ارزیابی وضعیت راندمان انتقال آب در کانالهاي بتنی شبکه آبیاري دشت گرمسار و بررسی شرایط بهبود آن

Transcript

1 » اولین همایش ملی چالشهاي منابع آب و کشاورزي «انجمن آبیاري و زهکشی ایران دانشگاه آزاد اسلامی واحدخوراسگان اصفهان 24 بهمن 392 ارزیابی وضعیت راندمان انتقال آب در کانالهاي بتنی شبکه آبیاري دشت گرمسار و بررسی شرایط بهبود آن جواد مکاري ساعی دانشجوي کارشناسی ارشد مهندسی آب دانشگاه صنعتی شاهرود خلیل اژدري دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه صنعتی صمد امامقلی زاده استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه صنعتی امین ناظري دانشجوي کارشناسی ارشد مهندسی آب دانشگاه صنعتی شاهرود چکیده کانالهاي آبیاري به عنوان یکی از مهمترین بخشهاي شبکه آبیاري و زهکشی نقش موثري در کاهش تلفات و بالابردن راندمان انتقال آب دارند. در کانالهاي پوشش شده با بتن(لاینینگ) بیشترتلفات به دلیل تبخیر و نفوذ آب از جدار کانالها میباشد. در این تحقیق براي برآورد راندمان انتقال شبکه گرمسار تعداد 22 کانال بعنوان نمونه انتخاب گردید.متوسط دبی براي هر مقطع محاسبه شد و با بدست آوردن اختلاف دبی در ورودي و خروجی هر از کانالهاي نمونه راندمان انتقال تعیین گردید نتیجه نشان داد که راندمان انتقال براي کل شبکه عدد 89 درصد میباشد. علت درصدي تلفات انتقال را میتوان در عمر بالاي شبکه تركهاي عرضی و طولی در جدارهي کانالها آببندي نشدن مناسب درزهاي انقباض رسوبگذاري و پارامترتبخیر دانست. براي بهبود راندمان انتقال میتوان به استفاده از مقطع مستطیلی دالگذاري روي مجاري روباز لایرویی منظم تعمیر و نگهداري دورهاي از کانالها اشاره نمود. واژههاي کلیدي:راندمان انتقال پتانسیل تبخیر مقطع جریان لاینینگ درزهاي انقباض تلفات انتقال مقدمه تقاضاي فزاینده مصرف آب در جهان از یک سو و محدودیت منابع آب تجدید شونده از سوي دیگر ضروري مینماید تا سیاستگذاران جهانی تعدیل عرضه و تقاضاي آب را دقیقا مورد بررسی قرار داده و قبل از بروز مشکلات جدي به آن بیندیشند. بدیهی است در این میان بخش آبیاري که به نظر سازمان جهانی فاي و( FAO ) مهمترین و مطمي نترین منبع تامین غذا در دنیا میباشد از سهم بالایی برخوردار باشد. مساي ل مربوط به بحران آب در سالهاي اخیر از گوشه و کنار جهان گزارش میشود بنا به اعتقاد کارشناسان و سیاستمداران در قرن آینده بحران آب به عنوان یک مسي له مهم اجتماعی و سیاسی بینالمللی خواهد ١

