بررسی زمین لرزه القایی در مخزن سد و عوامل موثر بر آن

در این پست تصمیم داریم در مورد زمین لرزه القایی در مخزن سد مطالبی را در اختیار شما بازدیدکنندگان قرار دهیم. با ما همراه باشید.

مقدمه

بدون شک یکی از پایه های اصلی و اساسی در توسعه جوامع کشورهای مختلف جهان، آب است. توسعه منابع آب با ایجاد سدهای بزرگ و کوچک بر حسب موقعیت و شرایط آن تغییرات زیست محیطی بسیاری را فراهم می سازد.  اثرات متقابل سدها بر محیط زیست را می توان در دو مقوله، اثرات مثبت و نتایج منفی جستجو نمود. سد به عنوان یک مانع در بستر رودخانه، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متفاوتی در محل سد، سراب و پایاب آن ایجاد می نماید. زمین لرزه القایی در مخزن سد یکی از فرایندهای خاص ژئوفیزیکی در ناحیه ای است که سد ساخته می شود. با احداث سد و ایجاد یک مخزن بزرگ آب، چند میلیارد تن بار جدید بر کف مخزن وارد می آید. شواهد موجود نشان می دهد که مخازن ساخته شده توسط انسان، موجب بروز لرزه های کم عمق در اثر افزایش بار اعمال شده در مناطق با خط های گسله حساس می شود. این پدیده اولین بار در اثر ایجاد دریاچه مید (Mead) برروی رودخانه کلرادو در سال 1935 مشاهده شد. تحقیقاتی در مورد وقوع زلزله القایی در نتیجه آبگیری 20 سد بزرگ دنیا انجام شده است و هم اکنون می توان این عقیده را باور داشت که هنگام پر شدن دریاچه سد، زمین لرزه القایی در مخزن سد با شدت های مختلف اتفاق افتاده است.

مشکل خطرناکی که ممکن است زمین لرزه القایی در سد ، در پی داشته باشد، به جلو انداختن زلزله های طبیعی و یا تشدید آنها می باشد. همچنین زمین لغزش ها از بلایای ثانویه حاصل از زمین لرزه القایی در مخزن سد هستند که درمناطق دارای شیب و تپه ماهوری رخ می دهند. بدیهی است که احتمال وقوع زمین لرزه ها به فعالیت های تکتونیکی در محل، گسل ها، دوری یا نزدیکی به مراکز زلزله های قبلی، سابقه زمین لرزه در محل و همچنین ارتفاع آب در مخزن بستگی دارد. با توجه به گزارشات موجود به نظر می رسد که بررسی زمین لرزه القایی در مخزن سد در مخازنی که بیش از یک میلیارد متر مکعب ظرفیت دارند، ضروری می باشد. علاوه برشاخص فوق، طراحان سد بایستی مطالعات لازم را درمورد وضعیت کنونی تکتونیکی، تنش ها در سنگ پی و لایه های عمیق انجام دهند و بر آثار تشکیلات آتشفشانی منطقه در دوره های اخیر تاکید زیادی شود و گسل های فعال در مخزن یا نواحی اطراف سد و مخزن مورد شناسایی قرار گیرد.

در سال هاي اخير، رخداد زمين لرزه هاي بی شماری که منشأ آن ها پديده هاي طبيعي همچون آتشفشان، زمين ساخت صفحه اي و يا مانند آن نبوده اند، توجه زلزله شناسان و ديگر پژوهشگران علوم زمين را به خود جلب کرده است. در واقع فعاليت بشر و عملکرد آن به صورت هاي مختلف که باعث به هم خوردگي تنش هاي منطقه اي و تغيير شکل پوسته شده است، عامل رخداد چنين رويدادهايي بوده اند. بزرگي اين زمين لرزه ها اغلب متوسط بوده اما در چند مورد حتي از 6 درجه در مقياس امواج محلي نيز فراتر رفته، که صدمات مالي و جاني فراواني را به همراه داشته است. اصولاً زمین لرزه القایی را زمين لرزه تحريک شده مي نامند که ناشي از عوامل طبيعي نبوده و در دهه هاي اخير به دليل عملکردهاي بشر روي پوسته زمين رخ داده اند. زمین لرزه القایی را مي توان به چهار دسته کلي تقسيم کرد:

1 .  زمين لرزه القايي معدنکاري

2 .  زمين لرزه القايي ناشي از انفجارات هسته اي

3 .  زمين لرزه القايي مربوط به هيدروکربورها

4 .  زمین لرزه القایی در مخزن سد

در هر يک از موارد ياد شده سطح لرزه خيزي ناحيه اي که در مجاورت عمليات ياد شده واقع است، با تحريک در اثر نفوذ آب يا مايعات نفتي و يا تحريک در اثر انفجارهاي معدنکاري و يا انفجارهاي هسته اي، افزايش مي يابد. در همه اين موارد با توجه به جمع شدن انرژي درگسل هاي منطقه، عمليات انساني موجب تحريک گسل ها می شود و به صورت تسریع کننده رويدادهاي لرزه اي عمل مي کند.

