بخشی از مقاله
چکیده:
به دلیل وجود سفرههای آب شیرین مشرف به آب شور در اراضی مجاور دریاها، کویرها، باتلاقها و دریاچههای آب شور و نیز احتمال پیشروی و تداخل آب شور با آب شیرین که به کاهش کیفیت آن می-انجامد، مهار و بهرهبرداری بهینه از منابع آب زیرزمینیخصوصاً در نواحی ساحلی ضروری است. در این راستا ساخت سدهای زیرزمینی به صورت دیوار آببند به دلیل سادگی اجرا، ذخیره آب با کیفیت مناسب، هزینه پایین، میزان تبخیر کمتر از سطح مخزن و حساسیت پائینتر نسبت به نوسانات منطقهای بارش، راهکاری برای مدیریت و توسعه منابع آب نواحی ساحلی است.
مقدمه:
نگاهی به وضعیت منابع آب در دنیا نشان میدهد حدود 97/2 درصد از کل آبهای جهان به صورت آب شور در دریاها و اقیانوسها متمرکز بوده و قسمت عمدهای از سهم 2/8 درصدی آبهای شیرین جهان - حدود 70 درصد آب شیرین - به صورت یخچالهای قطبی، دور از دسترس است. از مقدار قابل دسترس باقیمانده نیز، %99 را آبهای زیرزمینی تشکیل میدهد[1] که در مناطق خشک و نیمهخشک همچنین مناطق ساحلی جزایر و دریاها تنها منبع دائمی آب میباشد. هر چند آبهای سطحی رودخانه ها نیز قابل دسترسی است لکن درصد آن ناچیز بوده و حدود 96 درصد این آبها نیز بدون استفاده و غیرقابل کنترل به دریاها میریزند.[2] بنابراین ضرورت شناخت، بهرهبرداری اصولی و مدیریت این منابع در سطح جهان روشن است.
این ضرورت در ایران نیز به این دلایل وجود دارد که کشور ما با داشتن حدود یک درصد جمعیت دنیا، تنها 0/36 درصد منابع آب تجدیدشونده دنیا را در اختیار دارد که حدود 130 میلیارد مترمکعب، معادل30 درصد کل بارش سالانه میشود، حدود 70% کل منابع تجدید شونده در نیمه غربی کشور - حوضههای آبریز خزر، ارومیه، کرخه و کارون - قرار داشته و تنها 40 درصد آن در زمان مناسب در دسترس میباشد - توزیع زمانی و مکانی نامناسب - و در نواحی ساحلی نیز به دلیل پیشروی آب شور و تداخل آن با آب شیرین،عموماً کیفیت آب پایین است. در این راستا طراحی و ساخت پرده آببند یا دیواره نفوذناپذیر - سدهای زیرزمینی - به عنوان راهکاری مدیریتی برای استحصال و توسعه منابع آب، طی دو دهه اخیر در جزایر و نواحی ساحلی بسیاری از نقاط جهان به کار رفته و در نواحی ساحلی ایران نیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد.
