مرجع تخصصی آب و فاضلاب

از آثار فرعی آتشفشانها انفجار سفره‌های آبدار و فومرولها ، آبفشانها و گلفشانها هستند. آبفشانها چشمه‌های جهنده‌ای هستند که بطور متناوب فعال هستند. مقدار آب آن زیاد اما اسید سولفیدریک () آنها ناچیز است در آبفشانها غالبا سیلیکاتهای قلیایی محلول است و تحت تأثیر اسیدها رسوبات سیلیسی آبدار بنام ژیزریت (Geyserite) تشکیل می‌شود. ژیزریت در واقع نوعی سیلیس بی شکل به نام اوپال (Opal) است. سابقا تناوب فوران آب در آبفشانها را مربوط به مجرای سیفون مانند آن می‌دانستند. اما Thyndal اولین فعالیت آبشفشانها را به طریق زیر بیان نمود:
آبهای سطحی که به تدریج در شکاف یا مجرای آبفشان وارد می‌شود، هر قدر که پایینتر می‌رود چون درجه حرارت زمین بیشتر می‌گردد لذا درجه حرارت آب نیز زیادتر می‌گردد تا بالاخره به نقطه‌ای می‌رسد که قسمتی از آب بخار می‌شود. بخار آب حاصله با ازدیاد حجم و فشار همراه بوده و به ناچار بر ستون آبی فوقانی خود فشار وارد می‌آورد، در این صورت آب به شکل فواره‌ای به خارج رانده می‌شود و پس از بیرون ریختن آب عمل فوران متوقف گشته ، دوباره پس از حصول شرایط عمل فوق تکرار می‌گردد. برخی آتشفشانها چون دارای CO2 محلول هستند می‌توانند کربناتهای نامحلول میسر خویش را به شکل بی کربنات محلول در آورده و پس از فوران ، رسوبات آهکی به جای می‌گذارند.
مدت زمان فوران
مدت زمان فوران نیز در آبفشانها مختلف است. مثلا مدت فوران آبشفان معروف ایسلند ، که ارتفاع فوران آن به 30 متر می‌رسد، حدود 10 دقیقه است و این فوران به فاصله زمانی 24 تا 30 ساعت تکرار می‌شود. در همین آبفشان قطر دهانه‌ای که از آن آب خارج می‌شود حدود 3 متر و اطراف آن را رسوبات آبفشان فرا گرفته است. در قسمت بالایی آبفشان ، حوضه‌های به عمق 18 و به عمق 2 متر تشکیل شده که پر از آب داغ است. دمای آب در سطح این حوض 80 تا 82 درجه سانتیگراد و در دهانه آبفشان در عمق 6 متری از سطح حوضه ، حدود 20 درجه سانتیگراد است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

زهكش لوله اي
معیارهای انتخاب زهکش های لوله ای، ترانشه ها یا انهار به عنوان زهکش های مزرعه


عواملی چند به شرح زیر برای انتخاب یکی از انواع زهکش های لوله ای، ترانشه ها یا انهار به عنوان مناسب ترین سیستم برای زهکشی مورد توجه قرار می گیرد.

· آب سطحی: ترانشه ها یا انهار روباز علاوه بر زهکشی زیر زمینی قادر به جمع آوری رواناب های سطحی نیز می باشند. در حالی که زهکش های لوله ای فقط در شرایط بسیار ویژه می تواند اینگونه عمل نماید. همچنین ترانشه ها یا انهار زهکشی محل مناسبی برای ذخیره موقت سیستم هایی است که با پمپاژ تخلیه می شود.

· اشغال اراضی: احداث زهکش های زیر زمینی به صورت ترانشه یا انهار روباز موجب اشغال تا حدود 15 درصد از اراضی می گردد. در حالی که زهکش های لوله ای زمینی را اشغال نمی کند.

· مزاحمت برای عملیات زراعی: ترانشه ها یا انهار روباز فعالیت ماشین آلات را محدود می سازد و در نتیجه هزینه های عملیات زراعی افزایش می یابد.