2 بود. در ایران مسي له آب و بهرهبرداري آن از دو جهت داراي اهمیت میباشد یکی از جهت تامین نیازهاي غذایی و به طور مشخص تولید محصولات کشاورزي به عنوان اصلیترین این نیازها براي جمعیت به سرعت در حال رشد کشورمان بوده و دیگرجلوگیري از به هدر رفتن آن میباشد. با توجه به اقلیم خشک و نیمهخشک کشور و همچنین کاهش منابع آب شیرین استفاده بهینه از این منابع امري ضروري و حیاتی است. یکی از راهکارهاي اساسی جهت نیل به این هدف افزایش راندمان آبیاري است. میانگین راندمان آبیاري 35 درصد در کشورمان و پایین بودن آن در مقایسه با آمارهاي جهانی نگاه جدي به مسي له افزایش راندمان را میطلبد. هدف اصلی از احداث شبکههاي آبیاري جلوگیري از تلفات آب در مسیرهاي انتقال و توزیع و همچنین کنترل و بهینهکردن مصرف آب در مزارع میباشد که لازمه این کار کنترل جریان آب در کانالهابر اساس هیدرومدول تعیین شده و نظارت بر مصرف آب در داخل مزارع میباشد. با این امید که مسي له مدیریت شبکههاي آبیاري و راندمان آبیاري و در نتیجه بهرهبرداري از منابع آب به خصوص در کشاورزي به عنوان مسي لهاي اساسی مورد توجه هرچه بیشتر قرار گیرد. قسمت قابل توجهی از تلفات آب در شبکههاي آبیاري و زهکشی مربوط به بخش انتقال و توزیع میباشد. یکی از راهکارهاي اساسی جهت بالابردن راندمان در این بخش از شبکه اجراي پوشش بتنی است. شبکه آبیاري دشت گرمسار با مساحتی بالغ بر هکتار به عنوان یکی از اولین شبکههاي مدرن ساخته شده در کشور نقش مهم و استراتژیک را در سطح اقتصاد کشاورزي منطقه داشته است. کانالهاي موجود در این شبکه عمدتا بتنی است ولی به دلایل مختلف نظیر عمر بالاي شبکه رسوبگذاري رشد علفهاي هرزدر درزهاي انقباض نشت آب از تركهاي طولی و عرضی ایجاد شده در بتن لاینینگ و از همه مهمتر عامل تبخیر میزان تلفات در برخی از قسمتهاي شبکه قابل توجه است. برخی سوابق مطالعاتی صورت گرفته در کشور در زمینه ارزیابی راندمان و بررسی علل پایین بودن آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد: سهرابی و جوادپور( 379 ) متوسط راندمان انتقال در کانالهاي درجه تا 4 را به ترتیب 86/3 95/ 96/7 و 73/8 درصد براي طول 000 متر بدست آورد. وي اظهار داشت که به علت عدم کنترل بازبینی و مرمت قسمتهاي تخریب شده سیستم خصوصا در کانالهاي توزیع بهرهوري شبکه رو به کاهش است. احتشامی و همکاران( 379 ) متوسط راندمان انتقال و توزیع را در شرق شبکه را به ترتیب 90/5 و 60/9 و براي غرب شبکه 47/4 و 45/4 درصد بدست آوردند که بدین ترتیب راندمان شبکه در قسمت شرقی 55/ درصد و در قسمت غربی 40/4 درصد میباشد. به عبارت دیگر تقریبا نیمی از آب استحصالی از سد زیاران قبل از رسیدن به محل مصرف آن یعنی مزارع تلف میشود. نامبردگان دلایل متعدد فنی و اجتماعی را براي این مسي له ذکر کردهاند. در تحقیقی که در تعدادي از شبکههاي دشتهاي خوزستان تبریز و کرمانشاه انجام شده متوسط راندمان انتقال بین 23 تا 50 درصد برآورد شده است(میرابوالقاسمی ه 373). مواد و روشها منطقه مورد مطالعه دشت گرمسار یکی از حاصلخیزترین دشتهاي استان سمنان واقع در حاشیه جنوبی رشتهکوههاي البرز و با حوضه آبریزي به مساحت 3300 کیلومتر مربع میباشد. که بین طولهاي جغرافیایی 52 5 و شرقی و عرضهاي جغرافیای ی 5 35 و 35 7 شمالی با ارتفاع متوسط 875 متر از سطح دریا میباشد. این دشت از دیرباز از مراکز عمده کشاورزي حاشیه کویر بوده و محصولات زراعی و باغی متنوعی در آن کشت میشده است شکل( ). شبکهآبیاري و زهکشی گرمسار با وسعت هکتار از رودخانهي حبلهرود با دبی متوسط سالیانه 275 میلیون متر مکعب و متوسط 2 میلیون تن رسوب در سال تامین میگردد شکل( 2 ). مطالعات انجام شده نشان داده است که دشت گرمسار داراي خصوصیات کویري بوده و میانگین درجه حرارت سالیانه آن 7/8 درجه سانتیگراد است.متوسط بارندگی سالیانه در گرمسار 9 میلی متر میباشد. متوسط سالیانه رطوبت نسبی در گرمسار 45/7 درصد بودهمتوسط ساعات آفتابی در محدوده مورد مطالعه بطور متوسط 8/5 ساعت در روز میباشد همچنین بطور سالانه در گرمسار 539 میلیمتر تبخیر از سطح آزاد آب وجود دارد در طبقهبندي اقلیمی منطقه مورد مطالعه جزء اقلیم خشک سرد و نزدیک به بیابانی معتدل طبقهبندي میگردد براي طبقهبندي اقلیمی منطقه از روش آمبرژه استفاده گردیده است مشاور آب ورزان 379. ٢

