نشریه زمین شناسی مهندسی، جلد هشتم، شمارۀ 4 زمستان 3131 3142
ارزيابي خصوصيات ژئوتکنيکي سدهاي زيرزميني
)بررسي موردي(

عزت صفاری*، رسول اجل لوئیان؛ دانشگاه اصفهان، گروه زمین شناسی چکيده
تاريخ: دريافت 31/6/33 پذيرش 36/6/31
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

سدهاي زیرزمینی از فنآوريهاي سازگار با طبیعت است که در مدیریت منابع آب ،به ویژه جلوگیري از خروج بدون استفادۀ آب هاي زیرزمینی قابل مصرف، بسیار کارآمد هستند. بررسی خصوصیات زمین شناسی مهندسی و ژئوتكنیكی آبرفتهاي مخزن این نوع سدها حائز اهمیت است. بدین لحاظ در تحقیق حاضر ویژگی آبرفتهاي مخزن سد زیرزمینی ماستبندي واقع در جنوب اردستان )شمال شرق اصفهان( بررسی شده است. در این راستا خصوصیات فیزیكی و مكانیكی آبرفتهاي پوششی مخزن به صورت آزمایشگاهی و برجا تعیین شده است.
نتایج به دست آمده از آزمایش ها نشان میدهد این آبرفتها از نوع خاک دانهاي متراکم و غیریک نواخت با خاصیت غیرخمیري هستند. این رسوبات از نظر نفوذپذیري در ردۀ خاکهاي با نفوذپذیري متوسط تا زیاد قرار میگیرند. با توجه به تخلخل به دست آمده از این آزمایش ها و عمق رسوبات مخزن )5 تا 31 متر( در صورت اجراي سد زیرزمینی هم سطح، حجم مخزن معادل حدود 000‚100 متر مكعب است. به طورکلی بارگذاري و باربرداري در اثر پر و خالی شدن مخزن از آب، منجر به نشست میشود. در حالی که در مخزن این سد با توجه به این که ذرات تشكیل دهنده بیش تر از نوع ماسه و گراول و به میزان کم تري سیلت است، نشست صورت گرفته از نوع آنی است. با توجه به پارامترهاي مكانیكی به دست آمده ،میزان نشست آنی براي واحد سطح در حالتی که مخزن از آب تخلیه شده برابر با 36 میلیمتر است.

2176526211316

واژههای کليدی: سدزیرزمینی، مكانیک خاک، آبرفت، اردستان * نويسنده مسئول [email protected]
3141
مقدمه
استان اصفهان به دلیل واقع شدن در منطقۀ خشک و نیمه خشک، از نظر زمانی و مكانی توزیع بارندگی نامنظم دارد. علاوه بر این رشد غیرعادي نیازهاي مختلف آبی )کشاورزي ،صنعتی و شرب(، محدودیت فوقالعاده منابع آب سطحی، تغییرات اقلیمی و کاهش روزافزون منابع آب زیرزمینی، باعث شده شرایط حادي از لحاظ کمبود آب در این استان به وجود آید. احداث سدهاي زیرزمینی راه کاري عملی براي استفاده بهینه از منابع آب و مدیریت صحیح آب هاي زیرزمینی به شمار میرود. با توجه به هزینۀ کم، روش ساخت آسان، ذخیرۀ آب بهداشتی و مزایاي بسیاري که این سدها نسبت به سدهاي سطحی دارند، میتوانند روشی مقرون به صرفه و ساده براي ذخیره سازي و استفاده از آب هاي زیرزمینی باشند.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

در اجراي سدهاي زیرزمینی مانند هر پروژۀ عمرانی دیگر زمین به عنوان پی یا بستر، اولین و مهم ترین عامل پژوهشی است و بررسیهاي زمین شناسی مهندسی، اصولیترین موارد بررسی در پژوهش هاي اولیه را به خود اختصاص میدهند. مسائل ژئوتكنیكی میتواند باعث تغییر روشها، برنامهها و عملیات اجرایی در این سدها شده و هزینهها را تحت تاثیر قرار دهد. بنا بر این آگاهی از مشخصات فیزیكی و مكانیكی آبرفتهاي تشكیل دهندۀ مخزن براي درک عمل کرد آن در حین اجراي پروژه و نیز موفقیت پروژه براي استحصال آب زیرسطحی ضروري است.
سد زيرزميني
سدهاي زیرزمینی سازههایی هستند که جریان طبیعی آب هاي زیرزمینی را مسدود می کند و سبب ایجاد ذخایر آبی در زیرزمین میشوند. به طورکلی ارتفاع دیواره در سدهاي زیرزمینی برخلاف سدهاي معمولی بالاتر از سطح رودخانه نخواهد بود. در این سدها با خاک برداري بستر رودخانه و پر کردن آن با خاکها و مواد نفوذناپذیر، لایه نفوذناپذیري در مقابل جریان آب زیرزمینی ایجاد میکنند که منجر به تشكیل مخزن آب زیرزمینی میگردد. در این سدها با توجه به پارامترهاي مختلفی از قبیل عرض مقطع، عمق سنگ کف، دبی عبوري، نوع آبرفت در منطقه، ممكن است لایه نفوذناپذیر به صورت پرده غیرقابل نفوذ رسی، بتنی، پلاستیكی، سپر فلزي و یا مصالح بنایی در نظر گرفته شود. بدیهی است اجراي اینگونه موانع که به عنوان سد زیرزمینی نام برده میشود، نیاز به بعضی تأسیسات دارد. این تأسیسات بسته به شرایط توپوگرافی، نوع و محل تغذیه متفاوت هستند. از جمله این تأسیسات میتوان به ایستگاههاي پمپاژ، سرریز، کانال انتقال آب و سیستم خدمات و نگه داري اشاره کرد ]3[، ]1[، ]1[، ]4[، ]5[. سدهاي زیرزمینی به طورکلی به دو دستۀ سدهاي زیرزمینی3 و سدهاي ذخیره ماسهاي1 تقسیم می شوند ]6[، ]7[.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

