ارائه طرحی برای جلوگیری از رگاب در پی سد گلوگاه زاهدان با نرم­افزار Gms

دسته زمین شناسی مهندسی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده رسول شهمیری
تاريخ برگزاری ۰۲ اسفند ۱۳۸۵

چکیده:
کشور ما، ایران، کشوری کم آب و از نظر آب و هوای خشک و کم باران می­باشد. به همین دلیل استفاده از سد و بندهای آبگیر برای مهار آب­های حاصل از بارش باران و برف از اهمیت خاصی برخوردار است. سد گلوگاه در استان سیستان وبلوچستان و در فاصله ۹۰کیلومتری جنوب غربی زاهدان(بین زاهدان- خاش)، قرار گرفته است. این سد بر روی رسوبات آبرفتی دوران چهارم با ضخامت تقریبی ۳۰ متر قرار گرفته است. رسوبات آبرفتى سطحى این منطقه داراى نفوذپذیرى بالا مى باشند. براساس مطالعات و آزمایشات انجام گرفته در منطقه توسط مهندسین مشاور احتمال وقوع رگاب در منطقه وجود دارد. برای مقابله با وقوع رگاب دو راهکار عمده پیشروی مهندسین مشاور قرار دارد. یکی استفاده از دیوار آب بند از جنس بتن پلاستیک و دیگری استفاده از پتوی پوششی(Blanket) در منطقه می­باشد. در این مقاله سعى شده است با بکاریگیرى نرم­افزار Gms بهترین گزینه براى جلوگیرى از رگاب حاصل گردد.
 
Abstract:
Our country,Iran,is a dry country with low rate of rainfall. Therfore use of dams and dycs to control the water fram precipitation is very significant. Galogah dam is located in Sistan va Balochestan province in ۹۰ km to southwest of Zahedan. Thin dam has been built on the alluvial fram fourth cycle with thicknees of approximately ۳۰ m. The alluvial at the surface of this area has high permeability. According to conducted studies and experiment in the site by mentor engineerings, there is the possibility of the existence of piping. Mentor engineering have tow major options to avoid the piping. One is to use plastic concrete and the other is Blanket. In this article it is tried to make the best decision using Gms software.

ارائه طرحی برای جلوگیری از رگاب در پی سد گلوگاه زاهدان با نرم­افزار Gms
1- رسول شهمیری*، 2- افسانه مینا، 3- مهدی رهبر
                                             1- کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی تربیت معلم تهران*
2- کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی تربیت معلم تهران
3- کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی تربیت معلم تهران
 
چکیده:
کشور ما، ایران، کشوری کم آب و از نظر آب و هوای خشک و کم باران می­باشد. به همین دلیل استفاده از سد و بندهای آبگیر برای مهار آب­های حاصل از بارش باران و برف از اهمیت خاصی برخوردار است. سد گلوگاه در استان سیستان وبلوچستان و در فاصله 90کیلومتری جنوب غربی زاهدان(بین زاهدان- خاش)، قرار گرفته است. این سد بر روی رسوبات آبرفتی دوران چهارم با ضخامت تقریبی 30 متر قرار گرفته است. رسوبات آبرفتی سطحی این منطقه دارای نفوذپذیری بالا می باشند. براساس مطالعات و آزمایشات انجام گرفته در منطقه توسط مهندسین مشاور احتمال وقوع رگاب در منطقه وجود دارد. برای مقابله با وقوع رگاب دو راهکار عمده پیشروی مهندسین مشاور قرار دارد. یکی استفاده از دیوار آب بند از جنس بتن پلاستیک و دیگری استفاده از پتوی پوششی(Blanket) در منطقه می­باشد. در این مقاله سعی شده است با بکاریگیری نرم­افزار Gms بهترین گزینه برای جلوگیری از رگاب حاصل گردد.
 
Abstract:
Our country,Iran,is a dry country with low rate of rainfall. Therfore use of dams and dycs to control the water fram precipitation is very significant. Galogah dam is located in Sistan va Balochestan province in 90 km to southwest of Zahedan. Thin dam has been built on the alluvial fram fourth cycle with thicknees of approximately 30 m. The alluvial at the surface of this area has high permeability. According to conducted studies and experiment in the site by mentor engineerings, there is the possibility of the existence of piping. Mentor engineering have tow major options to avoid the piping. One is to use plastic concrete and the other is Blanket. In this article it is tried to make the best decision using Gms software.
 
