بخشی از مقاله
چکیده
در عملیات اجرایی برای پوششدار کردن کانالهای انتقال آب، سرعت و سهولت ساخت، سازگاری با محیط، عمر مفید و هزینههای طرح ازجمله مسائل مهمی است که همواره ذهن طراحان را به خود مشغول میسازد. از این رو سعی میگردد با استفاده از تکنولوژیهای جدید و بهرهگیری از مصالح و ابزار ساخت گوناگون، حداکثر ضریب اطمینان در راستای مسائل فوق بهدست آید
با توجه به اینکه ژئوممبرینها یکی از جدیدترین تکنولوژیها برای پوششدار کردن شبکههای آبیاری و زهکشی میباشند، لازم است مهندسان طراح و دستاندرکاران صنعت انتقال آب با خصوصیات فیزیکی ژئوممبرینها به عنوان یکی از انواع مختلف مواد ژئوسنتتیک، مزایا و معایب و مشکلات فنی و اجرایی استفاده از این تکنولوژی در شبکههای آبیاری و زهکشی آگاهی یابند.
در این مقاله ضمن بررسی این موضوعات، موارد کاربرد این مواد ذکر شده و نکات حافظتی در هنگام بهرهبرداری از این فراوردههای پتروشیمی مورد توجه قرار گرفته است. نهایتا نتایج حاصل از کاربرد این تکنولوژی سازگار با محیط زیست در برخی شبکههای آبیاری ارائه شده است.
مقدمه
روشهای سنتی اجرای کانالها اعم از پوشش رسی متراکم و یا بتن نفوذ ناپذیر از یکسو قابل اجرا بر روی انواع خاکها مانند خاکهای گچی، ماسهای، رمبنده و خورنده نمیباشد و به همین دلیل هزینههای سنگین تعویض خاک را به پروژه تحمیل مینماید و از سوی دیگر سریعا نیز توسط عوامل محیطی تخریب شده و هزینههای تعمیر و نگهداری در طول دوره بهرهبرداری از سیستم را به همراه دارند.
دشواریهای تراکم و عملآوری صحیح این مصالح که شدیدا بر نفوذپذیری و دوام آن-ها تاثیر دارد، بعلاوه حساسیت این روشها نسبت به تغییرات دما و درصد رطوبت، یخبندان، رویش گیاهان و حمله جانوران و عوامل ذره بینی و.... نیاز به ارائه روشی مطمئن و بادوام برای مصارف مختلف آبیاری و زهکشی را گریز ناپذیر ساخته است. به همین دلیل استفاده از ژئوممبرینها امروزه در سراسر جهان به عنوان جایگزین روشهای سنتی و شناخته شده قدیمی مورد توجه دست اندرکاران طرحهای عمرانی قرار گرفته است.
انتخاب نوع پوشش برای کانال های آبیاری
پوششدار کردن کانالهای آبیاری و زهکشی نقش موثری در کاهش تلفات و بالا بردن راندمان انتقال آب دارد. علاوه بر این، پوشش کانالها دارای مزایای دیگری نظیرکاهش هزینههای نگهداری کانال و جلوگیری از رشد علفهای هرز نیز میباشد. روشهای مختلفی برای پوششدار کردن کانالهای انتقال آب مورد استفاده قرار میگیرد که هریک از این روشها دارای محاسن و معایبی هستند که قبل از تصمیمگیری در مورد انتخاب نوع آن باید در نظر گرفته شود. بنابراین قبل از اقدام به پوشش باید مسائل زیر بررسی شود:
• موجود بودن مصالح در محل یا ارزانی آنها
• موجود بودن دستگاهها یا امکانات استفاده از مصالح
• اندازه و ابعاد کانال
• شرایط آب و هوایی
• شرایط خاکی که کانال در آن حفر می شود
• مقدار جریان آب در کانال و اینکه آیا کانال دائمی است یا موقت
• مهارت و آشنایی زارعین در حفاظت و مرمت کانال
بر اساس طبقهبندی ارائه شده توسط FAO - کراتز، - 1977 پوششهای موجودکانالهای آبیاری به 4 گروه کلی زیر تقسیم-بندی میشوند که هر کدام از این پوششها تاثیر متفاوتی بر روی میزان راندمان انتقال آب دارند:
-1 پوششهای سخت نظیر بتن، سنگ، آجر و آسفالت -2 پوششهای خاکی نظیر خاک رس و بنتونیت -3 پوششهای تثبیتکننده و مواد شیمیایی
-4پوششهای انعطافپذیر نظیر ورقهای ژئوسنتتیکی - ژئوممبرینها -
ژئوسنتتیکها
طی نیم قرن اخیر استفاده از مواد و مصالح مصنوعی در پروژههای مهندسی عمران پیشرفت وسیعی داشته است. با ابداع مواد مصنوعی بادوام و قابل اطمینان، مصالحی با عنوان ژئوسنتتیک به دنیا معرفی شدند. این مصالح به صورت مصنوعی از مواد لاستیکی و پلاستیکی ساخته میشود و بسته به نوع کاربرد و عملکرد مورد انتظار با اشکال و خواص مختلف تولید میشوند. به علت کاربرد وسیع، سرعت اجرا و قیمت مناسب، تولید و مصرف این مصالح به شدت در حال رشد است.
