روشهای رسوبزدایی و الیروبی تاالبها دریاچه ها و سدها

Transcript

1 روشهای رسوبزدایی و الیروبی تاالبها دریاچه ها و سدها چکیده مخازن سدها دریاچه ها و تاالب ها جزء پتانسیل های ارزشمند اقتصادی فرهنگی علمی و منابع پر انرژی هستند که حفاظت و مراقبت از آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. آنها در واقع مانند کیسه های هوایی کره زمین عمل کرده و باعث حفظ بقای موجودات زنده میشوند.لذا کنترل رسوبات امری اجتناب ناپذیر است. روشهای موجود برای حذف این رسوبات شامل الیروبی مکانیکی و هیدرولیکی و استفاده از تله های رسوبگیر در دهانه رودخانه ها و احداث آبراهه و حوضچه هایی به ابعاد بزرگ است که قبل از ورود رسوبات به محل آنها را در خود انباشت میکنند و مانع ورود رسوبات به محل مورد نظر میشوند.هر یک از این روشها محاسن و معایب خاص خود را دارند که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته و ازلحاظ اقتصادی ارزیابی میشوند. کلمات کلیدی: تاالب آبراهه مخزن سد تله رسوبگیری الیروبی 1 -مقدمه عامل اصلی آلودگی منابع آبی گسترش جمعیت و به تبع آن افزایش واحدهای مسکونی تجاری و صنعتی است که با داشتن اطاعات زیست محیطی و تخصیص اعتبارات مالی زیر بنایی میتوان مشکالت رسوب گذاری منابع آبی را مرتفع کرد.نمونه برداری و عملیات مربوط به مواد و مصالح

2 رسوبی نیازمند صرف هزینه زیاد و به کار گیری نیروی انسانی و تجهیزات فنی پیشرفته است.هدف از این تحقیق بررسی انواع الیروبها با ذکر مشخصات مربوطه و راهکارهای کلی برای رفع رسوب میباشد که در نهایت روشهای الیروبی تاالبها و مخازن آبی و سدها بیان میشود. 2 انواع الیروبها و روشهای جابجایی مواد الیروبی شده الیروب وسیله ای برای کندن مصالح بستر دریا یا به محل دفع می باشد. وظیفه اصلی یک الیروب رودخانه و حمل آنها به سطح آب به منظور انتقال در چرخه الیروبی انجام مرحله حفاری مصالح می باشد ولی برخی از انواع آنها توانایی حمل و دفع مصالح را نیز دارند. عوامل متعددی بر عملکرد دستگاه الیروب تاثیرگذار خواهند بود که مهمترین آنها عبارتند از : نوع مصالح و مقدار آنها عمق الیروبی فاصله تا محل دفع شرایط محیطی محل پروژه میزان آلودگی رسوبات روش دفع نرخ کاری مورد نیازانتخاب الیروب مناسب برای هر طرح که نیازمند شناخت ویژگی ها و محدودیت های انواع الیروب میباشد تا بتوان اقدام به انتخاب بهترین گزینه موجود صورت گیرد [1]. الیروب ها را با توجه به روش حفاری می توان به دو گروه اصلی مکانیکی و هیدرولیکی طبقه بندی نمود. عالوه بر این برای انجام الیروبی های خاص الیروبهای ویژه ای به کار می رود که می توان آنها را تحت عنوان "الیروبهای خاص" قرار داد. در ادامه خالصه ای ازروشهای حمل و انتقال مصالح الیروبی شده به محل دفع با توجه به نوع الیروب برای عملیات الیروبی ارایه شده است [3] الیروبهای مکانیکی

3 شکل 1 -الیروب مکانیکی مخصوص زمستان [3] شکل 2 الیروب ] Bucket Dredger [3 شکل 3 الیروب ] Buckhoes [3

4 این الیروبها درصد جامدات را حذف کرده نیاز به سطح آب زیادی ندارندو عبارتند از: سطلی.[3] زنجیری مخزندار چنگکی پانتون 2-2- الیروبهای هیدرولیکی چنگکی پیمانه دار بیل مکانیکی این نوع الیروب درصد جامدات را حذف کرده و نیازمند سطح آب زیادی هستند.آنها عبارتند از: مکنده مکنده ساده مکنده عمقی مکنده خاکروبهای مکنده تیغه دار مکنده با جام گردان مکنده مخزندار خود کشش [3]. [3] شکل 4 الیروب Encore

5 [3] شکل 5 الیروب NYS [3] شکل 6 الیروب Cutterhead Pipeline Dredges 3-2- الیروبهای خاص عبارتند از: الیروب تزریق هوا الیروب دوزیست الیروب تزریق آب الیروب های هوای فشرده الیروب رنده [6] روشهای حمل و جابجایی مواد الیروبی شده