مقدمه:
سد گلوگاه (شورو) در استان سیستان و بلوچستان در فاصله 90 کیلومتری جنوب غربی زاهدان بر روی رودخانه فصلی کورین – شورو در عرض جغرافیایی"44 و'03 و°29 شمالی و طول جغرافیایی" 42 و'19 و°60 شرقی واقع شده است. ارتفاع این سد از پی آبرفتی آن 21.5 متر و طول آن بیش از 1030 متر و حجم مخزن 75 میلیون مترمکعب می­باشد. این سد بر روی رودخانه فصلی کورین- شورو که از الحاق چند آبراهه کوچک تشکیل شده، ساخته می­شود. این سد از نوع همگن می­باشد که جهت تغذیه مصنوعی دشت شورو و مهار سیلابهای فصلی ساخته می­شود. سدگلوگاه بروی رسوبات آبرفتی به ضخامت 30 متر در بستر رودخانه قرار گرفته است. این رسوبات متعلق به دوره کواترنری بوده است. رسوبات این دوره به سه بخش مخروط افکنه قدیمی، مخروط افکنه جوان و رسوبات درحال تشکیل تقسیم می شوند. منطقه مورد مطالعه در زون نهبندان – خاش که به آن زون فلیش نیز گفته می شود، قرار دارد. در حوضه رسوبی شرق ایران و مکران سازند قدیمی­تر از کرتاسه، به جز در مجاورت بلوک لوت، مشاهده نشده است. تکیه گاه های سد گلوگاه از جنس توف با سن کرتاسه فوقانی می باشند.  
توضیحاتی درباره نرم افزار Gms 3.1 :
GMS یک بسته نرم افزار توصیفی برای تحلیل مسائل و مشکلات آب­های زیر زمینی می­باشد. این نرم افزار توسط موسسه Environmental Modeling Systems Incorporated منتشر شده است. این نرم افزار یکی از پیشرفته­ترین نرم­افزارهای موجود برای مدل کردن جابجایی­های آب­های زیرزمینی می­باشد. مدل­های که تحت این نرم­افزار می­باشند عبارتند از:MODFLOW،MODPATH MT3D،RT3D،FEMWATERT،SEEP2D،SEAM3D،PEST، CODEوUTCHEM.
تحلیل نشت سد با نرم­افزار Gms/seep2D :
 
 
 
شکل(1) تحلیل نشت با استفاده از نرم­افزار Gms
با توجه به بررسیهای انجام گرفته در منطقه توسط مهندسین مشاور، ضریب اطمینان در برابر رگاب () بیشتر از 6 توصیه می‌گردد. راه حل اصلی برای جلوگیری از رگاب کاهش iEاست.          
                                                             گرایان خروجی                                               
                                                             گرادیان بحرانی                                               
                                                            ضریب اطمینان                                                       با استفاده از این نرم­افزار می­توان جریان خروجی(Q) را بدست آورد. با داشتن مقدارQ وk می­توان   را از فرمول زیر بدست آورد.                                                                                                                                                         
گرادیان بحرانی منطقه را با داشتن پارامترهای زیر محاسبه می کنیم:         
 : جرم مخصوص (2.65)                                                                      
                     گرادیان بحرانی                                                                                                                            
برای تحلیل نشت پی سه مقطع از سد می­زنیم(شکل(2).
K معادل برای مقاطع سد            تکیه­گاه چپ                                                          
                                            وسط سد                                                       
                                            تکیه گا ه راست                                              
محاسبات ضریب اطمینان با نرم افزار Gms:             
                                                                          تکیه­گاه چپ            2.48
                                                                         قسمت وسط            1.68
                                                                         تکیه­گاه راست          1.68
با توجه به مقدار ضریب اطمینان بدست آمده در منطقه، احتمال وقوع رگاب زیاد می­باشد.
دیوار آب­بند (Cutoff wall): 
 در دهه­های اخیر استفاده از دیوار آب­بند بتن پلاستیکی آب­بندی پی سدها گسترش یافته است. استفاده از مصالح بتن پلاستیک که از مصالح آب، سنگدانه، سیمان و بنتونیت تشکیل یافته است، در مواردی برای آب­بندی پی مطرح می­گردد که احداث دیوار آب­بند برای پی سد در مقایسه با روش­های دیگر اصلاح آبگذری پی ترجیح داده شود و ارتفاع سد و به تناسب آن ارتفاع هیدرولیکی و سطح تنش­ها در دیوار زیر سد بالا باشد. چرا که در این شرایط نیاز به مصالحی است که علاوه بر مقاومت مناسب برای تحمل سطح تنش­های بالا در دیوار و گرادیان هیدرولیکی بالا به همراه مصالح پی مجاور خود در عمق­های مختلف، تغییر شکل­های کافی بدون گسیختگی و از دست دادن آب­بندی دیوار انجام دهد.   استفاده از دیوار آب­بند برای جلوگیری از رگاب:
با توجه به مطالعات انجام شده و با استفاده از فرمول خزشی لین عمق قرارگیری این دیوار 12متر انتخاب شده است.           طول تراوش                                                  
 
شکل(2) مقطع نفوذپذیری در پی سد
                                                                                              
                                 اختلاف حد بالادست و پایین‌دست                                  
 طول خزش لین در حالت بدون دیوار آب‌بند       
                                   عدد خزش لین                          
از طرفی با رجوع به نتیجه مطالعات ژئوتکنیکی در محل سد مشاهده می‌شود که عمق لایه سخت نیز از 12 متری آغاز می‌شود.
 
