بخشی از مقاله
چکیده
در مطالعات برنامه ریزی منابع آب تعیین حجم رسوبات مخازن سدها از اهمیت زیادی برخوردار است ولی مهمتر از آن نحوه توزیع رسوب در مخزن برای طراحی تونل آب بر نیروگاه ، دریچه های تخلیه رسوب و آبیاری می باشد. در این مقاله تلاش شده است تا رسوبات در مخزن سد کرخه با استفاده ا ز روش کاهش سطح برلند - میلرتوزیع شود.قیاس نتایج بدست آمده با هیدروگرافی سال 1384 حاکی از رضایت بخش بودن پاسخ های روش کاهش سطح برلند - میلراست
کلیدواژه ها: کرخه ، برلند ، میلر ، کاهش سطح
-1 مقدمه
انتقال و انباشت رسوبات در سدهای مخزنی باعث تقلیل حجم و عمر مفید مخازن ذخیره آب می شود. با توجه به اهمیت موضوع کمبود آب در کشور و معضلات جدی در تامین نیازهای آبی به ویژه از لحاظ توزیع زمانی و مکانی ، حفظ و حراست از منابع آب موجود یک مساله حیاتی به حساب می آید. با ورود رسوبات به مخزن سد ، پس از مدتی حجم مخزن از رسوبات پر شده ، عمر مفید سد به اتمام رسیده و سد کارایی خود را از دست می دهد . معضلاتی که پر شدن یک سد از رسوب ایجاد می نماید بسته به وضع منطقه ، اهمیت آب و نوع هدف از ایجاد سد متفاوت است و حداقل خطر آن از میان رفتن سرمایه های ملی است.
مطالعه رسوب در سطح حوزه آبریز در شرایطی اهمیت پیدا می کند که احداث مخازن سطحی برای ذخیره آب جهت مصارف مختلف مورد توجه واقع شود . برای توزیع رسوب در مخازن سدها تاکنون روش های تجربی فراوانی ارائه شده اند که از آن جمله می توان به روش های افزایش سطح و کاهش سطح اشاره نمود . این روش ها تاکنون در بسیاری از مخازن سدهای ایران مورد استفاده قرار گرفته و نتایج مطلوبی حاصل نموده اند . قمشی و همکاران - 1367 - چگونگی رسوبگذاری در سد دز را مورد بررسی قرار داده و از روش های تجربی کاهش سطح و افزایش سطح استفاده نمودند .
روش کاهش سطح با مخزن تیپII حجم رسوبات این سد را 772میلیون متر مکعب برآورد نموده و از این مطالعه نتیجه گرفتند که پس از 114سال ، رسوبات مخزن نیمی از ظرفیت اولیه را در برمی گیرند و پس از 194سال %80 ظرفیت اولیه مخزن بوسیله رسوبات اشغال شده و عمر مفید سد به اتمام خواهد رسید. عابدینی و طالب بیدختی - 1368 - نحوه توزیع رسوب در مخزن سد درودزن را با استفاده از روش کاهش سطح مورد بررسی قرار دادند . در این تحقیق مشخص شد که پس از 50سال رسوبات در پشت سد درودزن تا ارتفاع 12/2متر بالا می آید . رهنمایی - - 1374 روش های توزیع رسوب را در مخزن سد کرج بکار برده و نتایج را با اندازه گیری های سال 1370مقایسه کرده است.
-2 معرفی منطقه مطالعاتی
این سد از جمله سدهای بزرگ جهان و بزرگترین سد ایران از لحاظ حجم دریاچه و طول تاج سد می باشد. مکان احداث این سد مخزنی در فاصله 20 کیلومتری شمال غربی اندیمشک و بر روی رودخانه کرخه می باشد. طی سالهای 1368 تا 1369 شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس با مشارکت شرکتی از کشور چین مطالعات سد مخزنی کرخه را ادامه داده و سرانجام محور فعلی سد کرخه را بعنوان محور نهائی سد ، پیشنهاد نمودند. این سد از نوع خاکی با ه سته رسی و ارتفاع سد 127 متر و طول تاج آن معادل 3030 متر میباشد. عرض سد 12 متر و عرض پی آن 1100 متر می باشد. حجم کل مخزن این سد در رقوم 275 متر معادل 6/95 میلیارد مترمکعب محاسبه شده است . در تصاویر - - 1 و - - 2 بترتیب موقعیت جغرافیایی سد کرخه و شمایی از دیواره و مخزن سد کرخه قابل مشاهده است.
