بخشی از مقاله
خلاصه
در شبکه های آبیاری و زهکشی پس از اجرا مشکل رسوب و کنترل آن شرایط خاصی در شبکه بوجود می آورد. هدف از انجام این تحقیق بررسی روشی مناسب برای بر طرف نمودن مشکلات ناشی از رسوب بوده که شبکه آبیاری و زهکشی پلدشت واقع در شمال استان آذربایجان غربی به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. روش بررسی استفاده از نرم افزار sharc و طراحی حوضچه ترسیب از نوع دفور میباشد. نتایج نشان می دهد که حوضچه ترسیب پیشنهادی مشکلات ناشی از رسوب را مرتفع خواهد کرد.
کلمات کلیدی: کنترل رسوب، Sharc، شبکه آبیاری و زهکشی، حوضچه ترسیب دفور.
مقدمه
در فرایند فرسایش ذرات رسوبی بر اثر ضربه قطره های باران و یا توسط نیروهای به وجود آمده در اثر حرکت آب از بستر خود جدا می شوند سپس ذرات جدا شده در آستانه حرکت قرار می گیرند و در صورتی که نیروهای وارد شده از سوی جریان آب بیشتر از نیرو های مقاوم باشد، ذره همراه با جریان آب منتقل می شود در صورتی که در قسمت هایی از سیستم انتقال، سرعت جریان کم شود به طوری که جریان آب نتواند مواد منتقل شده را در حالت معلق نگه دارد، رسوبات اضافی ته نشین میشوند.
در صورت در نظر نگرفتن پدیدهی رسوب گذاری و عدم کنترل آن، رسوبات به درون شبکه منتقل شده و در شبکه ته نشین می شوند. انتقال رسوبات به شبکه های آبیاری مشکلات عدیده ای را بوجود می آورد.
از جمله : کم شدن ظرفیت انتقال جریان آب توسط کانال ها به دلیل ته نشینی رسوبات در کانال و کم کردن سطح مقطع موثر کانال، فرسایش و تخریب دیواره های کانال به دلیل وجود ذرات درشت دانه به همراه جریان و همچنین رشد علف های هرز در رسوبات ته نشین شده ی ریز دانه، قطع آب به صورت موردی برای لایروبی کانال، صرف هزینه های اقاصادی گزاف به منظور اجرای عملیات لایروبی و تخریب پوشش کانال در حین انجام این عملیات ، اختلال در کارایی اجزای شبکه نظیر دریچه ها و کاهش راندمان شبکه ، افزایش ضریب زبری کانال و در نتیجه کاهش ظرفیت انتقال. برای کنترل رسوب روش های زیادی وجود دارد که با توجه به شرایط منطقه ای استفاده می شوند.
اولین گام برای کنترل رسوب، جلوگیری از ورود رسوبات به شبکه است. به این منظور بند انحرافی را در محلی که مسیر جریان کمترین مقدار آشفتگی را داشته باشد احداث می کنند و همچنین به دلیل اینکه تمرکز رسوب در لایه های تحتانی بیشتر از لایه های فوقانی است از لایه های فوقانی آبگیری صورت می گیرد. در مرحله ی بعد نصب ابزار و سازه های کنترل رسوب در شبکه است. این ابزار و سازه ها به دو دسته تقسیم می شوند، ابزاری که در رودخانه نصب می شوند و ابزار و سازه هایی که در کانال اصلی نصب می شوند.
در طرح های اجرا شده به دلیل هزینه های بسیار زیاد در تغییر و اصلاح ساختار بند انحرافی و سازه های وابسته استفاده از دسته ی اول ابزار و سازه های عنوان شده مقرون به صرفه نخواهد بود. دسته ی دوم سازه های عنوان شده نیاز به اصلاح مقطعی از کانال اصلی دارند که هزینه های اجرایی کمتری را در بر خواهد داشت. از این سازه ها می توان به لوله ورتکس vortex tube و حوضچه ترسیب اشاره کرد.لوله ورتکس مناسب برای تخلیه ی رسوبات درشت دانه و رسوبات بستر،و حوضچه ترسیب مناسب برای تخلیه ی رسوبات ریز دانه و معلق است.
صفر نژاد و همکاران عوامل تخریب سازه های شبکه آبیاری سطحی دز را بررسی کرده و افزایش روند رسوب گذاری، ایجاد جزایر رسوبی و رسوب گذاری را به عنوان یکی از عوامل تخریب سد تنظیمی، سد انحرافی و کانال اصلی غرب رودخانه بیان کرده اند. کریمی و همکاران وضعیت هیدرولیکی شبکه آبیاری حمیدیه را مورد بررسی قرار دادند و راهکارهایی جهت جلوگیر از ته نشینی رسوبات در کانال ها ارائه دادند.
نتایج نشان داد که ضریب زبری مانینگ برای کانال های بتونی و خاکی به ترتیب 89 و 73 درصد افزایش و ظرفیت انتقال جریان کانال به طور متوسط 35 درصد کاهش یافته است. انداز ه گیری ها نشان داد که با پایین بردن تراز آب در کانال ها، می توان سرعت جریان آب را تا حد سرعت غیررسوبگذار افزایش داده و در کانالها شرایط غیررسوبگذار را فراهم نمود . و نیز می توان با عدم آبگیری در مواقع سیلابی، مقدار رسوبگذاری در شبکه را به طور قابل توجهی کاهش داد، نتایج اندازه گیریهای انجام شده نشان داد که چنانچه در 4 روز از سال 82-81 که غلظت رسوب رودخانه بالا بوده است آبگیری انجام نمیشد، مقدار سوبات ورودی به شبکه 33 درصد کاهش پیدا میکرد.