3 شکل( ): نقشه منطقه مورد مطالعه شکل( 2 ): پلان شبکه آبیاري دشت گرمسار ٣

4 اندازهگیري جریان در این تحقیق به منظور برآورد راندمان انتقال در شبکه آبیاري و زهکشی دشت گرمسار عملیات صحرایی به صورت میدانی انجام شد. در این فرایند هایی از کانالهاي درجه و 2 و 3 انتخاب گردید. براي این منظور در مرحله نخست از کل شبکه پایش جامعی توسط اکیپ برداشت انجام شد. در نهایت هایی جهت برداشت دادههاي مورد نیاز به صورت تصادفی انتخاب گردید. در مقطع ورودي و خروجی هر سرعت جریان توسط سرعتسنجدر 9 نقطه از مقطع برداشت گردید. اندازهگیري سرعت در سه عمق 0/6 0/2 و 0/8 از سطح آب (0/2y (0/8y 0/6y انجام شد شکل( 3 ). (y = عمق جریان در مقطع اندازهگیري).در جدول( ) نمونهاي از اندازهگیريهاي سرعت و مشخصات مقاطع آورده شده است.پس از برداشت دادهها محاسبات هیدرولیکی براي بدست آوردن راندمان انتقال شبکه انجام گردید. شکل( 3 ) مقطع اندازهگیري جریان جدول( ): نمونهاي از اندازهگیريهاي سرعت Y cm منطقه درجه کانال مقطع چپ مقطع 0/8Y 0/6Y 0/2Y وسط مقطع 0/8Y 0/6Y 0/2Y راست مقطع 0/8Y 0/6Y 0/2Y 0/9 / /4 / /2 /4 /5 / /2 / گرمسار C طول m بالا دست پاییندست 80 محاسبه راندمان در این مطالعه راندمان انتقال کانالهاي درجه و 2 و 3 با روش اندازهگیري دبی ورودي و خروجی محاسبه گردید بدین منظور تعداد 44 اندازهگیري جریان در کانال هاي درجه و 2 و 3 صورت پذیرفت راندمان انتقال در هر از رابطهي( ) بدست آمد (١) در معادله( E ( : درصد راندمان انتقال E = Q 00 Q Q: out دبی ورودي به (متر مکعب بر ثانیه) Q: in دبی خروجی از (متر مکعب بر ثانیه) میباشد. مقدار تلفات در 00 متر با معادله( 2 ) محاسبه گردید. (٢) = Q Q 00 L در معادله( 2 ) Δ: 00 تلفات در 00 متر (متر مکعب در ثانیه در 00 متر کانال) L: طول (متر) میباشد. ۴