· نگهداری:ترانشه ها یا انهار روباز به طور مکرر (1 تا 2 بار در سال) نیاز به عملیات نگهداری دارد. در حالی که زهکش های لوله ای زیرزمینی هر 3 تا 6 سال یک بار به اجرای عملیات نگهداری نیاز پیدا می کند و در مواردی حتی نیازی به اجرای عملیات نگهداری به صورت منظم نیز نیست.

· نصب: زهکش های لوله ای به سادگی به وسیله ماشین آلات در عمق و با شیب معین نصب می شود. احداث ترانشه ها یا انهار روباز نسبتا مشکل تر است.

· شرایط خاک: ممکن است شرایط خاک تسهیلات یا مشکلاتی برای استفاده از انهار روباز یا زهکش های لوله ای به وجود آورد (مثلا خطر فرسایش خاک در انهار روباز، و یا خطر مسدود شدن لوله ها با نهشته های آهن).

· هزینه ها: هزینه های اجرا و تدارک مصالح، ابزار، تجهیزات و غیره.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آبياري سطحي يا ثقلي يکي از روشهاي آبياري است که در آن عمل انتقال آب از منبع آب تا پاي گياه از طريق نيروي ثقل صورت مي گيرد . اين روش با قدمتي چند هزار ساله امروزه نيز رايج ترين روش آبياري است. آبياري سطحي بسته به وضعيت توپوگرافي و نوع محصول با روشهاي مختلفي انجام مي شود که عبارتند از روش نواري، روش جوي و پشته يا نشتي، روش شياري، روش کرتي يا حوضچه اي يا غرقابي، روش جويچه هاي تراز، روش ديوارهاي تراز، روش سيلابي.
در محدوده اراضي پایاب سد صومعه علیا به استثناي محدوديت منابع آب ، عوامل توپوگرافی , شامل شیبهای غیر یکنواخت و زیاد ، جهات مختلف شیب ، وجود اراضی تپه ماهوری نیز عامل محدود کننده شدید برای روشهای آبياري سطحي هستند .
مزایا و محدودیتهایی که بر روشهای آبیاری سطحی مترتب است عبارتند از :
الف- مزاياي آبياري سطحي
- آبياري سطحي توسط زارعين كاملا شناخته شده است .
- روش آبياري سطحي در انتقال و توزيع نياز به تأسيسات پيچيده ندارد.
- نگهداري و بهره برداري از تأسيسات مربوط به آبياري سطحي آسانتر است.
- توسط سيستم آبياري سطحي مي‌توان در مدت زمان نسبتاً کمي حجم قابل ملاحظه اي آب را به مزرعه تحويل داده و در سطح قطعات آبياري توزيع نمود.بعبارت ديگر در اراضي تحت آبخور شبكه هاي مدرن روش سطحي با مدولهاي بالاي آبياري تناسب بيشتري دارد.
- بدليل وجود املاح در آب آبياري با منشاء منابع سطحي ( رودخانه ها)نفوذ عمقي ناشي از آبياري سطحي باعث آبشويي اراضي و کنترل شوري خاک شده و نياز به آبشوئي سنگين در برخي از فصول را مرتفع مي سازد.
- آبياري سطحي در مناطقي که داراي خاک بسيار سنگين و ريز بافت و يکدست و عميق است , بهتر اعمال مي شود.
- با افزايش سرمايه گذاري براي تسطيح و شيب بندي زمين و مديريت صحيح در سطح مزرعه مي توان به راندمان‌هاي کاربرد مناسبي در سطح مزرعه دست يافت .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

براي عبور آبهاي اضافي و سيلابها از سراب به پاياب سدها از سازه اي به نام « سرريز » استفاده مي شود . يكي از سازه هاي مهم سد ، سرريز مي باشد با توجه به وظيفه اي كه بر عهده آن مي باشد ، سرريز بايد سازه اي قوي ، مطمئن و با كارآيي بالا انتخاب شود كه هر لحظه بتواند براي بهره برداري آمادگي داشته باشد .
معمولاً سرريزها را بر حسب مهمترين مشخصه آنها تقسيم بندي مي كنند ، اين مشخصه مي تواند در رابطه با سازه كنترل ، كانال تخليه و يا هر عضو ديگر آن باشد . بر حسب اينكه سرريز مجهز به دريچه و يا فاقد آن باشد ، به ترتيب با نام سرريزهاي كنترل دار و يا سرريزهاي بدون كنترل شناخته مي شوند .

