بخشی از مقاله
چکیده
آ ب شرب اکثر روستاهای واقع در مناطق کوهستانی و مرتفع از چشمه ها تأمین می گردد. با بروز پدیده خشکسالی و تداوم آن، چشمه ها خشک یا کم آب شده اند. شرکت آب و فاضلاب روستایی مجبور به حفر چاه در دشت و انتقال آب توسط چندین ایستگاه پمپاژ به صورت مجتمع چند روستایی شده است که این طرح علاوه بر اینکه مخارج زیادی به همراه دارد، باعث افت سطح ایستابی سفره آب زیرزمینی و کاهش کیفیت شیمیایی آن شده است. مدیریت بحران منابع آب، شرکت آب و فاضلاب روستایی را جهت تأمین آب شرب روستاهای مناطق کوهستانی به سمت منابع آبی جدید و ناشناخته سوق داده است.
از جمله این منابع آبی، مخازن آب تشکیل شده در پشت موانع طبیعی تحت عنوان پردههای آب بند در امتداد مسیل ها می باشد. پرده آب بند سازندهای زمین شناسی ناتراوایی هستند که مسیل یا رودخانه را قطع نموده و جریان آّب با رسیدن به این موانع در پشت آن تجمع یافته و تشکیل ذخایر آب زیرزمینی را داده است.
پرده آب بند و مخزن پشت آن دارای شرایطی هستند که لازم است توسط مطالعات زمین شناسی بررسی گردد. نحوه بهره برداری از این مخازن توسط احداث قنات روباز، حوضچه سیفونی و یا حفر چاه دستی با گالری جانبی انجام می شود. شرکت آب و فاضلاب با استفاده از این ذخایر آب در پشت پرده های آب بند موفق به آبرسانی 55 روستا در استان خراسان رضوی در مناطق کوهستانی شده است.
مقدمه
تأمین آب شرب در روستاهای پراکند در مناطق کوهستانی امروزه یکی از دغدغه های مهم شرکت آب و فاضلاب روستایی می باشد. این روستاها در مناطق صعب العبور و مرتفع واقع شده و دارای جمعیت کم معمولاً زیر 50 خانوار بوده وبآ کشاورزی آنها عموماً از چشمه سارها، تأمین میشود که با توجه به خشکسالیهای اخیر و کاهش نزولات جوی اکثر این چشمه ها در ماههای خشک سال، کم آب می شود.
در سالهای ابتدای انقلاب اسلامی، با همت جهاد سازندگی اکثر این روستاها به صورت تک روستایی از چشمه سارها آبرسانی شده است که با توجه به خشکسالیهای پی در پی روستا ها با کمبود شدید تأمین آب شرب روبرو شده اند. یکی از طرحهای عمده مدیریت منابع انسانی، تجمع روستاها و انتقال آنها به دشت و تأمین آب با حفر چاه در دشت و پمپاژ آن به مجتمع روستایی می باشد.
این طرح در نگاه اولیه جالب است ولی در اصل مشکلات زیادی را ایجاد خواهد کرد که از آن جمله کاهش امنیت در مناطق کوهستانی، مهاجرت روستاییان به شهرها و تضعیف طرحهای آبخیزداری در بالادست حوزه ها و تخریب پوشش گیاهی خواهد بود. لذا آب و فاضلاب روستایی با ابداع احداث قنات به روش روباز و آبرسانی سیفونی به کمک مخازن آب زیرزمینی تشکیل شده در پشت پرده های آب بند، توانسته است آب شرب بیش از55 روستا در مناطق کوهستانی را تأمین نماید.
از مزایای عمده این طرح کاهش بهره برداری از سفره های آب زیرزمینی دشت، همچنین افزایش کیفیت شیمیایی آب و از طرف دیگر کاهش هزینه های انتقال و نگهداری می باشد. مخازن آب تجمع یافته در پشت پرده های آب بند تجدید شونده هستند به این معنی که در ماههای ترسالی با شروع نزولات جوی مقدار آب استخراج شده، جایگزین می گردد و به علت افقی بودن گالری قنات، با برداشت آب، افت سطح سفره زیرزمینی را نخواهیم داشت.
چنانچه بخش کوچکی از هزینه های انتقال آب از دشت به کوهستان را صرف مطالعات و اجرای طرحهای آبخیزداری در حوضه بالادست مخازن آبی پشت پرده های آب بند نماییم، در تداوم آبدهی این مخازن می توان اطمینان حاصل نمود. مدیریت کلان منابع آب امروزه مطالعات و اجرای طرحهای آبخیزداری و تلفیق آنها با طرحهای بهره برداری اصولی و علمی از منابع آب، توانسته قدمی در نجات سفره های آب زیرزمینی از بحران بردارد.
مواد و روشها
پرده آب بند یا سد زیرزمینی، موانع طبیعی سنگی است که، عرض مسیلها و یا رودخانه ها قطع نموده است. جریانات آب زیرزمینی و زیرسطحی با برخورد به این موانع متوقف شده و تجمع می یابند و تشکیل مخازن آب زیرزمینی می دهند. در فصول پرآبی به علت بالا آمدن سطح آب زیرزمینی در نزدیکی پرده آببند، آب در سطح ظاهر شده و به صورت چشمه جاری می گردد. هر قدر مقدار تغذیه توسط نزولات جوی بیشتر باشد، میزان آبدهی چشمه بیشتر است.
