بخشی از مقاله
خلاصه
حرکت آب در لایههاي کارستی در محل سدها تابع پارامترهاي محیطی متعددي است که از آن جمله میتوان به فشار بالادست، بازشدگی و زبري درزه و شکافها اشاره کرد. در مطالعه حاضر اثر پارامترهاي مزبور بر رفتار هیدرولیکی سفره کارستی در محل سد کوثر مورد ارزیابی قرار گرفته است، بدین منظور پس از جمعآواري دادههاي مورد نیاز، از مدل تخلخل دوگانه براي مدل کردن سفره کارستی استفاده شده است.
بررسیها نشان میدهند که میزان ذخیره بطور عمده متاثر از سیستم درزه با پهناي بازشدگی کمتر از 1 میلیمتر تا چندین 10 میکرومتر است، درزههایی با پهناي گشادشدگی بزرگ میتوانند مسیرهاي ورودي و خروجی را بههم متصل کند. کانالهاي کارستی که باز باقیماندهاند، مسیرهاي تراوش میانبر درزهها میشوند و بدینسان افزایش مجموع هدایت هیدرولیکی را باعث میشوند، که در بدترین حالت، کاندویتهاي بزرگ زیر پرده آببند ممکن است بطور موثري آب را به طرف بعضی چشمهها زهکشی کنند.
1. مقدمه
محیطهاي کارستی بهخاطر تخلخل دوگانهاي که دارند داراي هتروژنی شدیدي هستند - . - Ford & Williams., 2007 در محیط ماتریکسی ابعاد مجاري و حفرات ریز و کمتر از یک سانتیمتر است که در آن جریان خطی حاکم بوده و قانون دارسی صادق است. اما بخاطر پدیده انحلال درز و شکافهاي محیطی انحلال یافته، اندازه بازشدگیها به بیش از یک سانتیمتر میرسد که در آنها جریان آشفته است و در آن قانون دارسی صادق نیست . - White 1988; Ford & Williams 1989 - بر این اساس همواره شناخت رفتار هیدرولیکی و پیش بینی عکس العمل آبخوان کارستی با مشکلات بسیار زیادي همراه بوده است. یکی از روشهایی که براي شناخت یک آبخوان کارستی بکار میرود، استفاده از مدل است.
مدلهاي متنوعی توسط محقیقین مختلف از دهه 50 میلادي تاکنون توسعه یافتهاند. اولین مدل بسیار ساده توسط ویل - - Weyl., 1958 بصورت یک بعدي در سال 1958 ارائه شده است. با توسعه برنامه - Mc Donald & Harbourgh., 1984 - MODFLOW بعضی محقیقن محیط کارستی را همانند محیطهاي آبرفتی با تخلخل یگانه در نظر گرفته و شبیه سازي نمودند. در سال 1988 توش و سواتر، مفهوم مدل تخلخل دوگانه معادل را ارائه دادند که در آن محیط درز و شکافدار کمتر از یک سانتمتر را با همان رابطه دارسی حل میشد اما محیط درز و شکافدار بزرگ را به یک محیط معادلی که در آن قانون دارسی صادق باشد تبدیل نمودند.
در سال 1996 کلمنتز و همکاران - Clemens et al.,1996 - براي اولین بار محیط مجاري بزرگ را توسط یک شبکهاي از لوله شبیه سازي نمودند و از قوانین جریان آشفته استفاده کرد. در این مدل محیط مجاري ریز و ماتریکسی توسط یک محیط پیوسته براساس معادله بوزینسک شبیهسازي شد و جریان در مجاري بزرگ بوسیله شبکهاي از لولهها که در محل گرهها به هم متصل میشوند، شبیه- سازي شده است. در گرهها تعادل بین نرخ جریان ورودي و خروجی براساس قانون کیرشف حاکمیت است. رابطه بین اختلاف بار آبی و میزان دبی جریان، بسته به اینکه جریان آشفته یا خطی باشد تغییر میکند.
از آنجا که یکی از مشکلات عمده در کارهاي عمرانی آب است پیشبینی جهت جریان آب در حال عادي و پیش از ساخت سازه، کمک بسیار موثري در مراحل طراحی خواهد بود، تشخیص و تعیین این مسیر در حین ساخت در بحث مواجه با مشکلات حین ساخت و پس از ساخت سازه نیز براي بهبود پس از ساخت بسیار با ارزش است. سد از جمله مهمترین سازههاي دست بشر است که با اهداف گوناگون و بطور ویژه تامین آب در مناطق گوناگون از جهان ساخته میشود.
