رسوب گذاری در مخازن سدها و روش مقابله با آن

یکی از مسائل عمده در سدسازی پر شدن مخازن از رسوباتی است که توسط جریان آب حمل شده و در مخزن سد ته نشین می شود. وضعیت جریان و ترکیب رسوبات از مهمترین عوامل موثر در این پدیده می باشد. هنگامی که جریان آب وارد مخزن شود به دلیل بزرگ شدن سطح مقطع ، سرعت آب کاهش یافته و مواد معلق شروع به ته نشینی می کنند.

آب رودخانه نسبت به آب مخزن دو تفاوت عمده دارد یکی اینکه از آن گل آلودتراست و دوم آنکه سردتر می باشد. این دو خاصیت باعث می شود که آب رودخانه سنگین تر از آب مخزن باشد. لذا جریان آب پس از ورود به مخزن در قسمت تحتانی مخزن در همان زیر آب و در امتداد شیب به حرکت خود ادامه می دهد. در مخزن یک لایه بندی از نظر آب به وجود می آید. جریان زیرین آب گل آلود پس از آنکه به قسمت انتهایی مخزن رسید به صورت عمودی بالا آمده و دوباره به سمت عقب برگشت می کند و در یک مسیر بیضی شکل جریان پیدا کرده و با آب داخل مخزن مخلوط می گردد و چنانچه مخزن پر از آب باشد قسمتی از جریان از سرریز سد خارج می گردد.

با گذشت زمان رسوبات در مخزن ته نشین می شوند اما ته نشین شدن رسوبات روند بسیار پیچیده ای داشته و پیش بینی آن بسیار مشکل و شاید غیر ممکن باشد. البته روشن است ابتدا مواد درشت دانه و سپس مواد ریز دانه رسوب می کنند.

خسارت کلی حاصل از رسوب در جویبار ها و مخازن بالغ بر میلیاردها دلار در سال است. رسوبگذاری در مناطق مرطوب کمتر است و در مناطق خشک بسیلر بیشتر است.

رسوبات حاصل سایش و فرسایش لایه های سطح زمین، کنده شدن آبراهه ها، حرکت توده های خاکی و سنگی ، فرسایش حاصل از سیل ها و........ می باشد.

مواد تشکیل دهنده رسوبات از ریز ترین دانه ها تا قطعات درشت تشکیل شده و ورود آنها به دریاچه سد موجب کاهش حجم مفید مخزن سد می گردد.به این علت در بعضی از پروژه ها ظرفیت مخزن را دو برابر یا بیشتر از میانگین جریان سالانه رودخانه طراحی میکنند و تنها در شرایط سیل زدگی مقداری آب تلف میشود.تجمع رسوبات روی دریچه های پایین و خروجی های اضطراری نیز مشکل فنی دیگری ایجاد میکند.

میزان رسوبات و نوع دانه بندی آنها وابسته به شرایط تشکیل آنها از جمله وضعیت زمین شناسی منطقه، لایه های زمین ، وضعیت بارندگی ، توپو گرافی و فاصله دریاچه سد و غیره می باشد ولی غالبا" پس از رسیدن رسوبات به دریاچه سد درشت دانه ها ته نشین شده و ریز دانه ها به نقاط دورتر منتقل میگردند.

برای جلوگیری از تجمع رسوبات باید مسیرهای ورودی آب به دریاچه را بررسی نموده و در صورت امکان با تقسیمات مناسب و جلوگیری از فرسایش زمین در محل حرکت آنها به وسیله تمهیدات دیگر از ایجاد رسوبات ممانعت نمود و نیز با ایجاد رسوبگیرهایی قبل از ورود آنها به مخزن، بخشی از رسوبات را متوقف نمود.(مثلا"  ایجاد سدهای رسوبگیر قبل از مخزن اصلی)

موادی که به به دریاچه سد می رسند به تدریج با کند شدن حرکت آب رسوب میکنند و مواد ریز دانه تر به نزدیکی های سد میرسند و پشت سد را پر میکنند. این رسوبات شامل شن،رس وسیلت میباشند و در بعضی از سدها اقدام به رسوب زدایی و لایروبی می کتتد. یکی از روش های رسوب زدایی عمل فلاشینگ است. اما باید توجه داشت که فلاشینگ هنگامی موثر است که اولا" تمامی رسوبات شسته شده و همراه آب خروجی از مخزن به بیرون سد برسند. ثانیا" شدت و نیروی آب و به کمک آب رودخانه تا آن حد باشد که رسوبات را تامحل پیش بینی شده نهایی که مانع جریان آب نیستند(مثل دریا)منتقل کند، در غیر این صورت ممکن است رسوبات از مخزن سد رها شده و جلوی آن تجمع یابد.

از آنجایی که این رسوبات در حدود شن،ماسه،سیلت و رس و احیانا" کلوخه های بزرگ به علت به هم پیوستن دانه ها میتوان انتظار داشت که جریان آب خروجی بتواند همه را به انتهای مسیر در گرفته شده منتقل کند.گرچه ممکن است بسیاری از کلوخه ها به تدریج در مسیر حرکت متوقف شده و ته نشین گردند.

در صورتی که روش های مربوط به فلاشینگ کارایی نداشته باشد یا اجرا نشود تنها راه رسوب زدایی، لایروبی و استخراج رسوبات از دریاچه پایین بردن سطح آب دریاچه است که گران تمام میشود.

در صورتی که از روش فلاشینگ استفاده شود شایسته است که دبی بهینه خروجی آب معلوم گردد زیرا در صورتی که دبی خروجی آب از حد ضروری برای حرکت دادن دانه ها کمتر باشد رسوبات در جایی در پایین دست سد تجمع می یابند و یا ممکن است در سرعت های کم اصولا" مسیر رودخانه را مسدود کنند ودر صورتی که آب خیلی زیاد باشد موجب فرسایش های جدید و از طرفی موجب اتلاف آب میگردد. بدیهی است که مقدار بهینه این دبی تابع توپوگرافی مسیر رودخانه و از طرفی تابع میزان رسوبات و دانه بندی آنها میباشد.

یکی از راههای بررسی این موضوع این است که با دبی های فرضی و با توجه به شیب و مسیر رودخانه میزان رسوبات قابل حمل تعیین شود. آنگاه بر اساس نمونه گیری ها از مخزن سد و رسوبات آن مشخص گردد که آیا دبی لازم برای آن حجم از رسوبات تا چه حد مناسب است و در این حال با مطالعه کل مسیر رودخانه و در نظر گرفتن دبی های مختلف میتوان نموداری تنظیم نمود که نشان دهنده مقدار دبی لازم برای رسوب گذاری و حمل آن تا انتهای مسیر از آن مخزن می باشد.

منبع: http://www.parsiab.com