کلیات سدهای زیرزمینی
سد زیرزمینی اصطلاحاً به دیواره آببند یا پرده نفوذناپذیری اطلاق میشود که عمود بر مسیر جریان زیرسطحی از سطح زمین تا لایه غیر قابلنفوذ هیدرولیکی احداث شده[9] و با متوقف نمودن آب زیرزمینی سبب ذخیره آن در مخزن آبرفتی پشت دیواره و نیز کاهش نوسانات فصلی سطح آب میشود. اگر چه ساخت این سدها با اهداف مختلف از جمله برای تامین آب در مقیاس کوچک اغلب در مناطق خشک و نیمه خشک جهان صورت میگیرد اما در نواحی مرطوب مثل برزیل و جنوب هند و به طور گسترده در جزایر ژاپن با هدف مدیریت منابع آب ساحلی نیز احداث شده است. اهداف کلی که از ساخت سدهای زیرزمینی در نقاط مختلف دنیا دنبال میشود شامل موارد حفاظتی، مخزنی و انحرافی می باشد که از مصادیق آن ها موارد زیر قابل ذکر است:
• تغذیه و کنترل آبدهی قنوات مستعد و نیزتقویت آبخوان بالادست
برای تغذیه قنوات غیرفعال بالادست، جلوگیری از هدرروی آب قنوات در فصل غیرزراعی، از سدهای زیرزمینی استفاده میشود.[3] قنوات داخل آبرفت بستر رودخانهها که عمق مادر چاه آنها کم و نزدیک سنگ بستر باشد یا آبدهی آنها حاصل جریانهای زیرسطحی موجود در بستر آبراههها بوده، متغیر و تابع نزولات جوی باشد قنوات مستعد برای احداث سد زیرزمینی است. از نمونههای عملی کنترل آبدهی قنات میتوان به بندهای قنات وزوان در میمه اصفهان، اشاره کرد.[4]
• ایجاد یک منبع ذخیره در تأمین آب کشاورزی و شرب
احداث سد با این هدف بیشتر در مناطق کویری برای ایجاد اشتغال و جلوگیری از مهاجرت روستائیان انجام میگیرد. کوچک بودن ابعاد آن دلیل کم اهمیت بودن در تامین آب شرب نبوده و در بسیاری از مناطق به علت آنکه تنها منبع تامین آب بوده کیفیت مناسبی دارد، از اهمیت زیاد و حیاتی برخوردار است نمونه عملی آن در کنیا، مالی و سدهای زیرزمینی کوهزر دامغان و کهنوج کرمان است.
• جلوگیری از پیشروی آب شور در مناطق ساحلی، جزایر و دشتهای نمکی
در این مورد، سد زیرزمینی یک مانع هیدرولیکی در مقابل گرادیان هیدرولیکی ایجاد کرده و مانع اختلاط و پیشروی آب شور میشود.[5] سدهای زیرزمینی میاکو و ناکاجیما در ژاپن، بانگ تو در تایلند و خلیج ساحلی لایزو1 در چین نمونه هایی از این سدها هستند.
• ممانعت از خروج آب زیرزمینی از حوضه به ویژه در فصل غیرآبیاری
جریانات زیرسطحی پس از خروج از حوضههای آبریز کوهستانی و ورود به دشت، ممکن است به سفرههای عمیق آب زیرزمینی پیوسته و از دسترس خارج شوند. احداث سد مانع از این هدررفت میشود.
• افزایش یا حفظ کیفیت آب زیرزمینی
در مکانهایی که کیفیت آب زیرزمینی با عبور از تشکیلات زمینشناسی نامناسب کاهش مییابد، سد زیرزمینی با جلوگیری از عبور جریان زیرسطحی یا انحراف آن، سبب حفظ کیفیت آن میشود. تشکیلات زمینشناسی نامناسب بیشتر شامل رسوبات گچی- مارنی و رسوبات تبخیری است که در بستر رودخانهها یا دشتها رخنمون دارند.
سوابق تحقیق
پیشینه ساخت سدهای زیرزمینی به قرن 18 در بستر شنی رودخانههای آریزونا، مناطق خشک جنوب غربی ایالات متحده، شمال مکزیک و شمال آفریقا مربوط میشود[8]بعداً. فنون سدسازی زیرزمینی در مقیاس کوچک2 توسعه یافته و در بسیاری از نقاط جهان مانند هند، مناطق ساحلی ژاپن، شرق و جنوب افریقا، برزیل، نواحی مرکزی تانزانیا، مناطق خشک و نیمه خشک شمال و شمال غرب تبت در چین و جزیره ساحلی فاکت در جنوب تایلند مورد استفاده قرار گرفت.
ساخت سد زیرزمینی با هدف جلوگیری از نفوذ آب شور دریاچه به سفرههای آب شیرین زیرزمینی در یوگوسلاوی و یونان در سال 1973 پیشنهاد شد. سابیو - 1987 - برای طراحی و مدیریت پیشروی آب دریا از بدنه سد زیرزمینی در یک لایه آبدار آزاد ساحلی و جینو - - 1996 برای ارزیابی سد زیرزمینی در جلوگیری از پیشرفت آب دریا به بخش شمال استان اوکیناوای ژاپن، از مدل عددی تفاضل محدود استفاده کردند.