-3 توزیع مواد ته نشین شده در مخزن سد
اکنون به خوبی روشن شده است که بخشی از کل رسوبات در مخزن مرده و بخش عمده رسوبات معمولاً در مخزن زنده سد که در اصل حجم مفید دریاچه سد را تشکیل می دهد تجمع پیدا می کند .تجربیات و مشاهدات عینی مورتی 1 در سالهای مختلف در مورد چهار سد مخزنی در کشور هندوستان ، باهاکرا - - 1969 ، نیزامساگار - - 1967 ، میتون - - 1971 و پانچت هیل - - 1964 نشان داده است که به غیر از مخزن بسیار عمیق باهاکرا ، در مورد سه مخزن دیگر ، رسوبات عمدتاً در قسمت بالایی مخزن ته نشین شده اند یعنی حدود نیمی از رسوبات در بخش کم عمق مخزن در جایی که عمق آب 20تا30درصد عمق ماکزیمم بوده ، مواد رسوبی ته نشین شده اند.عمر مفید مخازن به عواملی همچون مقدار رسوبات وارده ، نحوه رسوبگذاری و بازده تله اندازی بستگی دارد . در مطالعات مخازن ، علاوه بر تعیین مقدار رسوبات ورودی،می بایست نحوه توزیع رسوب در مخزن نیز مشخص شود.
منطقه ته نشینی رسوبات به اندازه و توزیع مواد رسوبی انتقال یافته ، شیب دره، اندازه و شکل مخزن ، طول مخزن ، اندازه ذرات رسوب معلق وروش بهره برداری از مخزن و نسبت ظرفیت به جریان ورودی دارد . ولی نحوه بهره برداری از مخزن در قیاس با سایر عوامل اثر بیشتری دارد . مواردی که در رسوبگذاری مهم است کمیت ، کیفیت و نحوه توزیع رسوبات در مخزن می باشد. در این میان توزیع رسوبات در مخزن از اهمیت ویژه ای برخوردار است که مسوولان بهره برداری از سدها و طراحان شدیداً نیاز به تعیین یا تخمین آن دارند .موقعیت منطقه ته نشینی مواد رسوبی برای مهندسین هیدرولیک به دلایل زیر حائز اهمیت است:
-1تعیین ارتفاع آب خروجی.
-2 برآورد مجدد حجم مفید باقی مانده مخزن بر اساس محاسبه سطح ته نشین شده.
-3 تعیین آستانه دریچه های عمقی و آبگیرها.
-4 میزان رسوبات جمع شده تا از روی آن بتوان سطح بالا آمده آب را در مواقع سیلابی پشت سد تخمین بزنیم.
-5 آگاهی از نحوه تشکیل دلتا.
در مساله تعیین میزان مواد رسوبی و توزیع آن در پشت سد ، دو گام کلی زیر را می توان در نظر گرفت: -1 برآورد مقدار مواد رسوبی که در یک زمان مشخص در مخزن سد رسوب می نماید.
-2 پیش بینی چگونگی توزیع مواد رسوبی پس از گذشت چندسال از بهره برداری سد این روش ها بر اساس مشاهدات و اندازه گیری های صحرایی از مخازن ساخته شده موجود پایه گذاری شده اند . قابلیت روش های تجربی تنها به چند خصوصیت که ممکن است در ارزیابی اولیه این فرایند اهمیت داشته باشد محدود می شودمسلماً. عمومیت دادن این روش ها برای تمام مخازن درست نمی باشدمعمولاً. روش های تجربی کلیه جنبه های شرایط رسوبگذاری در مخازن را پوشش نمی دهند. از طرفی نتایج حاصل از هریک از روش ها در شرایط یکسان ، با یکدیگر تفاوت های قابل توجهی را خواهد داشت. گرچه این روش ها دقت بالاییدر ارائه نتایج ندارند ولی برخی از آنها مانند روش کاهش سطح در برخی موارد ، نتایج خوبی را ارائه نموده و در مراحل شناخت و مقدمات ی طراحی سدهای مخزنی درصورت فقدان اطلاعات مورد نیاز از آن استفاده به عمل می آید.
اخیراً. برخی از این روش ها بصورت رایانه ای ارائه شده اند. روش های مذکور به دلیل سادگی کار ، هزینه های اندک و دقت قابل قبول از لحاظ اقتصادی قابل توجیه هستند . در صورتی که این روش ها به شکل صحیح بکار گرفته شوند ، دقت مورد نیاز پروژه های آبی را به خوبی تامین می نمایند. این مدل ها قادرند با نظر به اندرکنش پارامترهای موثر در امر فرایند رسوبگذاری بهترین دستورالعمل بهره برداری برای یک سد را از منظر ایمنی و اقتصادی معرفی کرده و تاثیر دراز مدت این پارامترها را در عملکرد سد و مخزن مربوطه مورد بررسی قرار دهند. اسلاف - 1991 - 1 بیان می نماید که تاکنون بیش از 22روش تجربی برای محاسبه چگونگی توزیع رسوب در مخازن سدها ارائه شده است . ولی روش های کاهش سطح و افزایش سطح مهمترین و پرکاربردترین آنها هستند.
