چکیده:
چاه های تزریقی به عنوان روشهای تغذیه اساساً در مناطق شهری و مراکز صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. صرف نظر از نوع روش، باید آبی که به زمین تغذیه میشود عاری از مواد رسوبی باشد. استفاده از ترکیبی از روشهای متعدد( پخش آب و غرقاب کردن زمین در کرت های وسیع وچاه های تغذیه) برای هدفهای تغذیه معقولتر است.
پروژه تغذیه مصنوعی چاههای آب نیروگاه شهید مفتح همدان با پخش آب (water spreading) از طریق غرقاب کردن زمین در کرت های وسیع (basin) وچاه های تغذیه (recharge well) ،می تواند بخشی از آب خارج شده از زیر زمین راجبران نماید.
آب داخل مخازن به تدریج در خاک نفوذکرده و وارد لایه آبدار زیرزمینی می گردد سرعت نفوذ بستگی به اختلاف سطح آب روی زمین و سطح ایستایی وخصوصیات فیزیکی خاک دارد. اما از آنجا که بتدریج منافذ خاک گرفته می شود سرعت نفوذ نسبت به زمان کاهش می یابد وممکن است به حدی برسد که آب به مدت طولانی در سطح زمین باقی مانده وتبخیر گردد.در این روش آب وارد چاه شده وبا ایجاد مخروط تغذیه به اطراف آن نفوذ می کند .باید توجه داشت که میزان تغذیه چاه برابر پمپاژ آن نیست زیرا هدایت هیدرولیکی در هنگام تغذیه به دلیل مسدود شدن منافذ کمتر از هدایت هیدرولیکی در هنگام پمپاژ است.
پروژه های تغذیه مصنوعی دارای عملیات متنوع عمرانی (ابنیه _زهکشی_ حفاری چاه وعملیات خاکی و خاکریزی و... )می باشد که مستلزم طراحی مهندسی وتجربه در اجرا می باشد واستفاده از منابع ومصالح موجود ،موجب اقتصادی شدن این پروژه ها میگردد در پایان متذکر میشود که عمر پروژه مذکور بین 15تا20 سال تخمین زده شده است.
مقدمه:
تعریف و ریشه لغوی
وارد کردن آب به داخل یک سازه زمین شناسی را بوسیله متدها و تاسیسات مختلف ، تغذیه مصنوعی گویند ومعادل لاتین آن Artificial Recharge می باشد.
قنات چگونه بوجود آمد ؟
به دنبال رگه های حیات
شاید اولین گام مردمان زحمتکش قدیمی ، فقط جستجو برای یافتن آب در زیر زمین بود ، و وقتی مقنی ها در اعماق چاه بدنبال رگه های آب حرکت کردند اولین قدم را در راه ابداع قنات برداشتند .
آنها آنقدر بدنبال رگه آب در چاه حفاری کردند و پیش رفتند ، تا دیگر هم نفس کشدن مشکل شد و هم تخلیه مواد حفاری سخت تر گردید . در این نقطه بود که یک چاه رو به بالا حفاری کردند و خود را به روی زمین رساندند .
هم راه تنفس باز شد و هم راه آسانی برای تخلیه مواد و آوار های کنده شده .
بله اینگونه قنوات ابداع شدند و سالیان درازی به بشر خدمت کردند .
هدفهای تغذیه مصنوعی
تغذیه مصنوعی می تواند با توجه به هدفهای زیر بکار رود:
1- تغییردادن کیفیت آب (هم درجه حرارت آن را تنظیم کرد و همچنین پالایش باکتری ها صورت می گیرد.
2- اضافه کردن و ثابت نگه داشتن آب زیرزمینی به عنوان منبع اقتصادی
3- به منظور تنظیم و یکنواخت کردن آب سطحی
4- برای جلوگیری از نفوذ آبهای شور به آبهای شیرین
5- برای کاهش دادن و جلوگیری از نشست زمین در اثر برداشت زیاد آب زیرزمینی
6- برای انبارش آب زیرزمینی جهت استفاده در محل و صادرکردن آن به مناطق دیگر از طریق آب سطحی
7- استخراج انرژی براثر آب گرم
8- توزیع زیرزمینی آب در یک منطقه برای چاههای حفاری شده
بنابراین در شرایط مختلف ، پروژه های تغذیه مصنوعی نه تنها به عنوان مکانیزم حفاظت از آبهای زیرزمینی را تدارک می بیند، بلکه بعنوان کمک برای حل مساله وجلوگیری از افت آبهای زیرزمینی در سفره ها در اثر استخراج بیش از حد عمل می کند.