مسیر حرکت آب در زیر پی و تکیه گاههاي این سازه پیچیده و تابع عوامل گوناگونی از جمله پارامترهاي جنس سنگ، ویژگی- هاي درزه شکستگیهاي سنگ، رژیم هیدروژئولوژي اولیه حاکم بر آبخوان، هندسه سازه - از جمله پرده تزریق - ، رژیم هیدروژئولوژي پس از آبگیري است. در محیطهاي کارستی جریان آب پیچیده است که ناشی از دوگانگی این نوع محیطها است که متشکل از یک محیط پیوسته - ماتریکسی - 1 و یک محیط گسسته - مجاري بزرگ - 2 در ترکیب با یکدیگر است.
سد کوثر - تنگدوك - بر روي رودخانه خیرآباد در مختصات طول جغرافیایی 50 درجه و 42 دقیقه و عرض جغر افیایی 30درجه و 52 دقیقه در 42 کیلومتري شرق شهرستان بهبهان به منظور تامین آب شرب و کشاورزي براي شهرهاي اطراف آن ساخته شده است - مهاب قدس، . - 1369 هدف از این مطالعه شناخت ویژگیهاي هیدروژئولوژیکی آبخوان کارستی در محدوده سد تنگ دوك در قبل و بعد از احداث سد است. بدین منظور از نرمافزار CAVE با استفاده از دادههاي تراز آب پیزومتري محدوده سد تنگدوك که براي یک دوره یک ساله - سال آبی - در محل ساختگاه سد اندازهگیري شده بود - به عنوان دادههاي مبنا - ، براي شبیه سازي محیط محدوده پی این سد استفاده میشود.
2. زمین شناسی و هیدروژئولوژي
منطقه ساختگاه سد جزئی از زاگرس چینخورده است و محدوده ساختگاه سد بر روي یال شمالی طاقدیس دوك بر روي رودخانه خیرآباد بعد از یکی شدن با رودخانه خونی در تنگهاي باریک به طول 2/7 کیلومتر قرار دارد - سابیر، . - 1376 همانطوري که در شکل1 و برش زمین شناسی ارایه شده در شکل 2 ملاحظه میشود سازند آهکی آسماري سازند غالب در منطقه است و پی و تکیهگاههاي سد بر روي این سازند ساخته شده است.
در برش زمینشناسی در راستاي شمالشرقی- جنوبغربی ملاحظه میشود که سازند شیلی نفوذناپذیر پابدهگورپی کف نفوذناپذیر آبخوان است. سازند آسماري خود به بخشهاي مختلفی تقسیم میشودکه از دید زمینشناسی شامل آسماري بالایی، میانی . پایینی است و آزمایشهاي ردیابی انجام شده در محدوده سد نشان داده که ارتباطی بین آب رودخانه خیر آباد و این آبخوان آهکی زیر سد وجود ندارد که از جمله دلایل انتخاب محل این سد است.
3. روش مطالعه و معادلات حاکم
به این منظور محدودهاي از منطقه که در بردارنده ساختگاه سد است به ابعاد 530متر طول و 470 متر عرض همانطور که در شکل 1 نشان داده شده انتخاب شد. سپس با توجه به قسمت اشباع آبخوان با درنظر گرفتن کمینه نوسان آب زیرزمینی که از تراز کف رودخانه 500 - متر از سطح دریا - پایینتر است از محدوده انتخاب شده به ضخامت 1 متر تا ژرفاي 200 متر پایینتر - مرز سازند آبخوان و سازند نفوذناپذیر کف آبخوان - به عنوان برشی از محدوده براي مدل انتخاب شد.
با توجه به توزیع پیزومترها در محدوده ساختگاه سد، دو پیزومتر انتهاي به طرف بالادست و پایین دست محدوده با در نظر گرفتن نوسان تراز آب این پیزومترها در طول یک سال به عنوان مرزهاي با بار آبی ثابت اعمال شد - راهانجام، . - 1388 از دید ژئومکانیکی محدوده ساختگاه سد به زونهاي چهارگانهاي تقسیم میشودکه به طرف عمق بر کیفیت سنگ افزوده میشود. بالاترین زون ژئومکانیکی محدوده ساختگاه سد به دلیل نفوذپذیري و هوازدگی بالا با عملیات کوهبري حذف شد و تنها سه لایه که در پی سد رخنمون دارد مدل شده است.
آرایش این سه لایه از نظر نفوذپذیري و ضریب ذخیره از بالا به پایین بصورت افقی در نظر گرفته شده است و مقادیر عددي آن که با توجه به مقدار تراوایی بدست آمده از آزمایشهاي لوژن به عنوان مقادیر پیشفرض اولیه به مدل اعمال شده در جدول 1 ارایه شده است. محیط ماتریکسی مدل بهکمک نرمافزار MODFLOW اعمال و شبیهسازي میشود.
