بخشی از مقاله
چکیده
باتوجه به اقلیم خشک در بسیاری از نقاط کشور و روند روبه رشد بهره برداری و برداشت بی رویه از منابع آبهای زیرزمینی، استفاده از سدهای زیرزمینی به عنوان راهکاری جدید برای کنترل و مدیریت منابع این آب ها مطرح میباشد. استفاده از قنات باعث میشود به صورت طبیعی سطح سفرههای آب زیرزمینی حفظ شود و پایین نیاید، همچنین استفاده از سیل بندها در جهت مدیریت سیلابها در فصول پر باران و افزایش توان سفرههای آبی بسیار موثر میباشد.
در این پژوهش با نگاهی جامع به تلفیق سه مورد سد زیرزمینی، قنات و تغذیه مصنوعی برای تامین آب در مناطق گرم و خشک پرداخته میشود. با این روش علاوه بر اینکه از صدمات سیلابهای فصلی جلوگیری به عمل میآید به آبدهی بیشتر قناتها و احیای این سازه کمک میکند و از سد زیرزمینی برای هدایت و کنترل آب های زیرسطحی استفاده میشود. این پروژه در شمال خراسان جنوبی که مکانی مناسب جهت احداث سد زیرزمینی میباشد، پیشنهاد شده که با تلفیق سه سازه سیلبند، قنات و سد زیرمینی میتوان منبع آبی مطمئنی برای این منطقه ایجاد کرد.
مقدمه
باتوجه به قرارگیری کشور ایران بر روی کمربند خشک زمین و گسترش کویرها و صحاری داخلی در نواحی مرکزی و جنوبی آن، کمبود بارندگی و در دسترس نبودن منابع آب های سطحی به صورت پایه و دائمی، حفظ و توسعه منابع آب های زیرزمینی یک ضرورت فوری و اورژانسی است
در این مناطق استفاده بهینه از منابع آب موجود و توسعه روشهای علمی و نو جهت استفاده از منابع آبی بالقوه که گاهی از دسترس خارج میشوند، موضوعی مهم و قابل بررسی است
احداث سدهای زیرزمینی و استفاده از آب های سطحی هدر رونده به منظور تغذیه مصنوعی از جمله راهکارهای مناسب جهت تامین و توسعه منابع آبی است
در منطقه کایدال - Kidal - کشور مالی به بررسی و تعیین مکانهای مناسب احداث سدهای زیرزمینی با استفاده از تفسیر چشمی تصاویر ماهوارهای و GIS پرداختهاند
سابقه ساخت سدهای زیرزمینی در ایران در عصر حاضر به سال 1370 میرسد که در کهنوج کرمان به منظور تامین آب شرب شهرکی توسط وزارت جهاد سازندگی وقت انجام شد. این سد با عرض 40 متر و ارتفاع 12 متر در شیب 4% با هسته رسی ساخته شد که حجم ذخیره آن حدود 1000 مترمکعب بود
استان خراسان جنوبی با متوسط بارندگی حدود 75 میلیمتر از جمله خشکترین استانهای کشور محسوب میگردد که جهت تامین آب مورد نیاز تقریبا وابستگی کامل به آب های زیرزمینی دارد. در سالهای اخیر کاهش بارندگی، افزایش جمعیت، برداشت بی رویه و خشکسالیهای اخیر سبب افت مداوم سطح آب زیرزمینی، کاهش آبدهی چاهها، چشمهها و قناتها شده است، تامین آب در برخی از شهرها و خصوصا روستاهای دور افتاده با مشکلات جدی مواجه گردد. لذا جهت تامین آب شرب و کشاورزی در مقیاس کوچک، خصوصا برای روستاهای دور افتاده و پراکنده استان به کارگیری راهکارهای جدید از جمله احداث سد زیرزمینی که با خصوصیات زمینشناسی و اقلیمی استان مناسب میباشد ضروری است.
مشکل سیل و بارانهای موسمی گاهی باعث تخریب و ویرانی میشود که سیل بندهای خاکی ابزاری ساده برای جلوگیری از تخریب و حتی استفاده از این آبها فراهم آورده است. حال استفاده از هر سه مورد سد زیرزمینی، قنات و سیل بند را در شرایط مناسب و در کنار یکدیگر باعث ایجاد یک ابزار مدیریتی برای منابع آبی خواهد شد.
مواد و روشها الف - سد زیرزمینی
سدهای زیرزمینی سازههایی هستند که جریان طبیعی آبهای زیرزمینی را مسدود نموده و سبب ایجاد ذخایر آبی در زیر زمین میگردند. استفاده از این سدها منجر به ذخیره آب زیرزمینی - تامین آب مصرفی - ، جلوگیری از هدر رفتن آبهای زیرزمینی در اثر شور شدن تدریجی در مسیر حرکت و یا ورود به کویرها و دریاچههای آب شور و مدیریت منابع آب میشود. از جمله فاکتورهای مهم در مکان یابی سدهای زیرزمینی میتوان به شیب آبراهه، پوشش گیاهی، عرض دره، حوزه آبریز، وجود گسل، ضخامت آبرفت، فاصله از شبکههای ارتباطی، فاصله از روستاها و میزان تاثیرگذاری روی قناتهای منطقه و ... اشاره کرد.
