دار شده اند.
هدف این تحقیق تعیین مسیرهای احتمالی فرار آب سد موردنظر با استفاده از ماده ردیابی پتاسیم پرمنگنات است. پس از انجام دو آزمایش ردیابی محل احتمالی نشت آب در نزدیکی پیزومتر BX4 تعیین گردید و دو مسیرهای احتمالی از پیزومتر BXB شروع و به سمت پیزومترهای SP10 و SP16 است. بهتر برای اطمینان بیشتر آزمایش ردیابی با ماده ردیابی جدید تکرار شود.
-1 مقدمه
سدها از جمله سازههایی هستند که به منظور ذخیره آب و از ابزارهای لازم برای نیل به توسعه پایدار صنعتی، کشاورزی و گردشگری میباشند. با توجه به اینکه یکی از راههای اتلاف آب، نشت از بدنه و تکیهگاههای این سازهها میباشد، بحث کنترل نشت همواره از دغدغههای مهندسین سدساز بوده است
نشت از بدنه و تکیهگاههای یک سد خاکی بعنوان یک نیروی محرک پایداری عمل میکند و چنانچه کنترل نشود در درازمدت باعث فرار آب و مشکلات متعدد دیگری همچون زیرشوئی درونی یا پایپینگ1 شود.
در روشهای ردیابی از عناصر و مواد موجود در آب - به صورت طبیعی و مصنوعی - به عنوان ردیاب در بررسی خصوصیات و چگونگی حرکت آبها استفاده میشود. ردیابی به منظور تخمین سرعت و الگوی جریان در مسائل آبهای زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد.
سد خاکی شاهقاسم که در اواسط دهه هفتاد شمسی به بهره برداری رسیده است. بدلیل پاره ای از مشکلات - طراحی، اجرا و پایش - بنا بر مشاهدات صحرائی، میزان نشت و فرار آب آن قابل توجه می باشد بطوریکه اراضی پایین زه دار شده اند. با توجه به آنچه در کلیات موضوع توضیح داده شد، نشت از بدنه و تکیهگاههای یک سد پایداری آن را به خطر میاندازد. سد شاهقاسم در جنوب شهر یاسوج و مشرف بر قسمتهای سرآبتاوه و.... قرار دارد.
نشت از این سد موردنظر به مرور زمان در اثر پدیده زیرشوئی تخریب میشود و باعث ویرانی قسمتهای ذکر شده شهر یاسوج و خسارت زیادی به بخش کشاورزی و صنعت این شهر که در پاییندست این سد قرار دارند، میشود. پس باید تمهیدات لازم جهت پیشگیری از خطر احتمالی صورت گیرد. مسئله دیگر این است که نشت از این سد بیش از حد مجاز است تا جایی که در سالهای قبل شاهد خشک شدن قسمتهای زیادی از این سد بودیم. پس کارایی سد موردنظر در اثر این نشت خیلی از کارایی خود را از دست داده است.
یکی از دقیق ترین روش تعیین الگوی حرکت جریان و تعیین خصوصیات جریان از درون ساختار سد های خاکی استفاده از تکنیک ردیابی می باشد . هدف عمده این پژوهش، مطالعه جریان نشتی با استفاده مواد ردیابی از درون بدنه، پی و تکیه گاههای سد خاکی شاقاسم در شرایط فعلی می باشد.
-2تاریخچه پژوهش
نخستین آزمایش ردیابی ثبت شده در تاریخ به بیش از 1900 سال پیش باز میگردد. در این آزمایش از خردههای کاه برای پی بردن به سرچشمه رودخانهای در اردن استفاده شد. به طور خلاصه در بررسی نشت و فرار آب، از تکنیک های ردیابی در تعیین نقاط دارای پتانسیل نشت، جهت و مسیرهای احتمالی فرار آب، بررسی نحوه ارتباط هیدرولیکی مخزن سد با منابع آب مجاور تعیین سرعت و الگوی جریان آب، تعیین بده نشت آب و در نهایت ارایه یک مدل مفهومی سامانه جریان آب زیرزمینی استفاده می شود.
تاکنون ردیابهای متعددی بمنظور کاربرد در مسائل جریان آبهای سطحی و زیر سطحی بکار برده شدهاند. رایجترین آنها ردیابهای رنگی فلورسنتی2 میباشند زیرا براحتی قابل تهیه بوده و طرز استفاده و کاربرد آنها نسبتاً سادهتر از سایر ردیابها میباشند. مزیت مهم دیگر ردیابهای رنگی قابلیت تشخیص بسیار زیاد آنها حتی در غلظت های بسیار کم می-باشد، بطوریکه در مقایسه با سایر ردیابها تا 100 درجه رقیقتر قابل تشخیص میباشند .
