بخشی از مقاله
مروري بر کاربرد سد زیرزمینی، بعنوان روش نوین مدیریت منابع آب
در مناطق خشک و بیابانی
چکیده
بدلیل نیاز روز افزون به آب وعدم دسترسی به منابع تامین کننده آن و نیز با توجه به بررسیهاي کارشناسی در سطوح ملی و
بینالمللی که بیانگر این حقیقت است که کره زمین در سالهاي نه چندان دور با بحران جدي در رابطه با تامین منابعآّب
مطمئن قابل مصرف رویرو خواهد شد، حفظ و استفاده ازمنابعآّب ضروري به نظرمی رسد، لذا اتخاذ روشهاي اصولی و
علمی در زمینه توسعه، حفاظت، بهرهبرداري و مدیریت منابعآّب، امري اجتنابناپذیر است. از آنجا که کشور ما در منطقه خشک و نیمه خشک جهان قرار گرفته و از نظر بارندگی سالیانه وضعیت مطلوبی ندارد، براي تامین نیاز آبی با استفاده از آب-
هاي سطحی نیز با مشکلاتی از جمله کم آبی و خشکسالیهاي متمادي مواجه هست. از این رو توجه خاص به منابع آبی زیرزمینی، یافتن و کاربرد روشهاي نوین حفظ، حراست و بهرهبرداري از این ذخایر آبی ضروري به نظر می رسد. در این
مقاله ما به معرفی سد زیرزمینی که به عنوان یک روش براي تغذیه مصنوعی و استحصال آب در مناطق خشک و بیابانی
استفاده میشود، پرداختهایم.
واژههاي کلیدي: سد زیرزمینی، مناطق خشک و نیمه خشک، آب زیرزمینی
١
مقدمه
مهندسی سد جزئی جدا نشدنی از تمدن بشریست چرا که سدهایی که براي تامین آب احداث شدهاند بدون شک از اولین سازههاي ساخته شده توسط انسان به حساب میآیند و همانطور که شواهد در مهدهاي تمدن بابل، مصر، ایران و شرق دور نشان میدهد سدها حداقل از پنج هزار سال قبل در خدمت تمدن بشري بودهاند. به طوري که پیشرفتهاي مهندسی سد رابطه نزدیکی با اوج و نزول تمدنها داشته است. نمونههایی از سدهاي زیرزمینی به مفهوم واقعی در نیمه اول قرن بیستم و پیش از آن ساخته شدهاند، اما رشد و تکوین سدهاي زیرزمینی و برخورد علمی با آن در واقع از نیمه دوم قرن آغاز و در سه دهه اخیر
نیز رشد بسیاري نموده است. همچنین لازم بذکر است که فن استفاده از جریانات آبهاي زیرسطحی بوسیله سدهاي زیرزمینی از ابتکارات ایرانیان بوده است. سدهاي زیرزمینی میتوانند در مناطقی که داراي آب زیرزمینی بوده و از بستر مناسبی برخوردارند، یکی از گزینههاي مطلوب جهت استحصال و ذخیره آب به شمار آیند. احداث سد زیرزمینی با توجه به هزینه پایین، روش ساخت آسان، ذخیره آب بهداشتی و... میتواند یک روش مقرون به صرفه براي استفاده از آبهاي زیرزمینی در مناطق خشک و بیابانی باشد. همچنین این سازهها میتوانند در برخی مواقع که چشمه اصلی و یا مادرچاه قناتها در یک منطقه با بحران آب مواجه میشوند، با مسدود کردن چند چشمه یا قنات، آب آنها را به سمت چشمه اصلی یا مادرچاه قنات هدایت کرده و مانع خشک شدن آنها شوند. سدهاي زیرزمینی همچنین قابلیت تغذیه و بالا بردن سطح ایستابی در سفرههاي مجاور را دارند که در این حالت بهرهبرداري از آب زیرزمینی به وسیله عملیات پمپاژ، به سهولت امکانپذیر خواهد بود.
سدهاي زیرزمینی
با استفاده از سدهاي زیرزمینی میتوان با توجه به شرایط محلی امکان استفاده از منابع آب زیرزمینی را تادرصدحدود 30 افزایش داد که این میزان افزایش بخصوص در مناطق خشک رقم قابل ملاحظهاي بوده و میتواند تاثیر بسزایی بر منطقه، بخصوص در مواقع بحرانی داشته باشد. سد زیرزمینی به مانعی گفته میشود که در مسیر جریان آب زیرزمینی و به منظور ذخیره نمودن آب قابل استفاده احداث میگردد. بدنه اصلی سد زیرزمینی را پرده آببند یا دیواره غیر قابل نفوذ تشکیل می- دهد.
سدهاي زیرزمینی به دو نوع کلی تقسیم میشوند:
-1 از لحاظ وضعیت قراگیري در زمین
سدهاي مدفون: این نوع سدها شامل دیوارهاي میباشند که به طور کامل زیر سطح زمین قرار گرفته و مخزن آن در داخل آبرفت بالا دست تشکیل میگردد (اکثر سدهاي زیرزمینی از این نوع هستند) . سدهاي نیمهمدفون: در سدهاي نیمهمدفون یا معلق دیواره نفوذناپذیر غالبا تا بالاتر از سطح زمین نیز امتداد پیدا میکند که این نوع سدها میتوانند علاوه بر یک مخزن زیرزمینی با ایجاد یک مخزن معلق سطحی و رسوبگیري جریان رودخانه یا مسیل بر حجم مخزن زیر سطحی خود بیفزایند و آن را توسعه دهند، بنابراین براي کنترل سیل نیز مناسب خواهند بود. نمونهاي از این نوع سدها در ژاپن (سد نیمه مدفون جوگین ) ساخته شده و مورد بهرهبرداري قرار گرفته است.