6 عبارتند از: بارج های مخزنی بارج های بدون نیروی محرکه بارج های دارای نیروی محرکه خطوط لوله ایستگاه های پمپ بوستر تسطیح کننده هاو شخمزن های بستر انتقال به روش همزنی همزنی با الیروب مکشی همزنی و اغتشاش با پروانه کشتی [1]. 3 -عوامل موثر بر عملیات الیروبی 1-3- دسترسی به محل الیروبی نحوة دسترسی به محل الیروبی میتواند تأثیر مستقیمی بر ابعاد و نوع الیروب انتخابی داشته باشد. دسترسی به برخی از محل ها نظیر دریاچه داخل سرزمینی و نواحی باالدست رودخانه ها امکانپذیر نیست مگر آن که الیروب باندازه کافی کوچک باشد که بتوان آن را با وسایل نقلیه به محل سایت انتقال داد یا آنکه بتوان الیروب را به صورت قطعات کوچک قابل حمل به محل سایت منتقل کرده و در آنجا الیروب را مونتاژ نمود چگونگی انتخاب نوع الیروب مناسب انتخاب سیستم و روشهای مناسب الیروبی موجب کارآتر شدن و اقتصادی تر شدن عملیات الیروبی میشود. این انتخاب به عوامل متعددی نظیر نوع کار نوع خاك شرایط محلی و حجم رسوباتی که باید الیروبی شود بستگی دارد. معموال امکان انتخاب بیشتر از یک نوع سیستم الیروبی برای انجام پروژه الیروبی وجود دارد. در کنار مالحظات فنی و اقتصادی مالحظات محیط زیستی نیز دارای اهمیت می باشد [1]. برای انتخاب سیستم الیروبی که بسیار تابع جنس مواد الیروبی شونده می باشد تا حد ممکن می بایستی طیف کاملی از همۀ شرایط و الزامات رادرنظر گرفت. راهنماهای مفیدی برای تعیین سیستم الیروبی مناسب وجود دارد. اما فقط تعدادی از این الیروب ها برای مناطق حساس به لحاظ محیط زیستی توصیه شده و مورد تایید می باشند [4] دستگاههای الیروبی نگهداری ) Dredging (Maintenance

7 الیروبی نگهداری معموال شامل جابجایی رسوبات ریزدانۀ تازه ته نشین شده میباشد. لذا الیروب انتخابی لزوما نباید پرقدرت و سنگین باشد. اگر فاصله محل الیروبی تا محل دفع مواد زیاد باشد سرعت حرکت الیروب مخزندار اهمیت پیدا میکند. در این موارد بهتر است از الیروب هایی استفاده شود که مخزن آنها اختصاصا برای بارگیری و حمل رسوبات ریزدانه طراحی و ساخته شده اند [3] دستگاههای الیروبی احداثی( Dredging (Capital در اغلب حاالت الیروبی احداثی شامل جابجایی انواع مختلفی از مواد از بستر دریا می باشد. چند وجهه بودن دستگاههای الیروب هم از نظر قابلیت الیروبی انواع مختلف خاك بستر و هم از نظر قابلیت انتقال و دفع مواد الیروبی شده به روشهای مختلف میتواند در انتخاب دستگاه الیروبی احداثی دارای اهمیت باشد. دستگاههای الیروبی که جهت الیروبی احداثی مورد استفاده قرار میگیرند از نظر قدرت موتور و استحکام بدنه از دستگاههایی که برای الیروبی نگهداری بکار میروند قویتر هستند] 3 [ دستگاههای الیروبی سنگ الیروبی بسترهای سنگی بصورت مستقیم فقط با الیروبهای خیلی مستحکم و پرقدرت امکانپذیر است. سنگهای نرم و خرد شده قابلیت الیروبی شدن بصورت مستقیم را دارند. برای الیروبی سنگهایی که الیروبی آن مستقیما امکانپذیر است استفاده از الیروبهای مکندة تیغه دار بزرگ الیروبهای dipper کجبیل Backhoeوالیروبهای سطلی زنجیری Bucketchainمناسبتر هستند. اگر الیروبی سنگ در مناطقی صورت میگیرد که بطورمداوم در معرض امواج بلندقرار دارند استفاده از الیروبهای ثابت امکان پذیر نخواهد بود] 3 [ وجود مواد منفجره در بستر دریا مواد منفجره باقیمانده از جنگ مانورهای نظامی دریایی یا مواد منفجره و اسلحه های غیرقابل مصرف که در زیر دریا دفن شده است میتواند برای عملیات الیروبی مشکل ساز مواد و زائدات خارجی باشد] 3 [.