شرایط کلی استفاده از تغذیه مصنوعی
بر حسب نوع نیازها ، ویژگیهای جغرافیایی و نحوه استقرار تاسیسات تغذیه و نوع آن طرحهای تغذیه مصنوعی و طرز کار آنها ، بی اندازه متغیر است.
با توجه به اینکه هر سیستم و طرح تغذیه مصنوعی از یک سیستم آبدار ، یک منبع تغذیه و بالاخره تاسیسات مربوطه تشکیل می شود. به خوبی می توان حدس زد که ابعاد این طرحها تا چه اندازه می توانند متغیر باشند که این تغییرات می توانند هم از نظر زمانی و هم از نظر مکانی قابل اندازه گیری باشند.
شرایط هیدرولوژیکی و منبع تغذیه
رژیم آبهای سطحی موجود در منطقه و اختلاف بین رژیم منبع تغذیه و رژیم مورد تقاضا ، عامل مهمی است که باید در رابطه با ظرفیت تنظیم کنندگی مخزن طبیعی و شرایط انتقال آب بین نقاط تغذیه و برداشت در نظر گرفت.
- تیرگی آب: پیش از در نظر گرفتن موارد ذکر شده، باید توجه داشت که آب حاوی مقدار بسیار کمی از مواد معلق می باشد و این در موقعی است که بخواهیم از آب بدون پالایش قبلی استفاده کنیم.
شرایط هیدروژئولوژیکی مخزن آب
وضع سفره ، از نظر آزادبودن تحت فشار بودن که از طریق ضریب ذخیره و پرشدگی در حجم آب قابل تحرک و نیز در نوع تاسیسات تغذیه تاثیر خواهد گذاشت. ضخامت بخش غیر اشباع قبل از ذخیره سازی در مورد سفره های آزاد این ضخامت به میزان بهره برداری از سفره بستگی دارد.
متدهای تغذیه مصنوعی
متدهای مختلفی برای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی ارائه گردیده است که متداولترین متدها عبارتند از:
1- متد حوضچه ای
در متد حوضچه ای بوسیله خاکریز کردن مرزهای حوضچه و یا خاکبرداری از منطقه مورد نظر ، حوضچه ای را درست کرده و آب را در داخل آن بخش می کنند. که این آبها نباید دارای ذراتی در اندازه سیلت باشند، زیرا باعث کورشدن فضاهای خالی قابل نفوذ می شود.
متد کانالی
عمل بخشی آب در یک کانال طبیعی ، زمان و منطقه تغذیه را در آن افزایش خواهد داد. این شامل مدیریت رودخانه و کانال در قسمت بالا و پایین تاسیسات می باشد. وجود منبع آب در قسمت بالایی رودخانه می تواند مقدار جریان رودخانه را در طی زمان ، منظم کرده، بطوریکه مقدار آن از مقدار ظرفیت جذب در قسمتهای پایینی رودخانه بیشتر نباشد.
متدهای دیگر تغذیه مصنوعی عبارتند از:
1- متد آبراهه و شیاربندی
2- متد سیلابی
3- متد آبیاری
4- متد گودالی
5- متد چاه تغذیه ای
امروزه استفاده بی رویه از آبهای زیرزمینی ،یکی از بزرگترین مشکلات محسوب می شود و با توجه به اینکه میانگین بارندگی در دنیا700mm/year می باشد در کشور ما این میزان240mm/year می باشد و با توجه به اینکه در شرایط طبیعی فقط جزء کوچکی از آب باران به آب زیرزمینی می‌رسد.و از آنجایی که مخازن زیرزمینی، مخازنی بدون تبخیر می‌باشند و از آنجا که جریان آبهای سطحی اغلب هدر میرود، حفاظت آب از طریق افزایش تغذیه مخازن زیرزمینی، توسط جریانهای سطحی یک عمل منطقی است. ودر این میان تغذیه مصنوعی یکی از روشهائی است که می تواند بخشی از آب خارج شده از زیر زمین را جایگزین نماید تغذیه مصنوعی آبهای زیر زمینی به 5 روش کاربردی مختلف صورت می گیرد.این روشها در جدول زیر آمده است.پروژه تغذیه مصنوعی چاههای آب نیروگاه شهید مفتح همدان را می توان ترکیبی از روش غرقاب کردن زمین وچاههای تغذیه مورد بررسی قرار داد .لازم به ذکر است که با انجام این پروژه با آبگیری در سال اول بیش از 4متر سطح آب زیر زمینی منطقه افزایش یافته است.