کشور ایران نیز پس از نصب دستگاه ‌های لرزه ‌نگار در کنار سدها از سال ۱۳۴۵، که اولین آنها در مجاورت سفید رود کار گذاشته شد، امکان انجام پژوهش‌ درباره اثر آب ‌گیری دریاچه سدها در تغییر ویژگی های زمین لرزه القایی در مخزن سد فراهم آمد. بررسی ‌ها نشان می ‌دهد که تعداد زلزله‌ های محلی در نواحی اطراف سدهای ایران به طور کلی ارتباط مستقیم با تغییرات ارتفاع آب سد دارد. قبل از احداث سد سفیدرود هیچ‌گونه زلزله قابل توجهی در این ناحیه پیش نیامد، ولی از زمان احداث این سد، همه ساله حدود ۱۲۰ زلزله خفیف با بزرگی مطلق کمتر از ۲ درجه در مقیاس ریشتر ثبت شده است.

مرکز زمین لرزه القایی در مخزن سد از حدود ۴۰ کیلومتری محل سد دورتر نبوده و تعداد آن‌ ها به طور قابل توجهی از تغییرات ارتفاع آب دریاچه سد تبعیت می ‌کند. در مورد نواحی اطراف سدهای دز، با ارتفاع معادل ۲۰۳ متر، زاینده ‌رود، با ارتفاع معادل ۱۰۰ متر، و لتیان با ارتفاع معادل ۸۰ متر نیز ارتباط کلی دو عامل ارتفاع آب و تعداد زمین لرزه القایی در مخزن سد  بدست آمده است. در زلزله های اخیر پاوه هم طبق گزارشات منتشر شده مشاهده شده است که عمق زمین لرزه القایی در مخزن سد در حدود ۱۰ کیلومتری سطح زمین و بزرگی آن ها حدود ۲ تا ۳ درجه مقیاس ریشتر و در فاصله حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلومتری پاوه و نودشه ( مناطق اطراف سد) رخ داده است.

پیشنهاد مطالعه : بررسی عوامل موثر در پایداری سدهای خاکی

علت اصلی زمین لرزه القایی در مخزن سد

نظریه غالب در مورد علت وقوع زمین لرزه القایی در مخزن سد، بر اساس افزایش تراز سطح آب مخازن سد و دریاچه های مصنوعی می باشد، که منجر به افزایش فشار منفذى داخل سنگ ها مى گردد. تحت این فشار ممکن است شکستگی داخلى سنگ هاى پوسته زمین شروع شود. اثرات این شکست به صورت زمین لرزه القایی در مخزن سد در حد بزرگی های کم مشاهده مى شود. به طور نمونه این اثرات در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 . بررسی گسترش ترک ناشی از زمین لرزه القایی در مخزن سد

عوامل تاثیر گذار بر شدت و تعداد زمین لرزه القایی در مخزن سد

1 . شرایط مخزن سد و نحوه ذخیره آب

2 . روند افزایش ارتفاع آب، به ویژه افزایش سریع بعد از یک دوران طولانی رکود نسبی در تغییرات آن

3 . رسیدن سطح آب ذخیره شده به بالاترین حد

4 . مدت زمانی که آب دریاچه در بالاترین حد نگه داشته می شود

5 . ایجاد چاه های بهره برداری و تزریق آب

6 . انفجارات هسته ای

7 . انفجار و باربرداری معادن

8 . ویژگی های زمین شناسی، زمین ساختی، زلزله شناسی

9 . وجود درزها و منافذ در زیر دریاچه سد

در میان علل و عواملی که باعث ایجاد زمین لرزه القایی در مخزن سد می شود نکات زیر ضروری است:

1 . کاهش مقاومت سنگ ها و صخره ها در اثر جذب آب

2 . گسترش ترک ناشی از تراوش آب و افزایش فشار آب مخزن

3 . کاهش اصطکاک در ناحیه شکست تحت تاثیر فشار آب مخزن

4 .  تغییر تعادل وزنی در پوسته زمین ناشی از نیروهای زیاد مخزن

در شرایطی که سدی در نزدیک گسل های فعال احداث شده باشد، نفوذ آب در سطوح جدائی گسل ها سبب لغزنده شدن آن ها می شود و به این ترتیب، جابجایی گسل ها نسبت به یکدیگر آسان تر صورت می گیرد. به علاوه نفوذ آب به طبقات پایین تر باعث افزایش فشار بین منافذ سنگ های موجود در عمق می شود. به این سبب فشار هیدرولیکی ناشی از تشکیل دریاچه های مصنوعی در طبقات متمرکز و متراکم شده، به وقوع زمین لرزه القایی در مخزن سد کمک می کند. یک نمونه زمین لرزه القایی در مخزن سد در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2 .  یک نمونه زمین لرزه القایی در مخزن سد

معمولا بزرگی زلزله های القایی کم است و خیلی کمتر از زلزله مبنای طراحی در سد ها می باشد ، لذا زلزله های مزبور بطور مستقیم تاثیری در پایداری سد ها ندارند ، اما وقوع زلزله های مکرر با بزرگی پایین ممکن است منجر به سست شدن دامنه ها و وقوع لغزش در داخل مخزن و اطراف آن گردد ، یا وقوع زلزله های کوچک روند لرزه خیزی منطقه را تغییر دهند، لذا از این نظر مطالعه زلزله های القایی سدها اهمیت دارد .

پیشنهاد مطالعه : بهينه ‌سازی ابعاد زهکش در سدهای خاکی

منابع :

1 . مقاله ‌ی لرزه خيزي القايي در مخزن سد مسجد سليمان از محمد تاتار و همکاران

2 . مقاله ی  احداث سد و وقوع زلزله های القایی از رکسانا طورانی