بخشی از مقاله
چکیده
یکی از راههای جلوگیری از اتلاف منابع آب و سرمایهگذاری انجام شده در آن، کنترل تلفات در مسیر انتقال و توزیع آب تا محل مصرف میباشد. برای کنترل تلفات از مصالح مختلفی جهت پوشش کانال های آبیاری استفاده میگردد. ضروری است در مناطق مختلف انواع مصالح مورد ارزیابی قرار گرفته و پوشش بهینه از نظر نوع خاک منطقه، دوام و توجیه اقتصادی انتخاب گردد. در این بررسی روش اجرایی کانالهای آبرسانی در منطقه جیلان آباد بررسی شد و با توجه به مسالهدار بودن خاک و توپوگرافی منطقه نوع کانالت نیم دایرهای بتنی پیش ساخته معرفی گردید. در آخر فرضیه، تئوری طراحی، مزایا و معایب کانالت های نیم لولهای پیش ساخته بیان میگردد.
مقدمه
اجرای پروژههای شبکه آبیاری در کشور ما دارای سابقهی 50 ساله است. کانالهای بتنی از سال 1340 و کانالهای پیش ساخته از سال 1365 در کشور ما مورد استفاده قرار گرفته است .[3] کانالهای پیش ساخته سازههایی هستند که در برخی موارد به علت عدم کارائی کانالهای در جا استفاده میشوند. از آنجا که در راستای برنامهریزی ها و سیاستهای کلان کشور که در خصوص زیر ساختهای بخش کشاورزی مطرح میباشد، تکمیل شبکههای درجه سه و چهار از اولویت بسزائی برخوردار بوده و استفاده از کانالهای پیش ساخته بتنی یا کانالت در سه دهه اخیر، بعنوان یکی از روشهای کارآمد در پوشش کانالهای خاکی در دستور کار مجریان و مهندسین مشاور قرارگرفته است.
در طی این مدت، به علت نبود مدیریت مناسب و اطلاعرسانی کافی، استفاده از کانالهای درجا که نسبت به کانالهای پیش ساخته بتنی از کیفیت پایین تری برخوردار هستند، همچنان مورد استفاده بیشتری میباشد. امروزه استفاده از کانالهای بتنی پیش ساخته به دلیل تمرکز در ساخت، امکان کنترل کیفی و کمی بالا در مراحل مختلف ساخت و نیز سرعت بالای تولید و بهره برداری مورد توجه خاص قرار گرفته است. تا کنون حدود 120 هزار هکتار از اراضی کشور به وسیله سیستم کانالهای پیش ساخته پوشش داده شده است، لیکن سطح تحت پوشش در مقایسه با کل اراضی تحت آبیاری هنوز ناچیز میباشد. کانالهای پیش ساخته در مواقعی که شرایط محیطی باعث محدودیت در ساخت کانالهای بتنی به صورت پوشش بتن در جا میگردند، مانند سرما و گرمای شدید، شرایط نامساعد خاک و همچنین محدودیتهای زمانی کار در محل اجرای شبکههای آبیاری و ... استفاده میشوند.
تکنولوژی ساخت این کانال ابتدا از کشور ترکیه وارد ایران شده است، ولی روش های کنونی ساخت و بهره برداری به مرور از تجربیات دیگر کشورها نیز بهره بردهاند.[1] از لحاظ اصول هیدرولیکی و محاسباتی بهترین سطح مقطع برای احداث کانالهای آبیاری، سطح مقطع دایرهای شکل است چون به ازای مساحت ثابت دارای کمترین محیط خیس شده است که بخصوص در مناطق گرم باعث کاهش تبخیر و نیز کاهش نشت از کانال میشود. ولی مشکلات اجرای کانالهای در جا به صورت دایرهای باعث شده است که عملا از مقطع ذوزنقهای که از لحاظ تئوری شباهت بیشتری به دایره دارد، استفاده شود. از آنجایی که مقاطع پیش ساخته نیم دایرهای به صورت پایهدار ساخته می شوند، سطح جانبی با خاک تماس ندارد.
بنابراین مشکلات احداث مقاطع دایره ای از بین میرود . مزایای کانالهای پیش ساخته درساخت این کانالها، کلیه قطعات مورد نیاز در کارگاههای مخصوص به صورت پیش ساخته تولید میشوند، که علاوه بر دقت بالا در مراحل تولید، موجب حذف محدودیتهای فراوری بتن در محیطهای باز نظیر یخزدگی بتن، تبخیر آب بتن و آسیب دیدن پوشش بتن میگردد. امکان استفاده در خاکهای مسئلهدار نظیر خاکهای سولفاته و شور، روانگرا و رمبنده، عدم نیاز به تسطیح زمین، سهولت در تعمیر و تعویض قطعات و نیز امکان استفاده از آبیاری سیفونی اشاره نمود.
