پایان نامه كارشناسی ارشد عمران (گرایش سازه‌های هیدرولیكی):نقش سدهای زیر زمینی در کنترل مخازن و تامین آب زیر زمینی

ارسال شده در 27 دی 1399 توسط نجفی زهرا در بدون موضوع

سد زیرزمینی سازه ای است که به منظور ایجاد مانع در برابر جریان طبیعی آب زیرزمینی و ایجاد یک مخزن برای آب زیرزمینی طراحی و ساخته می شود. این سدها در مناطق خشک و نیمه خشک مورد استفاده قرار می گیرند. در این مناطق، آب زیرزمینی به عنوان تنها منبع برای تامین آب جهت مصارف گوناگون در دسترس می باشند. سدهای زیرزمینی به عنوان تامین کننده نیاز آبی این مناطق مورد توجه قرار گرفته است. تامین آب توسط این گونه از سدها برای حجم های کم مورد استفاده قرار می گیرند و نمی تواند به عنوان یک روش کلی برای تامین نیاز آبی مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از سدهای زیرزمینی به منظور ذخیره سازی آب مشکلاتی نظیر نرخ بالای تبخیر، آلودگی آب، ورود آب شور به منابع آب شیرین که در روش های مرسوم ذخیره سازی آب وجود دارد، بوجود نمی آید. به منظور جانمایی محل مناسب برای ساخت سدهای زیرزمینی اطلاعات مربوط به شرایط هیدرولوژیکی منطقه، مطالعات ژئوتکنیکی، ژئوفیزیکی و زمین شناسی مورد نیاز می باشد. ذخیره سازی آب زیرزمینی و استفاده از این منبع آب برای مصارف گوناگون جنبه تاریخی دارد به گونه ای که در زمان رم باستان در Sardinia و شمال آفریقا استفاده از سدهای زیر زمینی مرسوم بوده است. با گذشت زمان تکنیک و دانش استفاده از این سدها نیز افزایش یافته است به طوری که در شرق و جنوب آفریقا و همچنین هند ساخت این سدها مورد توجه قرار گرفته است. دیوارهای آبند تزریقی به منظور ذخیره سازی آب در شمال آفریقا و ژاپن و محافظت منابع آب شیرین در برابر آلودگی های منابع آب شرب در اروپا و امریکا از دیگر موارد استفاده از سدهای زیرزمینی می باشد (Hanssan and Nilsson, 1986). در این پایان نامه علاوه بر توصیف سد زیرزمینی و بیان کاربردها به مدلسازی سد زیرزمینی با استفاده از نرم افزار PLAXIS در آبرفت ماسه ای بر اساس پارامترهای مختلف ماسه، جنسهای مختلف بدنه سد و مدل های مرسوم برای مدلسازی مسائل ژئوتکنیک نظیر مدل موهر کولمب و مدل خاک سخت شونده پرداخته شده است. سپس از این نتایج برای مدلسازی سد زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه ( منطقه علی آباد استان فارس) استفاده می گردد. علاوه بر این اثر برداشت آب از آبخوان ایجاد شده، بر سازه سد مورد بررسی قرار می گیرد.

1.1 تاریخچه سدهای زیرزمینی

اطلاعات مربوط به سدهای زیرزمینی توسط Nilsson، در سال 1988 ارائه شده است. بر این اساس این گونه سدها در نقاط مختلف دنیا نظیر اروپا، آفریقا، آسیا و آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است. در اروپا، چندین نمونه از سدهای زیرزمینی در کشورهایی همچون آلمان، فرانسه و ایتالیا به منظور بالا آوردن سطح آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفته است. در یونان به منظور تغذیه آبخوان ها و جلوگیری از ورود آب شور به منابع آب شیرین از سدهای زیرزمینی استفاده شده است (Garagunis, 1981). سدهای زیرزمینی بیشتر در کشورهای آفریقایی مورد توجه قرار گرفته است، به طوری که چندین سد زیرزمینی بزرگ در شمال آفریقا مخصوصا در الجزایر و مراکش