باتوجه به بررسیهای انجام شده در استان خراسان جنوبی به دلیل دارابودن شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک جهت مکان یابی و انتخاب نقاط مستعد برای احداث سد زیرزمینی منطقهای به وسعت 32118/68 Km2 از شمال این استان انتخاب و اطلاعات حاصل از مدل های ارتفاعی رقومی منطقه، خصوصیات هیدرولوژیکی، نقشههای زمین شناسی و توپوگرافی موجود و عکسهای ماهوارهای در نرمافزارهای ENVI 4.2، ERDAS 8.4 و GIS تحلیل شده است.
باتوجه به شیب آبراهه و عرض دره در مرحله اول 44 سایت انتخاب گردید که از این تعداد تنها 8 سایت از فاکتور های ذکر شده در بالاجهت انتخاب سایت عبور کردند. سپس برای تایید نتایج بدست آمده، 5 سایت از 8 سایت نهایی مورد بازدید میدانی قرار گرفت که نتایج آن تاییدی بر روش نرم افزاری انجام گرفته در این پژوهش میباشد. در نهایت خصوصیات زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی یکی از این سایتها - سایت ریخان - جهت ساخت سد زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت.
بر این اساس با استفاده از نتایج حاصله از گمانههای اکتشافی، مشاهدات صحرایی، آزمونهای برجا و مطالعات آزمایشگاهی به بررسی وضعیت ژئوتکنیکی ساختگاه سد زیرزمینی ریخان پرداخته شد. همچنین با مطالعه وضعیت زمین شناسی ساختگاه سد و انجام طبقه بندی مهندسی توده سنگ - RMR , GSI - در محل سد مشخص شدکه توده سنگهای تشکیل دهنده ساختگاه سد، از جنس مونزودیوریت پورفیری و در اندازههای بلوکی تا خیلی بلوکی میباشد. مواد پوششی تشکیل دهنده مخزن سد نیز بر اساس سیستم طبقه بندی متحد USCS - - به صورت تناوبی از SM و GP-GC میباشد
کاربرد دیگری که سد زیرزمینی از زمانهای دور در ایران داشته است، استفاده در قناتها میباشد. در این موارد بیشتر با عنوان بند زیرزمینی یاد میشوند. از آنجا که قناتها با مشکل آبدهی دائمی روبرو هستند با به کارگیری این فناوری در فصولی که به آب قنات نیاز کمتری بوده که معولا فصول پر باران هستند، میتوان با مسدود کردن دیوارههایی که در مادرچاه قنات از قبل ایجاد شده است، آب را ذخیره نمود. به این ترتیب هم نوعی تغذیه مصنوعی برای سفرههای تامین کننده قنات ایجاد گردیده و هم در فصول کشت و زرع که نیاز به آب وجود دارد، آبدهی قنات مناسب میباشد.
ب - قنات
قنات یک راهروی زیرزمینی است که آب را از آبخوان یا سفره آب زیرزمینی به اراضی پستتر منتقل میکند. در واقع قنات متشکل است از چندین چاه که به صورت عمودی در یک سطح شیبدار حفر شدهاند و این چاهها در زیر زمین با یک راهرو با شیب ملایمتر از سطح زمین به یکدیگر متصل میشوند. بهره برداری از قنات ابتدا در ایران صورت گرفته و سپس به سایر کشورها منتقل شده است. سیستم استخراج در قنات طوری است که آب بدون کمک و صرف هزینه فقط با استفاده از نیروی ثقل از زمین خارج میگردد. قنات به خاطر اینکه در سفرههای آب زیرزمینی کم عمق استفاده میشود و این منابع هم غنی نیست و دارای نوسان زیاد است، لذا نسبت به تغییرات سطح آب زیرزمینی خیلی حساسیت دارد. مشکل عمده قناتها آبدهی در فصولی است که به آب نیاز کمتری است و معمولا در فصول زراعی با کاهش آبدهی روبرو میشود.
ج - سیلبندها
تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی زمانی اهمیت مییابد که خروجی سفره آب زیرزمینی بیشتر از ورودی آن باشد که به مرور زمان باعث خشک شدن آن خواهد شد. از طرفی در اقلیمهای خشک و موسمی معمولا بارشهای سیل آسایی رخ میدهند که گاهی باعث تخریب شده و آب های جاری آن به هدر میروند. سیلبندها که برای جلوگیری از این پدیده مخرب استفاده میشوند، میتوانند وسیلهای برای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی باشند. سامانه نفوذ سطحی برای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی، به نوع خاکهای نفوذپذیر - لوم ماسهای، ماسه وشن - ، نواحی غیر اشباع بدون لایههای محدودکننده و آبخوانهای آزاد با قابلیت انتقال کافی برای جریان جانبی در درون آبخوان نیاز دارند. همچنین خاکها در نواحی غیر اشباع و اشباع آبخوان نباید آلوده باشند.