5 نتایج و بحث در این تحقیق اندازهگیري در 44 مقطع جریان( 22 ي انتخابی) انجام پذیرفت. عملیات صحرایی جهت اندازهگیري جریان در ماههاي خرداد و تیر سال 392 انجام گردید. باتوجه به مشخصات اقلیمی منطقه میتوان علت مقداري از تلفات را تبخیر از سطح آب دانست. نتایج محاسبات جدول( 2 ) نشان داد که مقادیر راندمان انتقال در طول هاي انتخابی بین 75/24 تا 96/3 درصد میباشد. مقدار تلفات آب در 00 متر طولی کانالها بین 0/94 تا 8/62 لیتر در ثانیه میباشد. با توجه به مقادیر بدست آمده متوسط راندمان انتقال شبکه 89 درصد برآورد گردید. دلیل درصدي تلفات انتقال در شبکه رامیتوانبه صورت دو دسته مشکلات فنی و مساي ل مربوط به مدیریت بهرهبرداري فهرست نمود. جدول (3) مقادیر اندازهگیري شده تلفات و راندمان تلفات در 00 متر(لیتر در ثانیه) راندمان (در صد) درجه کانال طول (متر) انتخابی 8/68 9/ /00 96/ /50 9/ /62 88/ /83 84/ /85 84/ /63 93/ /9 87/ /53 9/ /83 86/ /9 79/ /53 92/ /56 90/ جدول (3) مقادیر اندازهگیري شده تلفات و راندمان تلفات در 00 متر(لیتر در ثانیه) راندمان (در صد) درجه کانال طول (متر) انتخابی 3/52 83/ /55 89/ /87 90/ /0 75/ /95 92/ /27 89/ /73 92/ /27 96/ /94 90/ میانگین راندمان مساي ل و مشکلات فنی ترك خوردگی و فرسودگی پوشش بتنی به علت عمر بالاي شبکه که هم اکنون در حدود 30 سال میباشد. آببندي ناقص و نامناسب درزهاي انقباض که سبب نشت آب از آن شده و رشد علفهاي هرز در این درزها باعث تخریب بتن و افزایش زبري گشته که در کاهش راندمان انتقال موثر میباشد. تجمع رسوب در کانالهاي آبیاري موجب کاهش ظرفیت انتقال افزایش هدر رفت از طریق سریز شدن آب از کنارهها و در نهایت تخریب کانالها و سایر ابنیه میگردد. از سوي دیگر تغییر پارامترهاي هیدرولیکی جریان در اثر انباشته شدن رسوب سبب بوجود آمدن شرایط مناسب جهت رشد علفهاي هرز در کانال خواهد شد. رشد علفهاي هرز در کانالها سبب مصرف مقداري از آب توسط گیاهان و همچنین کاهش سرعت جریان آب و متعاقبا تبخیر بیش از حد گردیده است. مساي ل و مشکلات بهره برداري تخریب بتن لاینینگ توسط برخی از بهره برداران استفاده از بند خاکی جهت بالا آوردن سطح آب در کانال هاي بتنی در بعضی از مقاطع توسط بهرهبرداران. ریختن آشغال در داخل کانال توسط بعضی از افراد ناآگاه ۵

6 نتیجه گیر ي و پیشنهادات نتایج نشان داد میزان تلفات در کانالهاي انتقال شبکه در حدود در صد میباشد و راندمان انتقال شبکه عدد 89 درصد برآورد گردید. تبخیر از سطح آب و تغییرات ضریب زبري کانال دلایل اصلی تلفات میباشد. افزایش ضریبزبري ناشی از فرسایش بتن در طی سالهاي عمر پروژه ایجاد شکستگیها در دیواره و کف کانال رسوبگذاري در کانال و رشد علف هرز در برخی نقاط شبکه میباشد. براي بالا بردن راندمان انتقال شبکه پیشنهادات زیر عنوان میگردد. انجام عملیات لایروبی فنی در زمان و مکانهاي مناسب از شبکه توسط ماشینآلات کارآمد ترمیم لاینینگهاي تخریب شده توسط کارد فنی و ماهر پرکردن درزهاي انقباض با ماستیک به طور صحیح و فنی بازنگري در حوضچههاي ترسیب در ابتداي شبکه به منظور بالا بردن عملکرد آنها در ترسیب رسوبات آب ورودي از رودخانه آموزش کشاورزان در بهرهبرداري صحیح از شبکه احتشامی م و همکاران ارزیابی راندمان انتقال و توزیع و همچنین علل افزایش زبري در کانالهاي شبکه آبیاري قزوین. مجموعه مقالات دهمین سمینار کمیته ملی آبیاري و زهکشی ایران صص سهرابی ت. جوادپو ا بازدههاي انتقال و توزیع شبکه آبیاري دشت قزوین. مجله پژوهش کشاورزي آب خاك گیاه.جلد 5 ش 20. گزارشات هواشناسی مشاور آب ورزان صدر آب پویا میرابوالقاسمی ه ارزیابی راندمان آبیاري در تعدادي از شبکههاي سنتی ایران. مجموعه مقالات هفتمین سمینار کمیته ملی آبیاري و زهکشی ایران. منابع ( (2 (3 (4 ۶