بلاگ

ژئوممبران چیست؟

ژئوممبران چیست؟ ژئوسنتتیک ها گروهی از مواد مصنوعی هستند که از مواد پلیمری ساخته می شوند. یکی از مشتقات مهم ژئوسنتتیک ها ژئوممبران ها هستند. از کاربردهای مهم ژئوممبران ها در کشاورزی، استفاده از آنها در پوشش کانال های انتقال آب، استخرهای ذخیره آب و حوضچه های پرورش ماهی ، جلبک و… را می توان نام برد. متداولترین نوع ژئوممبران ها، ژئوممبران های HDPE با تراکم بالا و ژئوممبران ها با تراکم پایین نظیر LLDPE که بسیار انعطاف پذیر هستند.

ژئوممبران ورق های پلاستیکی غیر قابل نفوذی هستند که به عنوان یک عایق بسیار مقاوم و کم هزینه و با طول عمر زیاد در بسیاری از صنایع کاربرد دارند. این پوشش ها نسبت به پوشش بتنی بادوام تر هستند.

مزیت های کاربرد پوشش های ژئوممبران:

• استحکام زیاد
• نفوذ ناپذیری
• مقاومت در برابر سوراخ شدگی
• انعطاف پذیری زیاد

کاربردهای ژئوممبران در صنعت و کشاورزی

• پوشش کانال های آبرسانی، حوضچه ها و استخرها
• عایق بندی سازه های زیر زمینی در برابر نفوذ آب
• چاله های دفن زباله شهری و صنعتی
• ترمیم کانال های آب و رفع مشکل آب بندی
• ترمیم کف کانال ها

چاله های دفن زباله نفت و گاز

اکتشاف نفت و گاز به حفاری های گسترده نیاز دارد که باعث تولید مقادیر زیادی زباله می شود. این زباله ها باعث آلودگی محیط زیست می گردند. جهت رفع این مشکل چاله هایی برای ذخیره سازی این زباله ها ساخته می شود. به همین منظور، برای جلوگیری از نشت مواد و محافظت از خاک محلی در برابر آلاینده ها، این چاله ها را با ژئوممبران HDPE روکش می کنند.

پوشش استخرهای پرورش ماهی

از روکش های ژئوممبران انعطاف پذیر، غیرسمی و با دوام برای نگهداری و پرورش آبزیان استفاده می شود. در این سیستم غشای صاف ژئوممبران ها اجازه اتصال میکروارگانیسم به سطوح را نمی دهد. همچنین این سطوح به دم و باله ماهی ها و سایر آبزیان نیز آسیب نمی رساند. این سیستم به راحتی تمیز می شود و راندمان پمپ آب را نیز بهبود می بخشد.

سیستم تصفیه فاضلاب

در تاسیسات تصفیه فاضلاب ضروری است که سیستم در برابر عواملی مانند مواد شیمیایی، اسیدهای چرب آلی و روغن ها در زمان طولانی مقاوم باشد. عایق بندی و نصب ژئوممبران، سیستم های تصفیه فاضلاب را در مقابل عوامل و نیروهای خارجی محافظت می کند. از ژئوممبران ها جهت ساخت لا گون های تصفیه خانه فاضلاب نیز استفاده می شود.

صنعت پتروشیمی

تاسیسات ذخیره سازی در صنعت پتروشیمی حجم زیادی از مواد شیمیایی را در خود جای می دهند. جهت جلوگیری از نشت و خارج شدن مواد از داخل این مخازن از پوشش ژئوممبران استفاده می شود. این مواد مقاومت شیمیایی بالایی دارند، به همین جهت برای عایق کردن مخازن صنعت نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی کاربرد دارند.

صنایع معدن

کاربرد ژئوممبران در صنعت معدن منجر به استخراج بیشتر ذخایر از معادن می شود. در فرآیندهای جدید از مواد شیمیایی جهت شستشو و استخراج فلزات گران بها استفاده می شود. وجود پوشش های ژئوممبران از آلوده شدن خاک و آب های زیرزمینی توسط این مواد شیمیایی جلوگیری می کند.

پوشش کانال ها

کانال های آبیاری و مخازن ذخیره ی آب نقش مهمی در انتقال بهینه و تنظیم مصارف آب کشاورزی دارند. با توجه به روند افزایشی مصرف و محدودیت منابع آب، حفظ و کاهش تلفات آب از مخازن ذخیره و کانالهای انتقال آب، به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

کاهش تلفات آب علاوه بر افزایش راندمان ذخیره و انتقال آب، به کاهش زمان انتقال آب کمک نموده و ضمن افزایش تولیدات کشاورزی هزینه تولید را نیز کاهش می دهد. پوشش مناسب مخازن ذخیره ی آب و کانال های انتقال می تواند نقش موثری در افزایش بهره وری آب ایفا نماید. یکی از مصالح مرسوم در پوشش کانال های آبیاری و استخرها ژئوممبران ها است. ژئوممبران ها از لحاظ زمان اجرا و هزینه اجرایی نسبت به سایر مصالح برتری دارند. مقدار تلفات نشت آب در ژئوممبران ها 100 هزار برابر کمتر از رس و 10 هزار برابر کمتر از بتن است.

بررسی های رحیمی در سال 2011 نشان می دهد که مناسب ترین گزینه برای مقابله با زیرشویی در کانال های دشت مغان استفاده از پوشش ژئوممبران در زیر پوشش بتنی کانال های آبیاری است. پوشش های بتنی استخرها ممکن است بعد از گذشت مدت کوتاهی از اجرا به دلیل عوامل مختلفی نظیر ذوب، یخبندان و عوامل شیمیایی و مکانیکی دچار ترک خوردگی و تخریب شوند.