8 زائدات و مواد خارجی نظیر کابل زنجیر تایر و قطعات فلزی میتوانند اثرات سویی بر الیروبی داشته باشد خصوصا زمانی که از الیروبهای مکشی استفاده میشود. مواد خارجی در محلهای حوض خشک برخی قسمتهای بندر کانال رودخانه و زمینهای بازیابی شده یافت میشوند. وجود زائدات خارجی را در زیر آب میتوان بوسیلۀ سونار تلویزیونهای زیرآبی غواص قبل از الیروبی شناسایی نمود. د رنقاطی که حجم زائدات خارجی زیاد است استفاده از الیروبهای چنگکی یا الیروبهای کجبیل مناسبتر است.]6[ 4 -روشهای فعلی کنترل رسوب گذاری و کاهش رسوبات ورودی روشهای جلوگیری از رسوبگذاری در مخزن را میتوان به روشهای کاهش ورود رسوبات به مخزن و کاهش رسوب گذاری تقسیم کرد.مهمترین این روشها به شرح زیر است: 1-4 -کاهش رسوبات ورودی به مخزن از طریق احیای پوشش گیاهی حوضه آبریز در این روش با ترمیم احیا و زیاد کردن پوشش گیاهی حوضه آبریز برخورد بارندگی و جویبارهای فرعی کوچک را با خاك کاهش داده و باعث کاهش فرسایش خاك حوضه و در نتیجه رسوبات ورودی به رودخانه میشوند.این روش نه تنها میزان رسوبات ورودی به مخزن را میکاهد بلکه باعث بیشتر شدن عمر مخزن هم میشود.همچنین با کاهش فرسایش خاکهای گرانبهای کشاورزی اثرات مثبت اقتصادی را نیز به دنبال خواهد داشت] 0 [ کاهش رسوبات ورودی به مخازن از طریق ساخت سد و حوضچه های رسوبگیر بر روی شاخه های فرعی رودخانه در باال دست این روش موثر ولی پر هزینه است و در صورتیکه نتوان از آب ذخیره شده در این سدهای فرعی به نحو احسن استفاده کرد نسبت به روشهای دیگر ارزش اقتصادی کمتری دارد ]0[ روند یابی رسوبات در مخازن سدها در بیشتر مناطق مقدار رسوبات ورودی در ماههای مختلف سال تفاوت دارد.در این حالت میتوان از ذخیره آب ماههایی که در آنها مقدار رسوبات ورودی بیشتر است چشم پوشی کرد و با باز کردن

9 دریچه سدها کل و یا قسمتی از آب ورودی را خارج نمود.به این ترتیب زمان ماندآب حامل رسوب در مخزن کم شده و در نتیجه ضریب تله اندازی مخزن کاهش میابد.هر چند که این روش چندان مناسب نیست اما هزینه آن ناچیز و در نقاطی که نسبت حجم رواناب ساالنه ورودی به حجم مخزن زیاد باشد میتوان آب از دست رفته را در ماههای دیگر جبران کرد] 0 [ خروج سریع آب مخزن)آب شویی( روش سیفون کردن بیشتر در اطراف دریچه های تخلیه رسوبات و نزدیک بدنه سد به کار گرفته میشود. در این روش با باز کردن کامل دریچه های تحتانی سد آب مخزن را به مقدار زیاد و در فاصله زمانی کوتاهی خارج میکنند.در نتیجه ی زیاد شدن رواناب خروجی آب ذخیره شده در مخزن به جریان می افتد و سرعت جریان به خصوص در اطراف دریچه ها باعث کنده شدن و انتقال رسوبات ته نشین شده به پایین سد میشود.استفاده از این روش در مناطقی که نسبت حجم آب ورودی ساالنه به مخزن در مقایسه به حجم ذخیره آن زیاد است رایج و موثر میباشد.عیب این روش این است که با توجه به خروج یکباره رسوبات جریان آب قادر به ادامه حمل آنها در مسیر پایین دست رودخانه نبوده و مقدار زیادی از این رسوبات در پایین دست سد ته نشین میشوند که ضررهای اقتصادی زیادی را به شبکه های آبیاری موجود در پایین دست سد وارد میسازند مدلهای ریاضی مختلفی برای شبیه سازی عملیات فالشینگ رسوبات از مخازن سدها به کار گرفته شده است.که به طور کلی به سه دسته یک بعدی دو بعدی و سه بعدی تقسیم بندی میشوند.به عنوان مثال میتوان از مدل یک بعدی Reflush در این زمینه نام برد. Tishingua دراین مدل پیش بینی نرخ انتقال رسوب توسط معادله 1 که در دانشگاه در چین توسعه داده شده است انجام میشود: Q =(ψ.q.s )/W S f (1) ( s m5 )s/ هنگام فالشینگ Qدبی f )t/s( رسوب Qبار s که در آن فالشینگ و ψفاکتور )عامل(مربوط به نوع رسوب میباشد. شیب کانال wعرض کانال