ساخته شده است. همچنین در مناطق شرقی قاره آفریقا نیز استفاده از این نوع سدها متداول می باشد (Nilsson, 1988). در جنوب غربی ایالات متحده و همچنین در کشورهای آمریکای جنوبی مانند برزیل و مکزیک استفاده از سدهای زیرزمینی متداول می باشد. سدهای زیرزمینی که در بسترهای ماسه ای رودخانه های Arizona، ساخته شده اند، بنام Tapoons، مشهور می باشند (Lowdermilk, 1953). در آسیا استفاده از سدهای زیرزمینی خصوصا در هند متداول می باشد به طوری که در رابطه با طراحی و ساخت سدهای زیرزمینی Ahnfors، در سال 1980 مطالعاتی را انجام داده است. درجنوب هند در منطقه Kerda، دو سد زیرزمینی، یکی توسط کشاورزان و افراد بومی و دیگری توسط دولت ساخته شده است. این سد در یک دره باریک با طول کلی 160 متر از آجر، صفحه پلاستیکی و صفحات قیری ساخته شده است. حجم آب ذخیره در پشت سد در حدود 1500 متر مکعب تخمین زده شده است. در نقاطی مانند تایلند و ژاپن نیز سدهای زیرزمینی زیادی ساخته شده است. یکی دیگر از انواع سدهای زیرزمینی سدهای نیمه مدفون یا مخازن ماسه ای می باشند. در این سد دیواره سازه معمولا تا ارتفاع بالاتری از سطح زمین امتداد دارد. در این نوع سد علاوه بر ایجاد یک مخزن زیرزمینی، با ایجاد یک مخزن سطحی و رسوب گیری جریان رودخانه یا سیل نیز بر حجم مخزن زیر سطحی خود می افزاید و آن را توسعه می دهد، بنابراین برای کنترل سیل نیز مناسب می باشند. اولین نمونه از این سد در سال 1907 در Namibia، گزارش شده است (Wipplinger, 1958). Wipplinger، در سال 1958 نمونه کاملی ازساخت سد های نیمه مدفون در رودخانهHoanib ، را ارائه کرده است. جنبه های اقتصادی سدهای نیمه مدفون برای ذخیره سازی آب توسط Burger ، در سال 1970 و جنبه های طراحی این سدها توسطNissen-Petersen ، در سال 1982 ارائه شده است.

فصل دوم

بررسی سدهای زیرزمینی

سد زیرزمینی سازه ای است که با مانع شدن جریان طبیعی آب های زیرزمینی و ذخیره سازی آن ها باعث ایجاد مخزن زیرزمینی می گردد. انواع سدهای زیرزمینی عبارتند از سدهای نیمه مدفون و سدهای مدفون که به توضیح هر یک می پردازیم (Hanssan and Nilsson , 1986).

1.2 سدهای زیر سطحی یا مدفون (Subsurface Dam)

مقطع این نوع سد مانند شکل 1.2 می باشد.

شکل 1.2 مقطع شماتیک سد زیر زمینی مدفون (Yilmaz, 2003)

حجم ذخیره واقعی سدهای مدفون در محدوده چند صد متر مکعب تا چندین میلیون متر مکعب، وابسته به کاربری و طراحی سد، متفاوت خواهد بود. اثر سدهای زیرزمینی بر جریان آب زیرزمینی در شکل 2.2 نمایش داده شده است. مراحل اجرای سدهای مدفون عبارتند از ایجاد یک ترانشه در محل مناسب یک دره که دارای سنگ بستر نفوذ ناپذیر باشد، این ترانشه مجدد با مواد نفوذ ناپذیر به عنوان بدنه سد زیرزمینی پر می شود. عمق متوسط برای حفاری ترانشه در حدود سه تا شش متر می باشد (Nilsson, 1988).

***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***