ساجدی پور و همکاران با استفاده از نرم افزار sharc یک روش تحلیلی برای براورد انتقال رسوب در کانال های بتونی ارائه کردند. و با خروجی های مدل های، به این نتیجه رسیدند که در یک نقطه خاص بین کمیت نسبت استخراج و کمیت راندمان تله اندازی تعادل ایجاد شده و بعد از آن هر چه نسبت استخراج بیشتر شده راندمان تله اندازی به همان نسبت افزایش یافته. خادمی و امید اثر تیغه های هدایت کننده را بر کارایی هیدرولیکی حوضچه های رسوبگیر از نظر راندمان تله اندازی و طول ناحیه رسوبگذاری به منظور بهینه سازی ابعاد حوضچه را بررسی کردند.
نتایج این محققان نشان داد که در حالت دو بعدی تیغه های هدایت کننده تاثیر زیادی بر راندمان تله اندازی و طول رسوبگذاری ندارد ولی باعث توزیع یکنواخت تر رسوبات در حوضچه می شود که این امر مانع از تجمع رسوبات در ورئدی حوضچه و جداشدگی جریان از روی آن ها و در نهایت مانع ایجاد آشفتگی اضافی در حوضچه می شود. اما نتایج آزمایشات سه بعدی نشان داد که استفاده از یک بازشدگی ناگهانی به همراه تیغه هدایت کننده می تواند به عنوان یک جایگذین برای تبدیل های متداول در حوضچه های رسوبگیر شبکه های آبیاری مورد توجه قرار گیرد.
موذن و ظهیری مبانی طراحی حوضچه رسوبگیر وصیله و راهکارهای احیای آن را مورد بررسی قرار دادند. طبق پیشنهاد این محققین رودخانه هایی که عمده رسوبات آن ها از ذرات غیر چسبنده تشکیل شده است احداث حوضچه های ته نشینی در محل های آبگیری مقرون به صرفه است ولی در مناطقی که بخش عمده رسوبات از ذرات ریز دانه و چسبنده تشکیل شده است احداث حوضچه با راندمان مناسب به دلیل وسعت و عمق زیاد، مقرون به صرفه نمی باشد. در چنین شرایط تمهیداتی برای جلوگیری از ترسیب مواد و انتقال آن ها به اراضی تحت پوشش پیشنهاد شده است.
مواد و روش ها الف- شرح منطقه
شبکه آبیاری و زهکشی تحت پوشش سد انحرافی پلدشت بر روی رودخانه زنگمار احداث شده است. رودخانه زنگمار از ارتفاعات مرز ایران و ترکیه سرچشمه گرفته و در محل روستای بارون به سد احداث شده ماکو می ریزد و در ادامه بعد از سد ماکو اراضی ابخور دشت ماکو و پلدشت را آبیاری می نماید. قسمت اعظم دشت پلدشت توسط سد انحرافی احداث شده و شبکه آبیاری و زهکشی آبیاری می گردد. رودخانه زنگمار در مسیر حرکت خود آب رودخانه قرء سو آب چشمه های کینگور را دریافت می نماید و در نهایت به رودخانه ارس میریزد. شبکه آبیاری و زهکشی پلدشت وظیفه تامین و توزیع آب آبیاری مورد نیاز 12827/4 هکتار از اراضی دشت وسیع پلدشت را به عهده دارد. این شبکه مرکب از کانال های اصلی ، درجه یک و درجه دو می باشد.
کانال اصلی MC شبکه با طولی برابر25 کیلومتر با شروع از نقطه آبگیری از سد انحرافی تاروستای پیله سوار گسترده شده است عرض متوسط کف این کانال برابر 2/5 متر، با ارتفاع کل 2 متر و با شیب طولی متوسط 0/0012 می باشد. ظرفیت طراحی این کانال برای انتقال گذر حجمی 15 متر مکعب بر ثانیه بنا نهاده شده است . با توجه به مقادیر ارائه شده در بالا و محاسبات جریان یکنواخت، ارتفاع آزاد مورد نظر برای این کانال برابر0/517 متر بر آورد شده است.
تاسیسات انحراف آب مستحدث برای تامین آب این کانال مرکب از یک سازه بند انحرافی به ارتفاع4/8 متر با عرض تاج 36 متر برای عبور جریان سرریز194 متر مکعب در ثانیه طراحی و اجرا شده است. کناره ساحل راست این بند انحرافی شامل سیستم تخلیه رسوبات تحتانی با دو عدد دریچه قطاعی به عرض2/5 متر و رقوم 1039 می باشد. سیستم آبگیر کانال اصلی مرکب از یک پله ورودی در رقوم 1040/44 بوده که سه ردیف سیستم آشغال گیر طوری در بالای این پله اجرا گردیده است.
آب انحرافی از رودخانه زنگمار پس از عبور از سیستم آشغال گیر وارد محفظه رسوبگیر اولیه شده و پس از ته نشست ابتدائی رسوبات در این محفظه آب انحرافی توسط دو عدد دریچه کنترل از نوع کشوئی با عرض 2 متر و ارتفاع 2/5 متر وارد حوضچه ورودی می شود. ارتفاع کف حوضچه نسبت به آستانه ورودی جریان - نشیمن گاه دریچه ها - برابر0/91 متر می باشد. بطوریکه جریان مصرف ادامه می دهد.
روش کار، ضوابط فنی طراحی
حوضچه های ترسیب، عبارتند از یک کانال مستقیم که مقاطع آن به منظور ایجاد حداقل آشفتگی ثابت نگه داشته می شود این سازه ها برای ترسیب رسوبات معلق طراحی و احداث می گردند. این حوضچه ها اغلب دارای مقاطع مستطیلی و یا در بعضی موارد دارای مقاطع ذوذنقه و یا دایره می باشند. پارامتر اساسی در طراحی این سازه ها سرعت متوسط است .