پیشینه تحقیق
بهراملو در سال 1383 بیان نمود که یکی از مشکلات اساسی کانالها بتنی ترک خوردگی و تخریب شدید پوشش بتنی میباشد. استفاده از کانالهای پیش ساخته، عمل آوری و اجرای مناسب بتن میتواند در خصوص این مشکل راه حل مناسب باشد.[2] سلطانی و معروفی - 1385 - در مطالعات خود بیان نمودند که مقدار تلفات آب در مسیرهای انتقال کانالهای آبیاری به ترتیب در کانالهای خاکی، کانالهای بتنی و کانالهای بتنی پیش ساخته کم میشود. همچنین این محققین تاثیر اجرای صحیح مقاطع بتنی در خصوص تلفات آب را از اولویتهای مهندسین و مجریان خواندند.[4]
هاگار - 2005 - در پروژه تانگابهارا با بررسی مسائل اقتصادی کانالهای انتقال آب در خصوص اجرای کانال های بتنی، کاهش قیمت آب ها، توزیع مناسب آب و حجم قابل قبول برای مصرف کنندگان را در نتیجه کاهش تلفات آب بیان کردند.[5] نیوتن - 2006 - مقدار تلفات آب را برای یک کانال خاکی بطول 8 کیلومتر محاسبه نمود و این میزان تلفات را 25 درصد تعیین نموده و در نتیجهگیری نمود که با کنترل تلفات 30 تا 45 درصد از آب مصرفی کاهش مییابد. این محقق استفاده از اجرای کانالهای بتنی و پوششدار نمودن مقاطع خاکی را پیشنهاد نمود.[6]
اجزاءتشکیل دهنده کانالت کانالت
کانالت عبارتست از یک سازه بتنی که بصورت نیم لوله میباشد و در اندازههای مختلف تولید میشود . به طور کلی کانالتها در 5 تیپ -150 تیپ -230 تیپ -315 تیپ -450 تیپ 600 تولید میشوند.
پایه
پایهها برای نگه داشتن کانالت استفاده میشوند و بسته به ارتفاع مورد نیاز از 25 سانتیمتر تا 2 متر تولید میگردند. در بیشتر موارد میتوان برای اجتناب از مشکلات اجرائی بخصوص در تأمین شیب مناسب، پایهها را به همراه فونداسیون به صورت درجا میلگردگذاری، قالببندی و سپس بتن ریزی نمود.
کفشک
جهت گیرداری پایه و تحمل نمودن نیروهای عمودی و جانبی از کفشک استفاده مینمایند. برای جلوگیری از واژگون شدن کانالت از زین استفاده مینمایند. در هنگام تولید داخل پایهها و کفشکها یک سوراخ به قطر 18 میلیمتر ایجاد میکنند و بوسیله یک میله گرد نمره 14 به طول 12 سانتیمتر آن دو را به همدیگر متصل مینمایند.
تنوری و فرضیههای طراحی
استفاده از کانالهای بتنی درجا در خاکهای شور و سولفاته به مرور زمان باعث از بین رفتن مقاومت بتن و در نتیجه ترک خوردگی کانال خواهد شد. همچنین در مواقعی که کانالها در مناطقی با علف های هرز زیاد ساخته میشوند، به مرور زمان توسط فشار ناشی از رشد این علفها آسیب خواهند دید، هر چند میتوان با استفاده از مواد شیمیایی با علفهای هرز مبارزه کرد، لیکن در دراز مدت هزینه های زیادی به پروژه تحمیل خواهد کرد. ولی در کانالهای بتنی پیش ساخته که روی پایه سوار میشوند به دلیل آن که کانال با خاک تماس مستقیم ندارد، چنین مشکلاتی وجود نخواهد داشت. از آن جایی که قطعات پیش ساخته کانال در کارگاه تولید می شوند، بنابراین امکان تولید این کانالها در تمام فصول سال وجود دارد. بنابراین عوامل اقلیمی و نیز شرایط خاص بتن ریزی در خاک در کانال وجود نخواهد داشت و به راحتی میتوان فرآیند ساخت بتن را کنترل کرد و تغییرات دلخواه را بسته به نیاز خود در ساخت کانال اعمال نمود.
منطقه مورد مطالعه - کانال جیلان آباد -
منطقه جیلان آباد در 15 کیلومتری شرق اصفهان و در مسیر جاده اصفهان- نائین قرار گرفته است و به دلیل پیشروی کویر در منطقه، رودخانه یا نهری که بطور دائم آب را به اراضی کشاورزی برساند، در این منطقه وجود ندارد. بنابراین آب مورد نیاز به وسیله شبکهای از کانالهایی پیش ساخته که به صورت پایهدار احداث شده اند تأمین میشود، طول شبکه فوق در حدود 10 کیلومتر بوده که آب را از شاخههای زایند رود با دبی حداکثر طرح 0.5 مترمکعب بر ثانیه انتقال میدهد.