 
تحلیل نرم افزاری مقاطع سد با دیوار آب­بند:
 
 
  
 
شکل(3) تحلیل نشت از پی درحالت دارا بودن دیوار آب­بند با نرم­افزارGms
پتوی ناتراوای پوششی(Blanket):
هدف از طراحی یک پتوی پوششی به طور کلی به تعویق انداختن زمان عبور آب و کاهش میزان فرار آب از یک مخزن سد می­باشد. ساخت پتو معمولا موقعی انتخاب می­شود که احداث دیوار آب­بند تمام قد بسیار گران تمام شده و یا عمق آن برای اتصال به سنگ بستر خیلی زیاد شود. توپوگرافی بالا دست محل ساخت سد و نیز در دسترس بودن مصالح نفوذناپذیر از عوامل مهم انتخاب این گزینه است. جنس پتو معمولا در سد­های که دارای هسته می­باشند، از جنس هسته انتخاب می­شود و میزان ترکم آن 90 %پراکتور در نظرگرفته می­شود. درصد رطوبت آن هنگام ساخت 4-2 % بیش از رطوبت بهینه پیشنهاد می­شود. بدین ترتیب مصالح متراکم شده، انعطاف کامل برای تحمل نشست­های غیر یکنواخت را بدون ترک خوردگی خواهند داشت. در تعیین ضخامت پتو فاکتورهای میزان نفوذپذیری مصالح پتو و مصالح مخزن بیشترین تاثیر را دارا می­باشند. علاوه بر تاثیر محاسبات تراوش در تعیین ضخامت پتو، میزان لرزه­خیزی محل اجرای سد نیز بر ضخامت پتو موثر است. طول پتو با میزان کاهش تراوش نسبت مستقیم دارد. هر چه طول پتو بیشتر شود، طول مسیر تراوش نیز افزایش یافته و در نتیجه دبی عبوری و گرادیان هیدرولیکی کاهش می­یابد. پتو باید آنقدر افزایش یابد که خواسته­های پروژه را از نظر محدودیت حداکثر دبی و حداکثر گرادیان تامین کند. در این سد ضخامت 2.6 متر و طول 50 متر برای پتوی ناتراوایی پوششی در نظر گرفته شده است.
تحلیل نرم­افزاری مقاطع سد با پتوی پوششی:
 
 
 
 
شکل(4) تحلیل نشت از پی در حالت دارا بودن پتوی پوششی با نرم­افزار Gms
نتایج:
 
نتایج تحلیل­ها و بررسی­ها نشان می­دهد که استفاده از دیوار آب­بند و پتوی پوششی باعث کاهش جریان نشتی و در نتیجه کاهش  خروجی از سد می­گردد. به طبع، این کاهش شیب هیدرولیکی خروجی، باعث افزایش ضریب اطمینان می­گردد. جدول(1) نتایج و تحلیل­های حاصل از نرم­افزار Gms را بعد از استفاده از دیوار آب بند و پتوی پوششی نشان می­دهد.
 
جدول (1) نتایج حاصل از نرم افزار Gms در حالت­های استفاده از دیوار آببند و پتوی پوششی
 بعد از استفاده از پتوی پوششی(Gms)
 بعد          از
استفاده ازپتو پوششی(Gms)
 بعد از استفاده از دیوار آب بند(Gms)
 بعد از استفاده دیوار آب بند(Gms)
مقطع سد
6.9
0.157
6.06
0.180
تکیه گاه چپ
11.35
0.096
11.35
0.096
تکیه گاه راست
4
0.273
6.81
0.160
قسمت میانی
 
با توجه به نتایجی که بدست آمده، پیشنهاد استفاده از دیوار آب­بند به عمق 12 متر و ضخامت 60 سانتیمتر که موجب افزایش ضریب اطمینان در مقاطع مختلف سد می­گردد، داده می­شود.
 
 
 
 
 
منابع:
- احمدی ، م. (1383)، بررسی اثر تغییرات شیرابه برخصوصیات مکانیکی پوشش های رسی متراکم،پایان نامه کارشناسی ارشدعمران،دانشگاه شریف.
- اسلامیان، ف.(1377)، روش ها ونتایج اندازه گیری مدول یانگ بتن پلاستیک دیوار آب بندسد کرخه،شرکت مهندسین مشاور مهاب قدس.
- سروش، ع.سروش،م.دادگستر، س. (1379)، مروری بردیوار آب بند بتن پلاستیک کرخه باتاکید برکیفیت اتصال پانل های دیوار ،دانشکده فنی دانشگاه تهران.
- شرکت کنکاش عمران، (1382)، گزارش ژئوتکنیک وزمین شناسی مهندسی،گزارش مقدماتی.
- شرکت کنکاش عمران، (1384)، گزارش ژئوتکنیک وزمین شناسی مهندسی،گزارش مرحله دوم.
- کریمی، ح. (1383)، تعیین تاثیر ضخامت پتوهای آب بند رسی برای جلوگیری از نشت در نقاط مختلف مخزن سدها، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم وتحقیقات.
- وفائیان، م.(1382)، سدهای خاکی، جهاددانشگاهی واحد صنعتی اصفهان.
                

کلید واژه ها: سیستان و بلوچستان