از مهم ترین محاسن این سدها با توجه به نوع و شرایط احداث آن ها؛ کم تر بودن میزان تبخیر آب ذخیره شده در مخزن این سدها نسبت به مخازن سطحی و تأثیر کم تر بر اکوسیستم منطقه نسبت به حالتی که مخزن در سطح زمین تشكیل میشود. خسارت مخزن نظیر جابه جایی روستاها، تغییر جاده، خط انرژي و… ندارد و از زمین سطح مخزن میتوان براي مصارف دیگري مانند کشاورزي، صنعت و … استفاده کرد و در بسیاري از موارد این نوع سدها میتوانند مانعی در برابر هجوم آب هاي شور و آلوده به حوضۀ آب سالم باشند ]8[، ]3[. مهم ترین معایب این سدها در قیاس با سدهاي متداول سطحی؛ عدم امكان تولید نیروي برق آبی در این سدها، دشوار بودن تخمین صحیح حجم آب انباشته شده و قابل برداشت از مخزن، ذخیره حجم آب کم تر نسبت به سدهاي متداول که روي زمین احداث میشوند و نیز امكان تأثیر منفی بر روي آبخوان پایین دست، هستند ]30[.
با توجه به موقعیت و اهداف بهرهبرداري، کاربردهایی از جمله مدیریت منابع آب )مانند مسدود کردن چند چشمه یا قنات(، تأمین آب مصرفی )آشامیدنی، کشاورزي و صنعتی(، توسعۀ روستاها و جلوگیري از مهاجرت روستاییان، تغذیۀ مصنوعی سفرههاي زیرزمینی و بالا آوردن سطح ایستابی، جلوگیري از نفوذ آب شور، تصفیه فاضلاب ها و بهبود بخشیدن کیفیت آب، کنترل سیلاب ها، پایین آوردن سطح آب زیرزمینی در پایین دست و جلوگیري از فرسایش خاک براي سدهاي زیرزمینی قابل ذکر است ]33[.

3. Underground dams 1. Sand storge dams
3142
موقعيت جغرافيايي و زمين شناسي منطقۀ بررسي شده
سد زیرزمینی ماستبندي در صد و بیست کیلومتري شمال شرق اصفهان و پانزده کیلومتري جنوب اردستان واقع است. محل احداث این سد زیرزمینی در حدود 600 متري حاشیۀ جنوب غربی روستاي ماستبندي واقع شده است. موقعیت جغرافیایی محور این سد زیرزمینی در “3/31΄31˚11 شمالی و”6/16΄33˚51 شرقی واقع است. منطقۀ مذکور از نظر تقسیمات زمین ساختی در زون ایران مرکزي و زیر زون آتشفشانی- رسوبی، ارومیه- دختر قرار گرفته است. جنس سنگهاي موجود در این منطقه از نوع سنگهاي آندزیتی، توف برشی ،توف ماسهاي ایگینمبریت و سنگهاي آذرآواري است. با توجه به لیتولوژي محدودۀ بررسی شده که عمدتاعمدتاً از سنگهاي آذرین اسیدي تا متوسط با قابلیت انحلال ناچیز تشكیل شده است ،کیفیت شیمیایی آب هاي زیرزمینی با عبور از آنها تغییر زیادي نداشته و آب ذخیره شده در مخزن این سد براي شرب و کشاورزي مناسب است.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

مخزن سد زیرزمینی ماستبندي از رسوب هاي عهد حاضر شامل پادگانههاي آبرفتی جوان و نهشتههاي بستر رودخانه تشكیل گردیده است. آبرفتهاي منطقه به صورت قطعات کم وسعت و نواري نسبتاًنسبتا باریک، حاشیۀ بستر اصلی را در حوضه بررسی شده تشكیل میدهند.
ضخامت رسوبات مخزن با توجه به حفاريهاي صورت گرفته و بررسیهاي ژئوالكتریكی بین 5 تا 31 متر متغیر است. این واحد آبرفتی بر روي سنگ بستري از جنس توف ماسهاي و توف برشی قرار گرفته است. در شكل 3 موقعیت جغرافیایی و راههاي دسترسی به منطقه و در شكل 1 موقعیت محور سد زیرزمینی نسبت به روستاي ماستبندي نشان داده شده است.

روشها
556261043938

شرایط لازم براي موفقیت پروژۀ احداث سد زیرزمینی، وجود لایههاي آبرفتی با تخلخل زیاد و ضخامت کافی براي ذخیرۀ مناسب و هرچه بیش تر آب است. به دلیل این که در سدهاي زیرزمینی مخزن در زیر سطح زمین و در سازندهاي اطراف محور سد ذخیره می شود، براي ایجاد مخزنی با آب دهی مناسب وجود تشكیلات زمین شناسی با تخلخل مؤثر3 زیاد ضروري است.
3. Effective porosity
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:35 IRST on Saturday October 28th 2017

700151-5236896

شکل
4
.

موقع
ي
جغراف

ت
ي
ا
يي

منطق
ۀ

شده
بررسي

شکل

4

.

موقع

ي

جغراف



قیمت: تومان

دسته بندی : زمین شناسی

دیدگاهتان را بنویسید