10 از سایر مدلهایی که در زمینه رسوب گذاری در رودخانه و مخازن استفاده میشود 6 HEC است.این مدل یک مدل جریان ماندگار یک بعدی است که در سال 1706 توسط مرکز مهندسی هیدرولوژی ارتش آمریکا تهیه شده است.مدل HEC-6 یک مدل شبیه سازی به منظور ارزیابی آب شستگی و رسوب گذاری است.که با توجه به ارتباط تنگاتنگ بین جریان مخلوط آب رسوب و رسوباتی که در بستر رودخانه وجود دارد و شرایط هیدرولیکی جریان تدوین شده است [0]. در مدلهای دو بعدی از مدلهای جریان متالطم و حل معادالت ناویر-استوکس در دو بعد استفاده میشود.به عنوان مثال الی یک مدل حجم کنترل دوبعدی برای جریان غیر ماندگار و مدل انتقال رسوب برای شبیه سازی شکل گیری کانال فالشینگ هنگام فالشینگ رسوب توسعه داد. به طور کلی مطالعات عددی متعددی در زمینه آب شویی رسوب از مخازن سدها در نقاط مختلف جهان انجام گرفته است.این مطالعات در قالب مدلهای عددی یک بعدی دو بعدی و یه بعدی تقسیم بندی میشوند.مدلهای عددی یک بعدی و دو بعدی ساده تر بوده و به اطالعات کمتری نیاز دارند.با واسنجی دقیق این مدلها میتوان از آنها در پیش بینی وضعیت بستر رسوبی بعد از فالشینگ حجم رسوب خروجی و...استفاده نمود خروج جریانهای غلیظ از دریچه های تحتانی تحت شرایط خاصی از غلظت رسوب و شکل مخزن جریان آب حامل رسوب رودخانه پس از ورود به مخزن سد بر اثر اختالف وزن مخصوص آن با آب ذخیره شده در مخزن به زیر و بستر مخزن کشیده شده و مسافت زیادی را بدون انحالل در آب مخزن به مسیر خود ادامه میدهد.این جریان زیر آبی در صورت برقرار بودن شرایط مناسب حتی تا محل سد نیز ادامه می یابد. در صورتیکه جریان غلیظ در مخزن وجود داشته باشد میتوان با باز کردن دریچه های تحتانی سد مقداری از رسوبات را به همراه جریان تراکمی از سد خارج نمود. راه حل فوق در مورد تمام مخازن عمومیت نداشته و در هر حال بازدهی آن چندان زیاد نمیباشد[ 0 ].

11 5 -نتیجه گیری اجرای طرحهای الیروبی بسیار مهم می باشند. رسوبات مربوط به الیروبی نگهداری معموال از رسوبات دانه ریز تشکیل یافته و از لحاظ موا دمعدنی غنی می باشند. دقت در تعیین ماهیت رسوبات این امکان را فراهم می سازد که تمام منطقه )عمق های مختلف( بر مبنای مناسب ترین گزینه های دفع) از لحاظ زیست محیطی و اقتصادی( طبقه بندی شوند. بنابر این تعیین این خصوصیات می تواند نقش مهمی را در پروژه الیروبی ایفا کند و می تواند بهترین کاربرد از مواد الیروبی شده را برای نیل به اهداف زیست محیطی و اقتصادی قابل قبول تضمین نماید. این خصوصیات امکان شناسایی مراتب زیر را فراهم می سازد: 1 -گزینه های دفع و حجم مواد 0 -تجهیزات الیروبی مورد نیاز) این تجهیزات بایدرسوبات الیروبی شده رابدون تغییردریافت موادرسوبی وبا به حداقل رساندن تعلیق مجددرسوبات انجام دهند(. 3 -اقدامات اصالحی مورد نیاز در سایت های الیروبی و دفع و برنامه های پایش در هر دو محل الیروبی و دفع.. نتیجه کلیه عملیات الیروبی ایجاد آشفتگی دررسوبهایی است که از محل الیروبی برداشته می شود. در اینجا مسئله اصلی جابجایی ذرات جامد معلق از محل الیروبی است. تکنیک های مختلف الیروبی سنتی کم و بیش باعث آشفتگی یارهاسازی رسوبات می شود ولی تجهیزات جدید الیروبی به گونه ای طراحی می شوندکه از رها شدن اجسام جامد معلق جلوگیری بعمل می آورند.روشهای پیشنهادی برای ارزیابی اثرات طرحها و پروژه های الیروبی با توجه به صالحیت متخصصین دسترسی به اطالعات مورد نیاز بودجه زمان و فن آوریهای رایانه ای قابلیت استفاده از آنها در کشور می توانند پیشنهاد گردند.