ژئوسنتتیکها به هشت گروه اصلی ژئوتکستایلها1، ژئوممبرینها2، ژئوگریدها 3، ژئوفومها4، ژئونتها5، ژئوکامپوزیتها6، ژئوسنتتیک با پوشش رسی7، ژئوپایپها8 و ژئوسلها9 تقسیم میشوند. هرکدام از این گروهها دارای خصوصیات مخصوص به خود هستند و با توجه به همین خصوصیات درکارهای مختلفی از آنها استفاده میشود
ژئوممبرینها
ژئوممبرینها ورقهای لاستیکی یا پلاستیکی با نفوذپذیری بسیار پایین هستند که خاصیت اصلی آنها همین غیر قابل نفوذ بودن در مقابل آب و همچنین مقاوم بودن در مقابل اشعه ماوراء بنفش خورشید میباشد و بعد از ژئوتکستایلها دومین گروه بزرگ ژئوسنتتیکها را تشکیل میدهند. برای ساخت ژئوممبرینها، مخلوط مناسبی از مواد پلیمری ذوب و به صورت ورقهای نازکی از قالب خارج میشود. سپس ورقها از داخل غلتکهایی که در خلاف جهت هم حرکت میکنند عبور داده میشوند.
این کار ضخامت ورقها را در تمام قسمتها یکسان میکند و خواص مکانیکی آنها را نیز بهبود میبخشد به علاوه، با این روش میتوان ژئوممبرینهای چند لایه ساخت. ضخامت ورقههای ژئوممبرین بین 0/75 تا 3 میلیمتر و پهنای آنها بین 1/8 تا حداکثر 9/5 متر متغیر است. سرعت اجرای ژئوممبرین فوقالعاده بیشتر از مصالح بنایی است به گونهای که استخر ذخیره آب با حجم بیش از پانصد هزار متر مکعب را میتوان یک هفتهای احداث کرد در حالی که با مصالح بنایی بیش از چندین ماه زمان و حجم بسیار زیادی مصالح برای احداث چنین استخری لازم است.
از جمله مشهورترین ژئوممبرینها که در پروژههای آبیاری و زهکشی متداول هستند میتوان به پلی وینیل کلرید - PVC - 1، پلیاتیلن با چگالی بالا - HDPE - 2، پلیاتیلن با چگالی بسیار پایین - VLDPE - 3 و الاستومر پلیاتیلن قابل انعطاف - FPP - 4 اشاره کرد که در ادامه پس از ذکر خصوصیات کلی انواع ژئوممبرینها، خواص این چهار ژنوممبرین به طور جداگانه مورد بررسی قرار میگیرد.
شکل-1 درصد کاربرد مواد ژنوسنتتیک در پروژههای مختلف - رحیمی و همکاران، - 1385
خصوصیات فیزیکی و کاربردی ژئوممبرینها
خصوصیات فیزیکی و کاربردی انواع ژئوممبرینها با توجه به ترکیب شیمیایی آنها بسیار متفاوت و به شرح زیر است:
· تغییرشکل پذیری و قابلیت تنش کششی مناسب
· سهولت اتصال درزها
· مقاومت به سوراخ شدگی، پاره شدگی و ترک خوردگی
· مقاومت به تجزیه توسط اشعه ماورا بنفش
· ضریب انبساط حرارتی بالا و مقاومت طولانی مدت به دمای بالا
· سهولت ساخت به صورت صفحات بزرگ
خصوصیات اصلی ژئوممبرینهای متداول در پروژههای آبیاری
-1پلیاتیلن با چگالی بالا HDPE
- نفوذپریری بسیار کم 10000 - برابر کمتر از بتن -
- دارای ساختار نیمه بلوری با افزودنیهای آنتیاکسیدان
- مقاومت کششی بالا
- مقاومت فوق العاده به مواد شیمیایی
- حساس به تنش ترک خوردگی
- ضریب انبساط حرارتی بالا
- درزبندی مشکل؛ همواره بصورت رل به کارگاه ارسال میشود و بنابراین تمام درزبندی آن بصورت صحرایی انجام خواهد شد.
- قابل استفاده برای مخازن، سیستمهای دفع فاضلاب و کانالهای بزرگ
-2پلی وینیل کلراید PVC
- آبگذری پایین
- دارای قابلیت انعطاف پذیری بالا در محدوده گستردهای از تغییرات حرارتی
- مقاومت خوب نسبت به سوراخشدگی، پارهشدگی و سایش، که همه این خصوصیات برای به حداقل رسیدن آسیب دیدگی در هنگام نصب دارای اهمیت می باشند.