یکی از این روشهای کاهش تلفات نشت آب از مخازن ذخیره و استخرهای ذخیره آب به خصوص وقتی میزان نشت زیاد باشد، استفاده از ژئوممبران های پلیمری است . مطالعات رحیمی و قبادی نیا در کانال های آبیاری شهرستان داراب نشان می دهد که میزان متوسط نشت در کانال های فاقد پوشش مورد مطالعه 7/197 میلیمتر در روز بر مترمربع بوده که پس از اجرای پوشش بتنی به 3/16 میلیمتر در روز بر مترمربع کاهش می یابد.

موحدیان و عباسی در پژوهشی در سال 2014 در ارزیابی فنی و اقتصادی پوشش های ژئوسنتتیک در کانال ها و مخازن آب نتیجه گرفتند که در صورت طراحی صحیح و اجرای درست، پوشش های ژئوممبران در استخرها می توانند مقدار نشتی را تا حد زیادی کاهش دهند.

ارزیابی میزان نشت از یک استخر ذخیره ی آب کشاورزی با پوشش ژئوممبران نشان داد که مقدار نشت از استخر بتنی قدیمی که با ژئوممبران روباز پوشش شده است تا حد نسبتاً زیادی کنترل شده است.

در پژوهشی دیگری مقدار تلفات آب در 7 مورد از کانالهای انتقال آب در دشت های زاینده رود، کرمان و مغان، با پوشش ژئوممبران با مشخصات فنی یکسان از نوع ژئوممبران HDPE و طول عمر یکسان، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور میزان تلفات کل آب در استخرها به روش ورودی-خروجی تعیین گردید. نتایج این بررسی نشان داد که کانال های آبیاری با پوشش ژئوممبران با راندمان انتقال 99 درصد نسبت به پوشش بتنی با 79 درصد، از 20 درصد راندمان انتقال بیشتری برخوردار است.

بررسی های انجام شده توسط مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان نشان می دهد که جایگزینی پوشش ژئوممبران به جای بتن در استخرها و کانال های آبیاری می تواند منجر به 5800 برابر کاهش در تلفات نشت و حدود 70 درصد کاهش در هزینه اجرا شود.

از جنبه اقتصادی نیز هزینه پوشش ژئوممبران یک سوم هزینه پوشش بتنی است. در کل نتایج این پژوهش ها تأثیر قابل توجه کاربرد پوشش ژئوممبران در کنترل تلفات نشت آب از کانال های مورد ارزیابی و برتری آن از جنبه فنی را نسبت به پوشش رایج بتنی نشان می دهد.

مراحل اجرای پوشش ژئوممبران در کانال

1- طراحی کانال:

در این مرحله با توجه به مقدار دبی، ابعاد و شکل مقطع کانال تعیین می گردد.

 2- انجام عملیات خاکی:

در این مرحله با توجه به طراحی انجام شده اقدام به خاکبرداری و یا خاکریزی می شود و برای اجرای پوشش ژئوممبران معمولا شیب جانبی 45 درجه در نظر گرفته می شود. بسته به نوع خاک ممکن است شیب تغییر نماید ولی با افزایش بیش از حد شیب جانبی، از ورق ژئوممبران با ضخامت بالاتر استفاده می شود.

3- رگلاژ سطوح خاکبرداری یا خاکریزی شده:

پس از انجام عملیات خاکی، نسبت به متراکم نمودن بستر کانال تا حدود 90 درصد اقدام می گردد. کف و دیوارهای جانبی بایستی عاری از هرگونه سنگ و اجسام تیز باشد، لذا نسبت به حذف آنها اقدام و یا از کاه‌گل و یا شفته آهک با تراکم حجمی مناسب استفاده می شود تا از برخورد اجسام نوک تیز بر ورق ژئوممبران جلوگیری شود.

4- حفر ترانشه:

جهت مهار ورق ژئوممبران ترانشه ای در دو طرف کانال و به فاصله 50 تا 70 سانتیمتر و عمق 60 سانتیمتر حفر می گردد.

5- اجرای ژئوتکستایل:

در صورتی که بستر بعد از عملیات خاکی دارای سنگ و اجسام جامد و نوک تیز زیادی باشد، معمولا قبل از ژئوممبران از یک لایه ژئوتکستایل استفاده می گردد. گاهی به جای ژئوتکستایل از شفته آهک و یا کاه گل استفاده می گردد.

6- اجرای ورق ژئوممبران:

در این مرحله ابتدا رول های ژئوممبران در کنار لبه کانال چیده شده و سپس نسبت به پهن کردن و برش زدن اقدام می گردد. سپس عملیات دوخت ورقه ها به هم با استفاده از دستگاه اتوماتیک جوشکاری پلاستیک انجام می شود. نحوه کار دستگاه به گونه ای است که در هر مرحله جوشکاری دو خط جوش ایجاد می شود تا اطمینان از فرایند جوشکاری حاصل شود. در گوشه ها و یا محل اتصال از عملیات جوشکاری دستی با دستگاه اکسترودر و یا سشوار هوای داغ استفاده می گردد. در هر جای کانال که نیاز به لوله گذاری باشد، بایستی از لوله پلی اتیلن استفاده شود تا قابلیت اتصال به ورق ژئوممبران را داشته باشد.

7- مهار ورق در ترانشه:

در این مرحله لبه های ورق ژئوممبران در ترانشه قرار گرفته و با خاک مدفون می گردد.

8- آبگیری:

بعد از تکمیل اجرای پوشش ژئوممبران، اقدام به آبگیری در چند مرحله می گردد.