زهکشی با ژئوتکستایل

یکی از چالشهای اساسی در پروژه های ژئوتکنیکی روبه رو شدن با آب زیرزمینی است که باعث افزایش فشار آب حفره ای و تضعیف پارامترهای مقاومت برشی میشود

و به کاهش ضریب اطمینان پایداری می انجامد از راه حل های موثر انتخاب و طراحی یک سیستم زهکشی است.

زهکشها در واقع مسیرهای کنترل شده ای برای جریان آب هستند که باعث کاهش فشار تراوش در سدهای خاکی دامنه ها سازه های نگه دارنده راهها خاکریزهای واقع در سطح دامنه ها و تونلها می‌شوند.

زهکش ها را می توان بر مبنای شکل و سطح مقطع به ورقه ای ترانشه ای مثلثی چندوجهی و دایره ای تقسیم کرد

روش زهکشی متناسب با نفوذ پذیری و اندازه ذرات محیط متخلخل به انواع نواری ژئو کامپوزیتی سطحی لوله های زهکش و سیستم زهکشی ژئودرین تقسیم میشود

زهکشی به کمک جریان برق با استفاده از اعمال گرادیان الکتریکی از روشهایی است که سبب تسریع در عملیات فوق میشود.

در مهندسی ژئوتکنیک از میان پدیده های الکتروکینتیک الکترواسمز ، الکتروفورز، پتانسیل ته نشینی و پتانسیل جریان پدیده الکترواسمز کیلوپاسکال افزایش یافت.

تقویت و تسلیح شیروانی های خاکی با هدف کاهش سریع فشار آب حفره ای و تحقق نکات زیست محیطی و نیز استفاده طولانی مدت از مصالح ژئوسینتتیک در شیبهای خاکی برای فیلتراسیون و زهکشی مداوم از دیگر کاربردهای مهم الکتروکینتیک ژئوسینتتیک است

تعریفی نوین از زهکشی

زهکشی عبارت است از مدیریت منابع خاک و آب به وسیله خارج نمودن آب سطحی اضافی و تنظیم سطح ایستابی کم عمق با هدف دستیابی به منافع اقتصادی, اجتماعی به همراه حفاظت از عملکردهای پایدار و شاخص زیست بوم می باشد.

سامانه های زهکشی به طور معمول برای کاربرد در طولانی مدت و با فرض عدم تغییر شرایط اقلیمی طراحی می شوند

در حالی که به علت گرم شدن هوای کره زمین و اثر گازهای گلخانه ای چنین فرضی نادرست می نماید.

دامنه عدم قطعیت در شرایط اقلیمی و اثر آن بر سامانه های زهکشی, تعریف معیارهای جدید طراحی, کران های بحرانی, برنامه مقابله با حوادث پیش بینی نشده

طبیعی و سیاست های مدیریت منابع آب را دشوار ساخته است. ب

رنامه ریزان, مدیران, طراحان, پژوهشگران و مجریان سامانه های زهکشی با توجه به این عدم قطعیت و همچنین نقاط قوت و ضعف عملکرد زهکش ها و با هدف دستیابی به کشاورزی پایدار

بایستی آماده تجدید نظر در روند توسعه سامانه های زهکشی, فناوری های مورد استفاده, الگوهای سازمانی و اعتباری, اولویت های تحقیقاتی و برنامه ریزی تجهیز نیروی انسانی باشند.

چالش امروز, شناسایی راهبردهای کوتاه مدت برای مقابله با عدم قطعیت های بلندمدت در زمینه زهکشی است

کاربرد زهکشی در سدهاب خاکی

در طرح سدهای خاکی، ممکن است تکیه گاه سد، تپه ای با نفوذپذیری بالا باشد.

حرکت آب از میان تکیه گاه سد متاثر از سطح آب مخزن است و تراوش آب بیش از حد مجاز از تکیه گاه ممکن است پایداری تکیه گاه را با خطر جدی مواجه کند.

محاسبه دبی عبوری از تکیه گاه سد، از مسایل مهم در طراحی خصوصیات زهکش تکیه گاه است.