اثربخشی
اثر بخشی پروژه های تغذیه مصنوعی به فاکتورهای بسیاری بستگی دارد ، که مهم ترین آنها : مناسب بودن اراضی محل تغذیه، دانه بندی خاک و صاف و زلال و بدون رسوب بودن آب تغدیه ای است . چنانچه هریک از این فاکتورها زایل شود از اثر بخشی پروژه بشدت کاسته شده و حتی به سمت بی تاثیر بودن میل می کند .
نمونه مفید آن که با جمع شدن تمامی شرایط مثبت حاصل شده ، تغذیه های گودالی در دشت گرمسار بود ، که دقیقاٌ بیست روز پس از شروع تغذیه ، قنات روستای اکبر آباد واقع در 4 کیلومتری جنوبشرقی گودالها ، که 40 سال از زمان خشکیدن آن می گذشت دوباره آبدار شد .
نمونه بی تاثیر آن نیز تغذیه مصنوعی حوضچه ای – استخری زرتل سمنان بود ، که در اثر ورود آب سیلابی حاوی رسوبات بسیار ریز مارنی ، و کور شدن چشمه های نفوذ آبرفت بستر حوضچه ها ، عملاٌ حوضچه ها کاملاٌ غیرقابل نفوذ شد و حتی بعنوان حوضچه محل پرورش ماهی مورد استفاده موردی نگارنده قرار گرفت .
تغذیه عمقی
این روش را شاید بهتر باشد تزریق تلقی کنیم ، زیرا با انجام تمهیداتی آب را تا عمقی پایین می بریم تا با لایه نفوذناپذیر مجاور شده و مستقیماٌ در لایه آبدار تزریق گردد . در این روش بدلیل اینکه آب به جای نفوذ قائم ، در جهت افقی نفوذ می کند ، ریسک برخورد آن با لایه های نازک رسی بازدارنده به حداقل می رسد و در این حالت میزان نفوذ بمراتب بیش از حالت تغذیه سطحی خواهد بود . بنا به بررسی هایی که در زمان اجرای پروژه ها در سمنان انجام شد ، میزان نفوذ افقی 16 برابر میزان نفوذ قائم آب است .
گودالی
در کنار بسیاری از جاده های سراسری با گودال های متعدد شن و ماسه برخورد می کنیم که سازندگان راهها برای تامین شن و ماسه و مصالح مورد نیاز احداث راه ، در اعماق گوناگون و در راس مخروط افکنه دشت ها و مناطق با خاکهای دانه درشت ، ایجاد نموده و پس از خاتمه پروژه ، آنها را به حال خود رها نموده اند .
از این نمونه گودال ها که بعضاٌ بدلیل رها شدن ، به محل تخلیه زباله های شهری و روستایی تبدیل شده بود ، در حاشیه جاده گرمسار- سمنان بوفور دیده می شدند .
در شمال کمربندی شهرسمنان نیز یک گودال بسیار بزرگ که متعلق به محل قرضه مصالح مورد نیاز ساخت جاده کمربندی و سایر راهها بود ، وجود داشت.
استفاده از این گودالها بعنوان محل تغذیه مصنوعی نیز مزایایی را در پی داشت که به جهت صرفه جویی در هزینه خاکبرداری در حجم بسیار زیاد ، و صرف هزینه و زمان از اولویت برخوردار بود و کافی بود تا آب موجود و مازاد را بدرون این حوضچه ها و گودالها هدایت کنیم .
در دشت گرمسار با انحراف آب کانال های آبیاری در فصول غیر زراعی و انتقال و هدایت آن بداخل این گودالها ، میلیونها مترمکعب آب را بدرون آبخوان تزریق نمودیم ، که میزان دقیق آمار آن در اداره آب شهرستان گرمسار موجود است .
در شهر سمنان نیز از گودال موجود جهت تغذیه آبخوان استفاده شده است .