-2 از لحاظ نوع مصالح بکار رفته
سدهاي زیرزمینی را همچنین میتوان بر اساس نوع مصالح بکار رفته در بدنه سد یا جنس تشکیلات زمین شناسی محل
قرارگیري مخزن سد تقسیم نمود. سدهاي ماسهاي نمونهاي از این نوع سدها میباشند.
- انواع مخازن آبهاي زیرزمینی
مخازن آبهاي زیر زمینی به دو گروه مجزا تقسیم میشوند که عبارتند از:
الف: سفرهها یا مجموعههاي آبی که در محیطهاي با تخلخل بین دانهاي تشکیل میشوند و اکثر مخازن زیرزمینی که از نظربهرهبرداري اهمیت بیشتري دارند، در این سري از مخازن واقع شدهاند که اغلب این آبرفتها در اواخر دوران سوم یا چهارم زمین شناسی تشکیل شده است.
ب: گروه دوم مخازنی هستند که در لایههاي شکافدار، خاصه تودههاي آهکی و دولومیتی و همچنین بر اساس اطلاعاتی که در چند سال اخیر بدست آمده در تودههاي بازالت شکافدار تشکیل میشوند. مجموعه مسائل این مخازن با عنوان هیدرولوژي کارستیک شناسایی میشوند که به جاي ایجاد یک سفره زیرزمینی گسترده و پیوسته یک مجموعه از شکافهاي مرتبط که معبر عبور جریان آب است را بوجود میآورند.
- سفرههاي آب زیرزمینی
سفره آب زیرزمینی به لایه یا منطقه قابل نفوذي در زیر سطح زمین گفته میشود که آب میتواند در آن جریان یابد. سفرههاي آب زیر زمینی را میتوان به دو گروه اصلی ذیل تقسیم نمود:
الف: سفرههاي آزاد: در این نوع، سطح ایستابی همان سطح فوقانی منطقه اشباع بوده و مقدار فشار در سطح ایستابی برابر فشار اتمسفر میباشد.
ب: سفرههاي تحت فشار: این سفرهها که به سفرههاي آرتزین یا محصور معروفند، در محلهایی تشکیل میشوند که آب زیرزمینی به وسیله لایهاي نفوذناپذیر از بالا محدود شده و در نتیجه آب زیرزمینی تحت فشاري بیش از فشار اتمسفر قرار دارد.
- موارد کاربرد سدهاي زیرزمینی
الف- ذخیره آب زیرزمینی
در کشور ما این نوع سدها را میتوان جهت تامین آب کشاورزي و همچنین آب شرب نقاط ساحلیمعمولابکار برد. اما بعلت پایین بودن حجم ذخیره مخازن و بالا بودن هزینه ساخت آنها نسبت به سایر سازههاي آبی، بیشتر با انتقال آب از حوضههاي مجاور نیاز آبی مناطق مورد نظر تامین میگردد. این سازهها در دنیا براي تامین آب کشاورزي، شرب و همچنین تغذیه مصنوعی کاربرد دارند.
ب- جلوگیري از نفوذ آب شور به مخازن آب شیرین
این گونه سدها غالبا در مناطق ساحلی و جزایر احداث میشوند. در این مناطق در اثر برداشت آب زیرزمینی تراز آن پایین آمده و بعلت افزایش گرادیان هیدرولیکی، آب شور وارد مخازن زیرزمینی شده و استفاده از آبهاي زیرزمینی را محدود یا غیر ممکن میسازد (سدهاي ناکاجیما در ژاپن و بانگ تو در تایلند نمونههایی از این سدها هستند). از کاربردهاي جانبی این نوع سدها میتوان به پایین آوردن سطح آب زیرزمینی در پایین دست، کنترل سیلابها، افزایش کیفیت آب زیرزمینی و جلوگیري از فرسایش خاك اشاره نمود.
- هدف از اجراي سدهاي زیرزمینی
ا- ممانعت از فرار آبهاي زیرزمینی و خروج از حوضه
-2 ممانعت از هرزروي و تبخیر آب
-3 ایجاد یک منبع ذخیره مطمئنتامینوهمیشگی در آب
-4 بدور بودناز آلایندههاي شیمیایی- میکروبی
-5 امکان تصفیه فیزیکی- مکانیکی بعلت لایههاي متخلخل آبرفتی در زمین
-6 جلوگیري از فرسایش خاك و جابهجایی رسوبات و پایداري خاك
-7 تقویت آبخوان و تغذیه سفرههاي بالادست
- شناسایی محل مناسب جهت اجراي سد
الف- توپوگرافی حوضه
- سدهاي زیرزمینی را میتوان در خروجی دشتها و یا در محل گسلها احداث نمود.
- بهترین حوضهها جهت احداث سدهاي زیرزمینی باید داراي فقط یک معبر خروجی آب زیرزمینی باشند. در حوضههاي
داراي چند معبر خروجی آب زیرزمینی میتوان از طریق رسم نقشه تراز آب زیرزمینی این نقاط را مشخص نمود و محاسبات هیدرولیکی سد را بگونهاي انجام داد که سطح آب پشت سد از رقوم خاصی (معابر خروجی بعدي) بالاتر قرار نگیرد.