برای زهکشی تکیه گاه نفوذپذیر سدهای خاکی، می توان از زهکش لوله ای یا کانال زهکش (پر شده از مصالح زهکشی) در محل مناسبی در شیب پایین دست تکیه گاه استفاده کرد.

در این تحقیق برای زهکشی تکیه گاه سد خاکی برنجستانک، از کانال زهکش در شیب پایین دست تکیه گاه استفاده شده است.

کاربرد نرم افزار HYDRUS_2D در زهکشی با ژئوتکستایل

اراضی تحت آبیاری مناطق خشک و نیمه خشک با خطر شور شدن خاک مواجه هستند.

پایداری کشاورزی در این شرایط در گرو خروج نمک اضافی از ناحیه ریشه گیاه است.

اگرچه سامانه های زهکشی مصنوعی می توانند با خروج آب و املاح اضافی, شرایط مناسب رشد گیاه را فراهم کنند,

ولی اجرا و بهره برداری این سامانه ها با چالش هایی ازجمله هزینه بالای احداث, مسائل زیست محیطی, حجم بالا و کیفیت پایین زه آب خروجی, همراه است.

برای رویارویی با این مشکلات, می توان از روش های جایگزین و یا ترکیب آن ها با روش های مرسوم کمک گرفت.

در سال 1394, زهکشی خشک به عنوان یک روش جایگزین با هزینه کمتر و تا اندازه ای سازگار با محیط زیست, موردبررسی قرار گرفت

و از مدل HYDRUS_2D برای شبیه سازی و تعیین پارامترهای هیدرولیکی و انتقال شوری استفاده شد.

در این آزمایش از چمن اسپرت در قسمت کاشت استفاده شد. بافت خاک لومی, سطح ایستابی در 90 سانتی متری از سطح و تعداد روزهای آبیاری 70 روز بود.

نتایج نشان داد در تمام تیمارها, جهت حرکت شوری از ناحیه آبیاری به ناحیه تبخیر بود و شوری نهایی خاک در قسمت نکاشت بیشتر از قسمت کاشت بود.

افزایش عرض کاشت به نکاشت از 1×1 به 1× 2, اگرچه توانست شوری را از ناحیه آبیاری به ناحیه تبخیر منتقل کند, ولی نتوانست شوری ناحیه ریشه را تثبیت کند.

به طوری که شوری نهایی ناحیه ریشه در تیمارهای با عرض کاشت به نکاشت برابر, از شش دسی زیمنس بر متر (7/1 تا 7/2 برابر شوری اولیه) فراتر نرفت,

در حالی که در دو تیمار دیگر این مقدار به بیش از 14 دسی زیمنس بر متر (9/4 تا 7/7 برابر شوری اولیه) رسید.

نتایج خروجی مدل و شاخص های آماری نشان داد مدل HYDRUS_2D توانست حرکت آب و انتقال شوری را برای زهکشی خشک در شرایط آزمایش لایسیمتری با دقت معقولی برآورد کند.

مقدار خطای استاندارد و ریشه میانگین مربعات خطا در برآورد رطوبت خاک به ترتیب بین هفت تا 11 درصد و 021/0 تا 057/0 سانتی مترمکعب بر سانتی مترمکعب بود

و این مقدار برای برآورد شوری به ترتیب بین 24 تا 29 درصد و 01/2 تا 73/2 دسی زیمنس بر متر بود.

با توجه به شاخص های آماری, مدلHYDRUS_2D رطوبت خاک را بهتر از مقادیر شوری شبیه سازی کرد.

برای تحلیل مساله تراوش از تکیه گاه سد خاکی برنجستانک از دو نرم افزار MSEEP و GMS (SEEP2D) استفاده شده است.

برای کاهش سطح تراوش در شیب پایین دست تکیه گاه سد خاکی برنجستانک و افزایش دبی عبوری از زهکش، باید از کانال زهکشی، به عرض 2 متر و ارتفاع 3 متر استفاده شود.

بهترین محل برای اجرای کانال زهکش پایین ترین نقطه سطح تراوش است.