میزان سمی بودن ردیابها یکی از نکات ظریف و مهم در کاربرد آنها میباشد. یک طبقهبندی از میزان سمیت ردیابها را در اختیار محققان قرار داد. بر اساس گزارش اسمارت و لایدلو دو ردیاب تینو پال3 و رودامین دارای کمترین سمیت میباشند.[4] رئیسی و کمالی در سال 1378 به منظور بررسی خاصیت آببندی سازند گچساران در سد سیمره از ماده رنگی اورانین استفاده کردند و رفتار دوگانه این سازند در سطح و در عمق مورد بررسی قرار گرفت. رئیسی و اسدپور سال 1379 با تزریق ماده رنگی رودامین-بی وضعیت هیدروژئولوژی سازند آسماری مورد مطالعه قرار دادند و مدل حرکت آب در این سازند مورد تحلیل قرار گرفت
در مطالعات سد تنگاب که توسط دانشگاه شیراز صورت گرفت، به منظور بررسی دقیق پتانسیل آب بندی سد دو مرحله ردیابی رنگی در منطقه صورت گرفت. یکی توسط رئیسی و اسدی در سال 1377در تکیهگاه راست با استفاده از ماده رنگی اورانین که نتایج حاصل از مطالعات هیدروژئولوژی را تایید کرد و دیگری رئیسی و طلایی در سال 1378 در تکیهگاه چپ با استفاده از ماده رنگی رودامین- بی که وجود سامانه مجرایی در محل سد را تشخیص دادند.
نوسیر و همکاران - - 2002 یک مطالعه ردیابی جامعی بر روی سد کافرین در کشور اردن انجام دادند. بر اساس آزمایشهای انجام گرفته و نتایج تجزیه شیمایی نمونه های برداشت شده، نوسیر و همکاران پیشنهاداتی همچون تعبیه سیستم زهکشی در پنجه سد، تزریق در تکیه گاه و بدنه سد و ایجاد پتوی رسی در بالادست سد را پیشنهاد کردند.
صدقی اصل و همکاران - - 1389 به بررسی چگونگی حرکت مواد ردیابی درون زهکش های سنگریز در مقیاس آزمایشگاهی پرداختند و سرعت های متوسط و حداکثر جریان را برای شرایط مختلف تعیین کردند.[6]
-3مواد و روشها
سد خاکی شاهقاسم در اواسط دهه هفتاد شمسی در استان کهگیلویه و بویراحمد برروی چشمههای شاهقاسم در حدود 15کیلومتری جنوب شهر یاسوج با هسته رسی به ارتفاع 47/2 متر از پی، عمق پی 20 متر، طول تاج220 متر، عرض تاج 8 متر و ارتفاع تاج 1896 متر از سطح دریا به بهره برداری رسیده است. اطلاعات موردنیاز شامل تراز سطح آب و مختصات پیزومترها از آب منطقهای استان کهگیلویه و بویراحمد تهیه شد. شکل1 موقعیت سد شاهقاسم در کشور ایران و استان کهگیلویه و بویراحمد و شکل2 موقعیت پیزومترهای موجود در بدنه و تکیهگاههای سد را نشان میدهد.
انتخاب ماده ردیابی یکی از اصلیترین مراحل عملیات ردیابی است. با بررسی مقالات مختلف و همچنین آئین نامههای دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا ایران در زمینه انجام عملیات ردیابی استفاده از مواد رنگی فلوئورسانس نظیر رودامین بی، برومید و ... گزینه موردنظر قرار گرفت. امروزه کاربردیترین مواد مورد استفاده در مطالعات ردیابی آبهای زیرزمینی، مواد رنگی فلورسانس میباشد.
مهمترین ویژگی این مواد، قابلیت تشخیص در غلظتهای پایین، پایداری و ثبات در محیط کارستی و غیره است. بدلیل اینکه مواد فلورسانس سمی هستند و برای محیط زیست خطرناک هستند و از طرفی در اطراف سد موردنظر چند حلقه چاه آب آشامیدنی وجود داشت به ناچار این مواد کنار گذاشته شدند و مواد رنگی غیرفلورسانس مدنظر قرار گرفت. با توجه به محدودیتهای موجود پتاسیم پرمنگنات به عنوان ماده ردیاب انتخاب گردید.
شکل-1 موقعیت سد شاهقاسم در کشور ایران و استان کهگیلویه و بویراحمد
شکل-2 آرایش مکانی پیزومترها بر روی سد شاه قاسم