نوع سرريزها معمولاً با عناوين : ريزشي ، اوجي ، جانبي ، شوت ، مجرايي ، تونلي ، نيلوفري ، سقوطي با بار شكن ، آبرو و سيفوني مشخص مي گردد .

1- سرريز ريزشي آزاد ( سرريز هاي با سقوط مستقيم )
در اين نوع سرريزها جريان آب بطور آزاد از روي تاج سرريز فرو مي ريزد . اين سرريزها براي سدها ي بتني قوسي نازك ، سدهاي پشت بنددار و يا تاجهايي كه وجه پايين دست آنها تقريباً قائم است ، مناسب مي باشد . جريان ممكن است بصورت آزاد همانند يك لبريز لبه تيز انجام گيرد و يا تا فاصله كمي در روي اوجي هدايت شود . غالب اوقات تاج را بصورت يك لبه آويزان ادامه مي دهند ، تا جريانهاي كوچك را به نقطه اي دورتر از ديواره مقطع سرريز شونده هدايت كند .
در سرريزهاي ريزشي آزاد ، به زير سفرة آب به اندازة كافي هوا داده مي شود تا از شكل گيري جتهاي ضرباني و نوسان كننده جلوگيري شود .
اگر هيچگونه تأ سيسات حفاظتي مصنوعي در پاي سقوط در نظر گرفته نشود ، در بيشتر موارد در بستر رودخانه فرسايش ايجاد مي شود و يك حوضچه استغراق شكل مي گيرد عمق و حجم حوضچه تابعي از عمق پاياب ، ارتفاع سقوط آب و تغييرات دبي جريان است .
فرسايش ناپذيري مواد بستر ( مانند سنگ ) اثر جزئي بر روي اندازه حوضچه دارد ، چرا كه فقط مي تواند زمان حفر كامل حوضچه را به تعويق بيندازد . در مواردي كه فرسايش بستر غير قابل تحمل باشد ، مي توان با احداث يك سد كمكي در پايين دست سازه اصلي ، به ايجاد يك حوضچه مصنوعي پرداخت . اين كار همچنين مي توان با حفر يك حوضچه انجام داد و سپس آنرا به كف بند بتني مجهز ساخت .
به شرط وجود عمق كافي ، هنگامي كه جت آب به روي يك كف بند افقي سقوط مي‌كند ، جهش هيدروليكي شكل خواهد گرفت . براي تعيين مولفه هاي جهش هيدروليكي فوق‌الذكر مي توان معادله مومنتم را در پاي سقوط به كار گرفت .
از سرريزهاي ريزشي آزاد ، كه در محدوده وسيعي از عمق پاياب بتواند مؤثر باشند ، مي‌توان در سدهاي خاكي استفاده كرد . اين سرريز از يك ديواره مستقيم مجهز به لبريز تشكيل شده كه در قسمت بالاي يك فلوم با مقطع مستطيلي كار گذاشته شده است .كف بند افقي آن بر رقوم كف رودخانه منطبق است و يا پايين تر از آن قرار مي گيرد . در اين حالت ، به منظور كمك به تشكيل جهش هيدروليكي و كاهش فرسايش پايين دست ، سيستم به بلوكهايي در كف و يك آستانه در انتها مجهز شده است . اين نوع سازه هيدروليكي ، براي اختلاف ارتفاعهاي زياد مناسب نيست ، زيرا در اينصورت بايد كف بند ، نيروي عظيم برخورد جت با فونداسيون را تحمل كند . ارتعاشهاي حاصل از اين برخورد ، ممكن است سبب ترك خوردگي و يا جابجائي قسمتهايي از سازه شود و خطر انهدام آنها در اثر بروز پديده هاي جوشش ماسه ( پايپينگ ) و زير شويي را به‌وجود آورد .
معمولاً نبايد در مواردي كه اختلاف تراز آب مخزن و پاياب از 6 متر متجاوز است ، از اين نوع سازه هيدروليكي استفاده شود .