-4 انواع روش های تخمین توزیع رسوبات در مخازن سدها
روش های متفاوتی برای پیش بینی الگوی رسوبگذاری توسط دانشمندان مختلف ارائه شده است . کلیه روش های تعیین نحوه پخش رسوبات در مخازن سدها عبارتند از:
الف- روش های صحرایی:
این روش ها که شامل عمق یابی ، حفر چاهک در رسوبات و .... می باشد ، دقیق ترین روش موجود بوده که با آن می توان حجم و چگونگی توزیع رسوب در مخزن را بر حسب دقت ابزار کار تعیین نمود . ولی این روش ها نیازمند هزینه ، زمان ، نیروی انسانی و تجهیزات پیشرفته است که عموماً با اوضاع اقتصادی مملکت ما ، این عملیات به جز در موارد محدودی توجیه اقتصادی ندارد ب-روش های هیدرولیکی این تکنیک ها دقت قابل قبولی ندارند و پیچیدگی کار با این روش ها از کاربرد وسیع آنها می کاهد ت-روش های ریاضی و تجربیاین روش ها بر اساس مشاهدات و اندازه گیری های صحرایی از مخازن ساخته شده موجود پایه گذاری شده اند . قابلیت روش های تجربی تنها به چند خصوصیت که ممکن است در ارزیابی اولیه این فرایند اهمیت داشته باشد محدود می شودمسلماً. عمومیت دادن این روش ها برای تمام مخازن درست نمی باشدمعمولاً. روش های تجربی کلیه جنبه های شرایط رسوبگذاری در مخازن را پوشش نمی دهند.
از طرفی نتایج حاصل از هریک از روش ها در شرایط یکسان ، با یکدیگر تفاوت های قابل توجهی را خواهد داشت . گرچه این روش ها دقت بالایی در ارائه نتایج ندارند ولی برخی از آنها مانند روش کاهش سطح در برخی موارد ، نتایج خوبی را ارائه نموده و در مراحل شناخت و مقدمات ی طراحی سدهای مخزنی درصورت فقدان اطلاعات مورد نیاز از آن استفاده به عمل می آیداخیراً. برخی از این روش ها بصورت رایانه ای ارائه شده اند. روش های مذکور به دلیل سادگی کار ، هزینه های اندک و دقت قابل قبول از لحاظ اقتصادی قابل توجیه هستند . در صورتی که این روش ها به شکل صحیح بکار گرفته شوند ، دقت مورد نیاز پروژه های آبی را به خوبی تامین می نمایند . این مدل ها قادرند با نظر به اندرکنش پارامترهای موثر در امر فرایند رسوبگذاری بهترین دستورالعمل بهره برداری برای یک سد را از منظر ایمنی و اقتصادی معرفی کرده و تاثیر دراز مدت این پارامتر ها را در عملکرد سد و مخزن مربوطه مورد بررسی قرار دهند.
یک مدل ریاضی می تواند با توجه به اندرکنش پارامترهای موثر در امر فرایند رسوبگذاری بهترین دستورالعمل بهره برداری برای یک سد را از دیدگاه ایمنی و اقتصادی معرفی نموده و تاثیر دراز مدت این پارامترها را در عملکرد سد و مخزن مربوطه مورد بررسی قرار دهد. این روش ها بر اساس دو دیدگاه از نحوه توزیع رسوبات در مخازن شکل گرفته اند . دیدگاه اول که توسط برلند و میلر 2 ارائه شده بر مبنای فرضیه توزیع یکنواخت و لایه ای رسوبات از عمیق ترین نقطه مخزن به بالا می باشد . در دیدگاه دوم با الهام از مشاهدات وضعیت رسوبگذاری در چند مخزن ، فرض بر این است که رسوبات وارد شده به مخزن به شکل یک دلتا ته نشین می شوند. مدل های ریاضی که بر اساس معادلات اندازه حرکت ، پیوستگی جریان آب و رسوبات بر روی بستر متحرک تهیه می شوند در اغلب جنبه های مربوط به اختصار و فرضیاتی که کاربرد آنها را امکان پذیر می سازد با هم هماهنگ می باشند. روش های متعددی مانند هیدروگرافی ، استفاده از مدل های ریاضی و رایانه ای ، هیدرومتری ، سنجش از راه دور و ..... جهت تعیین مقدار رسوبات تجمع یافته در مخازن سدها وجود دارد ولی به دلیل تفاوت در روش ها ،