این نوع چشمه ها هوابین بوده و در فصل خشکسال به مرور از آبدهی آنها کاسته شده و ممکن است در ماههای انتهایی فصل خشک کاملاً ناپدید گردند، که علت اصلی، کاهش سطح ایستابی آب زیرزمینی است. این دلیل بر غیر قابل استفاده بودن این مخازن نیست. لذا با روشهای گوناگون آب از مخازن پشت دیواره آب بند حتی در فصل خشک که سطح ایستابی آب پایین می آید قابل استحصال است. از مهمترین روشهای استحصال آب از پشت دیواره آببند ایجاد قنات روباز، و یا به روش سیفونی و حفر چاه دستی است. باید توجه داشت که به هیچ عنوان نباید در این دیواره توسط حفاری ایجاد کانال جهت خروج آب نمود، چون دیگر پرده آب بند محسوب نمی گردد و پس از تخلیه شدن مخزن پشت دیواره، درفصل تر سالی تجدید شونده نخواهد بود. اولین قدم جهت استفاده از مخازن آب پشت پرده آب بند، شناسایی این سد زیرزمینی از لحاظ زمینشناسی است.
در مطالعات زمین شناسی، سدهای زیرزمینی به دو گروه تقسیم می شوند:
گروه اول سدهای زیرزمینی از جنس سنگهای رسوبی می باشند که عموماً از ماسه سنگ یا شیل، آهک و یا مارن تشکیل شده اند. بهترین موقعیت پرده ناتراوا در سنگهای رسوبی هنگامی اتفاق می افتد که لایه های آنها حالت برگشتگی و مورب داشته و تقریباً با شیب نزدیک به عمودنسبت به امتداد مسیر رودخانه قرار گیرند. در این حالت نفوذ آب در سطح لایه های رسوبی غیرممکن شده و از طرف دیگر عملکرد شکستگی ها و جوینت ها در عبور آب از دیواره به حداقل می رسد.
مقاومت لایه ها رسوبی در برابر فرسایش آبی و یخ زدگی افزایش می یابد. این نوع دیواره های آّب بند در اثر اب شستگی فرسایش یافته و در کف مسیل رخنمون یافته و یا در بسیاری موارد توسط ضخامت محدودی از رسوبات آبرفتی پوشیده شده اند. بهترین راه شناسایی این دیواره ها، مطالعه رخنمون آن در طرفین ساحل مسیل یا رودخانه است. معمولاً در چنین مکانهایی عرض مسیل کاهش یافته و مانند تنگه ای جریان آب یا سیلاب از آن عبور می نماید.
در پرده های آب بند آهکی، بیشتر باید به تکتونیک منطقه توجه نمود. در صورتی که سنگ آهک از نوع متراکم و فاقد درز و شکاف و غارهای کارستیکی باشد و لایه های سنگ آهک برگشته و یا نسبت به سطح افق دارای شیب باشند، بهترین حالت دیواره آب بند است - شکل . - 1 در اصطلاح به این نوع سنگ آهک، آهک ماسیو می گویند که بسیار متراکم و فاقد درز و شکاف است.سنگهای مارنی فرسایش یافته که معمولاً به رنگ آبی یا سبز مایل به آبی دیده می شوند، بهترین گزینه در تشکیل پرده آب بند زیرزمینی هستند.
شکل -1 پرده آب بند آهکی
گروه دوم سنگهای آذرین بخصوص از نوع ولکانیک می باشند. سنگهای آذرین درونی دارای بافت درشت بوده و بیشتر در معرض فرسایش قرار گرفته و معمولاً آب را از خود عبور می دهند و به علت یخ زدگی دارای درز و شکاف هستند.
سنگهای آذرین بیرونی دارای بافت ریزدانه، متراکم و حالت شیشه ای داشته و درز و شکاف آن محدود است. از مناسب ترین سنگهای آذرین بیرونی جهت پرده آب بند به بازالت می توان اشاره کرد.
بنابراین شناسایی جنس پرده آب بند از لحاظ خصوصیات زمین شناسی در کنترل و نگهداری آب و ایجاد مخازن پشت آن اهمیت زیادی دارد.
این دیواره های آب بند مورد توجه مهندسین احداث سدهای خاکی و بتونی است و مطالعات گسترده ای را در شناسایی این نوع پرده های آب بند انجام می دهند که، از آن جمله حفاری گمانه و مطالعات کُرلاگینگ و بررسی میزان درز و شکاف، تراکم، ضخامت و عمق و میزان نفوذپذیری می باشد.
پس از مطالعات زمین شناسی پرده و اطمینان از عدم نفوذپذیری آن و مقاومت آن در مقابل فرسایش و فشارهای هیدروستاتیک، شرایط ایجاد یک مخزن نگهداری آب زیرزمینی و یا به اصطلاح آبخوان در پشت پرده آب بند به شرح زیر مهیا می باشد.
ضخامت پرده آب بند
ضخامت دیواره آب بند باید متناسب با کاربری مورد نظر باشد. در مواردی که ضخامت دیواره زیاد باشد، ایجاد تأسیسات بهره برداری بعد ازپرده آب بند را با مشکل مواجه می سازدمعمولاً. برای انتقال آب پشت پرده، باید خطوط انتقال آب، بعد از پرده آب بند ایجاد شود و برای جلوگیری از یخ زدگی این خطوط انتقال بایستی در عمق حداقل 1/5 متری زمین مدفون گردد. لذا عرض زیاد پرده آب بند هزینه های زیادی را جهت ایجاد کانال در سنگ توسط پیکور و یا کمپرسور ایجاد خواهند نمود. بنابراین بهترین حالت در دیواره آب بند معمولاً عرض کمتر از 5 متر است