2- سرريز اوجي ( آبريز )
اين سرريزها يك لبريز كنترل دارند كه به شكل منحني اوجي ( پيوند ) يا داراي پروفيل S شكل است . معمولاً قسمت فوقاني منحني پيوند طوري طراحي مي شود كه هر چه نزديكتر ، بر پروفيل زيرين سفره آبي كه از روي يك لبريز لبه تند هوا دهي شده ، فرو مي ريزد منطبق باشد . با جلوگيري از ورود هوا به زير سفره آب ، امكان تماس بين آب سرريز شده و پروفيل تاج سرريز فراهم مي آيد . براي دبي هاي نظير ارتفاع طراحي ، جريان آب بدون مزاحمتي از طرف لايه مرزي ، به آرامي بر روي پروفيل تاج سرريز حركت مي كند و تقريباً حداكثر بازده تخليه به دست مي آيد . پايين تر از قسمت فوقاني منحني پيوند ، پروفيل به صورت مماسي در طول يك شيب ادامه مي يابد و بدين ترتيب ورقه آب را در روي سطح قسمت آبريز حفاظت مي‌كند . در انتهاي شيب ، يك منحني معكوس جريان را بداخل حوضچه آرامش و يا كانال تخليه سرريز برمي‌گرداند .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

زهکشی عمودی (چاه زهکش)

فرزين نجفي پور

حفر انهار زهکشی و یا استفاده از لوله های سفالی در بسیاری موارد مطلوب است ولی شرایطی نیز ممکن است سبب شود که تنزل سطح ایستابی با تخلیه از چاه ها نیز میسر بوده مقرون به صرفه نیز باشد. در سیستم های زهکشی افقی مانند زهکش های سفالی یا نهر زهکشی بخش عمده جریان به صورت افقی است ولی در چاه ها ابتدا بایستی نزولات آسمانی به طور عمودی از سطح الارض بگذرد و سپس در تحت الارض نفوذناپذیر با جریان افقی به چاه ها بپیوندد. به عبارت دیگر K/D سطح الارض و KD آبخوان (Aquifer) مورد نظر است. روش زهکشی از طریق تخلیه چاه ها در نقاطی که آب زیرزمینی تحت فشار نباشد و سفره آب آزاد موجود باشد، ارزانتر از تعبیه لوله های سفالی یا حفر انهار زهکشی است. به طور کلی برای اینکه چنین طرحی با موفقیت توام گردد نکات زیر بایستی در نظر گرفته شود.

1.    ضخامت آبخوان اقلا 15 متر و خاک آن همگن باشد.

2.    ضریب انتقال پذیری (Transmissivity) یا حاصلضرب K در ضخامت سفره آب D از 100 متر مربع در روز بیشتر باشد (T=KD).

3.    آبدهی ویژه (Specific Yield) آبخوان رضایت بخش باشد.

4.    دسترسی به برق ارزان قیمت.