شبکه فوق به صورت کانالهای نیم دایرهای شکل بوده و در طول مسیر به دلیل پستی و بلندی و نیز شکل خاک منطقهگاهاً از سیفونهای کوتاه و نیز شیب شکنها و همچنین پایه های کوتاه و حتی بدون پایه استفاده شده است. هدف از انتقال آب به منطقه مورد مطالعه توسط این شبکه کانالها غلبه بر مشکل پستی و بلندی شدید منطقه و نیز جلوگیری از تماس سطح مقطع بتنی کانال با خاک منطقه که بشدت سولفاته است، میباشد. کاهش تماس سطح مقطع بتنی کانال با خاک را میتوان یکی ازاهداف اصلی پروژه برشمرد. ابنیه فنی اجراء شده در طول این پروژه حدود 75 عدد بوده که مهمترین آنها عبارتند از:
-1اجرای آبگیر از کانال گورت،
-2لوله عبوری از روگذر باغ رضوان،
-3سیفون عبوری از زهکش گورت،
-4سیفون های عبوری از جادههای فرعی بین راهی،
-5ابنیه فنی عبور از جاده کنارگذر شرق اصفهان،
-6سیفون جلوی مغازه های مرحوم حاج ناصر بدیعی به طول85 متر - به لحاظ رعایت حقوق ارتفاقی - ،
-7 عبوراز جادههای شهرک صنعتی جی و نائین به روش پایپ جکینگ - حفاری بدون ترانشه - ،
-8 عبور از جاده آسفالته سوسارت به روش حفاری باز و لوله- گذاری،
-9ابنیه فنی تقاطع با دور برگردان جاده شهرک صنعتی جی
-10دراپ ها - شیب شکن ها - ، تبدیل، آبگیر وحوضچههای آرامش به دفعات و...
بحث و نتیجه گیری
پس از اعلام رضایت و آمادگی بهرهبرداران، عملیات اجرایی استملاک اراضی در منطقه مورد مطالعه شروع گردیده و آزاد سازی مسیر برای احداث کانالهای شبکه فرعی از اراضی استملاک شده به اتمام میرسد. سپس احداث کانال و زهکش در مسیر آزاد شده به انجام رسیده و بهره برداران در آینده از مزایای این طرح که چند کشت شدن اراضی را به دنبال دارد بهرهمند میگردند. ازعمده مزایای این روش در مقایسه با روشهای سنتی ذکر شده میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
کاهش تلفات آب و تاًثیر مثبت در مدیریت مصرف آب در کانال-های نیم لوله پیش ساخته نسبت به کانالهای درجا. راندمان انتقال آب در کانالهای نیم لوله پیش ساخته در حدود 90درصد بوده که در مقایسه با کانالهای درجا به مراتب بیشتر می-باشد. انتخاب کانالهای نیم لوله پیش ساخته نسبت به کانالهای بتنی درجا از لحاظ هیدرولیکی ارجح بوده و میزان تلفات انرژی کمتر می-باشد. رسوب گذاری در کانالهای نیم لوله به علت سرعت جریان بیشتر نسبت به کانالهای بتنی درجا بمراتب کمتر میباشد.
درکانالهای نیم لوله تلفات مصالح سنگی و ... نسبت به کانال-های درجا به مراتب پایین تر و قابل کنترل میباشد. کاهش زمان اجرای پروژه و کاهش هزینههای اجرائی به میزان قابل توجه در کانالهای نیم لوله پیش ساخته . سرعت و کیفیت ساخت کانالهای نیم لوله پیش ساخته بتنی بدلیل تمرکز در ساخت بسیار بالا بوده و میزان خطا در عملیات اجرایی پایین است. اجرای یک متر طول کانال بصورت کانالهای بتنی پیش ساخته از لحاظ اقتصادی در حال حاضرحدود 60% بیشتر و گرانتر از احداث کانالهای بتنی درجا میباشد - البته بدون احتساب هزینههای مربوط به خرید اراضی - . با نتایج بدست آمده بنظر میرسد، انتخاب کانالهای بتنی پیش ساخته در شبکههای آبیاری نسبت به کانالهای بتنی درجا ارجحیت داشته، با در نظر گرفتن این شرط که قبل از احداث شبکه، اطلاع رسانی کامل و فرهنگسازی درمنطقه در جهت پذیرش طرح از جانب بهرهبرداران و ذینفعان پروژه به خوبی صورت گیرد.