اگر کیفیت آبی که تخلیه می شود مناسب باشد در این صورت می توان مجددا آن را به مصارف آبیاری رسانید و بدین ترتیب از مخارج لازم کاست. از نظر کشاورزی سطح ایستابی اقلا در عمق یک متری بایسستی قرار گیرد تا حوزه ریشه گیاهان تهویه شود و اگر در چنین حالتی بارندگی یا آبیاری صورت گیرد سطح ایستابی شروع به بالا رفتن نموده خللی در فعالیت ریشه ها نمودار خواهد شد. از طرفی اگر سطح ایستابی در عمق 2.5 الی 3 متری تثبیت شود، بارندگی یا آبیاری قادر نخواهد بود که به سولت منطقه ریشه گیاهان را تحت تاثیر قرار دهد و از این جهت در حالت اخیر مقدار تخلیه از چاه ها کمتر و به تانی صورت می گیرد. همین امر موجب خواهد شد که پمپ کوچک تری انتخاب نموده و انهار تخلیه آب از مزرعه را نیز برای بده (Discharge) یا تخلیه کمتری انتخابکنیم. بنابراین به صرفه ماست که در صورت مساعد بودن شرایط، سطح ایستابی را در عمق بیشتری تثبیت نماییم. برای زهکشی باید چاه ها طوری در سطح مزرعه حفر شوند که مخروط افت آنها و یا به عبارت دیگر شعاع تاثیرشان در هم تداخل کند. بهترین الگو برای آرایش چاه ها قرار گرفتن آنها در گوشه های یک شبکه مربعی یا مثلثی متساوی الاضلاع است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فاضلاب به دليل دارا بودن مواد آلوده كننده مختلف همچون مواد آلي (مواد قندي، پروتئين ها، چربي ها، نشاسته ها و غيره) و تغيير نامطبوع در كيفيت آن بايد قبل از ورود و تخليه مستقيم به محيط زيست تصفيه شود، در غيراينصورت سبب آلودگي محيط زيست و سفره آبهاي زيرزميني شده و سلامتي افراد جامعه را به خطر مي اندازد.
براي تصفيه فاضلاب، آن را از نقاط توليد (منازل، مراكز آموزشي، تجاري، عمومي و واحدهاي صنعتي) جمع آوري و از طريق شبكه هاي به هم پيوسته براي تصفيه منتقل مي كنند. اين شبكه به هم پيوسته شامل لوله هاي اصلي و فرعي و تونل هاي انتقال فاضلاب مي باشد كه حجم عظيمي از فاضلاب را به تصفيه خانه منتقل مي كنند.
در تصفيه خانه هاي فاضلاب با انجام مراحل مختلف تصفيه (فيزيكي و شيميايي) از فاضلاب كه ماده اي آلوده و بيماري زا است آب سالم و زلال به دست مي آيد. از اين آب در بخش كشاورزي و فضاي سبز براي آبياري استفاده مي شود. بنابراين با انجام مراحل جمع آوري و تصفيه فاضلاب مي توان آب، اين مايع حياتي را بازيافت نموده و به چرخه طبيعت بازگرداند.
طرح:تصفیه خانه جنوب شهر تهران که در روستای عماد آباد شهرری احداث شده است 70هزارهکتار ازاراضی منطقه را پوشش می دهد ودر پنج مرحله به اجرا در می آید و10میلیون و 500هزار مشترک را تحت پوشش قرار می دهد.
طول شبکه فاضلاب تهران هشت هزارو400کیلومتر است که 20واحد تصفیه خانه ،هریک به ظرفیت تقریبی 525هزار نفر را تحت پوشش می گیرد.
مراحل تصفیه مقدماتی بصورت زیر انجام می گیرد:
الف) آشغالگيري: در اين قسمت تكه هاي چوب، پارچه، پلاستيك، قوطي برگ درختان و ... از فاضلاب جدا مي شود. اين مواد را بايستي در ابتداي محل ورود فاضلاب به تصفيه خانه، جداسازي نمود، زيرا وجود آنها در فاضلاب سبب صدمه به پمپ ها و ديگر تجهيزات مكانيكي تصفيه خانه مي شود.
ب) دانه گيري: در فاضلاب موادي همچون شن، ماسه ، هسته ميوه ها و تكه هاي كوچك استخوان وجود دارد كه به آنها مواد دانه اي مي گويند. اين مواد نيز مي توانند سبب سائيدگي و فرسايش قطعات مكانيكي تصفيه خانه شوند. جهت جداسازي اين دانه ها، سرعت جريان فاضلاب را در داخل كانال هاي خاص كاهش مي دهند تا مواد دانه اي در كف كانال ته نشين شوند. دانه هاي ته نشين شده را به كمك تسمه نقاله يا توسط پمپ مخصوص به مخزن مناسبي انتقال و پس از شستشو دفع مي كنند.
درمرحله تصفيه اوليه اعمال زیر صورت می پذیرد:
عمل بعدي حذف مواد جامد بسيار ريزي است كه بصورت معلق مي باشند. براي جدا كردن آنها، فاضلاب به يك حوضچه بزرگ قيفي شكل بنام حوضچه ته نشيني اوليه وارد مي شود. فاضلاب در اين بخش براي مدت 2 ساعت باقي مي ماند و در اين قسمت عمده اي از جامدات معلق موجود در فاضلاب در كف حوضچه جمع مي شود، كه به آنها لجن اوليه مي گويند. اين لجن توسط لجن روب مكانيكي به قسمت عميق حوضچه منتقل شده و از آنجا توسط پمپ تخليه و دفع مي شود. مايع باقيمانده در روي لجن ها كه پساب اوليه نام دارد وارد مرحله تصفيه ثانويه مي شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بهره برداري از آبهاي زيرزميني توسط چاه و قنات پيشينه قديمي ايرانيان بوده است. قنات عبارت از يك گالري يا تونل زيرزميني ميباشد مه در دامنه هاي ابرفتي حفر مي شود. قسمتي از اين تونل در زير سطح ايستابي واقع شده و بخشي ديگر از تونل كه آب را به سطح زمين هدايت مي كند در بالاي سطح ايستابي قرار گرفته است. در واقع قنات مجموعه اي از چند ميله ( چاه ) و يك كوره ( تونل) زيرزميني است كه با شيبي كمتر از شيب سطح زمين آب موجود در لايه هاي آبدار مناطق مرتفع زمين را به كمك نيروي ثقل و بدون كاربرد نيروي كشش و هيچ نوع انرژي الكتريكي يا حرارتي با جريان طبيعي جمع آوري كرده و به نقاط پست تر مي رساند.
در مورد تعداد قنوات موجود در ايران ارقام متفاوتي ذكر شده است بنظر مي رسد در ايران 31000 رشته قنات وجود داشته باشد كه سالانه 10 ميليارد متر مكعب آب زيرزميني را از لايه هاي آبدار خارج مي ساند. استان خراسان با بيش از 11000 رشته بالاترين تعداد قنات را در سطح كشور دارا مي باشد. برخي از قناتهاي اين استان مانند قنات سناباد مشهد از 1200 سال قبل داير بوده است. عمق اولين چاه ( چاه مادر) در قنات بيدخت گناباد 350 متر و در قنات كيخسرو بجستان بيش از 400 متر مي باشد. آبدهي برخي از قناتها در ايران كم و حدود يكي دو ليتر در ثانيه است. در حالي كه برخي ديگر مانند قنات قصبه گناباد بيش از 350 ليتر در ثانیه آبدهي دارند. طول گالري قنات در بعضي موارد مانند قنات گناباد متجاوز از 70 كيلومتر است.
قناتها تا 50 سال پيش در ايران بخوبي كارائي داشته و مورد استفاده قرار مي گرفتند زيرا در اكثر لايه هاي آبدار ميزان تغذيه طبيعي بمراتب بيشتر و يا حداقل در حد استخراج آب توسط قنات بود. اما با ورود فناوري چاه و پمپ كه در مدت كوتاهي اين امكان را بوجود مي آورد كه در نقطه مورد نظر چاهي را حفر و آب استخراج كرد بتدريج سطح ايستابي در اكثر دشت ها افت پيدا كرد و گالري قناتها بعنوان تونلهاي خشك در بالاي سطح ايستابي قرار گرفتند. بدين ترتيب اكثر قناتها خشك و از چرخه استفاده خارج شدند. بطوريكه امروزه چاه اساسي ترين ابزار استفاده از ابهاي زيرزميني در آمده است. اما استفاده بيش از حد از آبهاي زيرزميني توسط چاهها نيز باعث گرديده است كه آبدهي آنها كاهش پيدا كرده و تعدادي از آنها نيز خشك شوند.
 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب