کارشناسی ارشد مفاهیم علمی ۱۱ بهمن ۱۳۹۶ زمان خواندن: ۸ دقیقه

با روش های جلوگیری از تبخیر آب سد آشنا شوید

در این پست می‌خوانید:

در این پست تصمیم داریم در رابطه با روش های جلوگیری از تبخیر آب سد مطالبی را در اختیار شما بازدیدکنندگان قرار دهیم، با ما همراه باشید.

مقدمه

آب یکی از نخستین نیازهاي انسان و هر موجود زنده دیگر و مهمترین عامل در پیدایش، شکل گیري و بقاء تمدن ها است. ایران به عنوان کشوري با متوسط بارندگی سالیانه 250 میلیمتر و جمعیتی نزدیک به 80 میلیون نفر به عنوان یکی از کشورهایی شناخته می شود که با تنش آبی زیاد می باشد. از این جهت موضوع تامین آب مورد نیاز براي شرب، بهداشت، فعالیت هاي کشاورزي و تولیدي، حفظ محیط زیست و عوامل مشابه دیگر از اهمیت ویژه اي برخوردار است.

با توجه به مشکل کمبود آب، صدها سد بزرگ در طول چند دهه گذشته در کشور احداث شده است. پس از احداث سد بر روي یک رودخانه، رسوبات حمل شده، در مخزن سد تهنشین شده و حجم آن به تدریج کاهش می یابد. این امر باعث افزایش میزان تبخیر آب مخزن سد‌، باتلاقی شدن اراضی بالادست و کاهش حجم کنترل سیلاب در مخزن می شود با ورود رسوب و تجمع آن در مخزن سد، ظرفیت ذخیره موثر آب کاهش می یابد. این امر به نوبه خود باعث کاهش توان ذخیره آب و از دست رفتن ظرفیت تعدیل طغیان مخزن خواهد شد. اگر رسوب در نزدیکی بدنه سد تجمع یابد، امکان مدفون شدن تخلیه کننده هاي تحتانی و دریچه هاي آبگیر را سبب شده و همچنین بهره برداري آن ها را با اشکال مواجه می سازد. به علاوه رسوبی که به خروجی هاي مربوط به آبگیر می رسد، می تواند توربین ها و حفاظ دریچه هاي تحتانی مخازن را دچار فرسایش و خوردگی کند. همچنین بار وارده به بدنه سد نیز افزایش می یابد. تغییرات رسوب مخزن به عواملی چون مقدار رسوبات تولید شده، سرعت انتقال رسوب، نوع رسوب، طریقه نهشت رسوبات، عملکرد مخزن، خصوصیات ژئومتریک مخزن و جریان متغیر رودخانه بستگی دارد. مجموع حجم ذخیره مخازن سدها در سطح جهان در حدود 7000 میلیارد مترمکعب برآورد می شود، که از این مقدار سالانه به طور میانگین بین نیم تا 1 درصد به علت رسوب گذاري از دست می رود.

پیشنهاد مطالعه : بررسی و کنترل رسوب گذاری در مخزن سد

با احداث سدها و ذخیره سازي جریان رودخانه‌ ها، بخشی از منابع آب ذخیره شده به دلیل تبخیر از دسترس خارج می شود. سالانه میلیاردها مترمکعب آب از تالاب ها و دریاچه ها و مخازن سدها تبخیر و از دسترس خارج می گردد که تعیین مقدار آن از اهمیت ویژه اي برخوردار است.

تبخیر سطحی یکی از مهمترین علل اتلاف منابع آب در دنیا به وی‍ژه در دریاچه های مصنوعی و طبیعی است. همه ساله به دلیل افزایش دمای هوا به ویژه در فصل گرما میلیاردها لیتر از آب ذخیره سازی شده در حوضچه ‌ها و دریاچه ها با تابش مستقیم نورخورشید تبخیر می شود و به هدر می رود. از این رو یافتن راهی برای رفع این مشکل در مناطق خشک و کویری نظیر دشت های جنوبی ایران و همچنین در حوضچه های صنعتی نظیر سدهای ذخیره سازی آب و سدهای رسوب گیر که در صنایع فولاد و مس از اهمیت بالایی برخوردار است. در واقع اهمیت جلوگیری از تبخیر یک قطره آب ذخیره سازی شده در این مناطق کمتر از صرفه جویی در مصرف آن نیست و موجب بهبود بهره وری منابع آب می شود. در مناطق مختلف جهان ساليانه ميلياردها متر مكعب آب از سطح مخازن و دریاچه‌ هاي سدها تبخير مي ‌گردد. براي نمونه تبخير از سطح درياچه سدي در مصر 10% است. در كشور ما حد تبخير حدود 2 متر در سال است.

اثرات تبخیر آب مخزن سد‌، چه در مراحل طراحی و ساخت مخازن سطحی تامین آب و چه پس از بهره برداري از آن همواره حائز اهمیت می باشد. ضمن آنکه تبخیر به عنوان عاملی در جهت مدیریت کمی و کیفی منابع آب داراي اهمیت ویژه اي می باشد. برآورد میزان تبخیر آب سد مهمترین قسمت در بسیاري از مسائل هیدرولوژیکی مرتبط با طراحی و اجراي مخازن و سیستم هاي انتقال آب و یا آبیاري می باشد. در مناطق خشک تعیین میزان تبخیر آب مخزن سد‌ به خصوص جهت حفاظت از منابع اندك آب حیاتی است. اندازه گیري دقیق میزان تبخیر آب مخزن سد‌ از سطوح بزرگ آبی از مشکل ترین و پیچیده ترین مباحث مرتبط با مدیریت کمی و کیفی منابع آب است.

برآورد تبخیر آب مخزن سد‌ به سبب دخالت عوامل مختلف تاثیر گذار بر تبخیر از سطح دریاچه سدها فرآیند پیچیده اي بوده و در نتیجه روش هاي مختلفی هم در جهت برآورد آن وجود دارد که با توجه به تحقیقات انجام شده برخی از این روش ها در شرایط متفاوت اقلیمی و محیطی می توانند نسبت به سایر روش ها برتري نسبی داشته باشند.

پیشنهاد مطالعه : بهينه ‌سازی ابعاد زهکش در سدهای خاکی

مهم ترين روش هاي كاهش تبخیر آب سد

مهم ترین و به عبارتی رایج ترین روش های کاهش و جلوگیری از تبخیر آب سد به شرح زیر است :

1 . ذخيره آب در مخازن سر پوشيده

2 . توسعه مخازن آب زير زميني

3 . انتخاب و طراحي سد در محلي كه درياچه آن با حجم مناسب، كمترين سطح را داشته باشد.

4 . استفاده از مواد شميايي

با ريختن مواد شیميايي نظير هگزادكانول در سطح آب مي توان تا حد زيادي از تبخیر آب سد‌ جلوگيري كرد. از خصوصيات این ماده شیميايي اين است كه بر روي مزه و بو وطعم اثر نكند. غير سمي و ارزان قيمت باشد. و از تبادل گاز كربنيك و اكسيژن جلوگيري كند. پوشش به وجود آمده توسط مواد بايد به قدری انعطاف پذير باشد كه در مقابل نيروي باد مقاومت كند و پوشش بتواند شكاف‌ هاي به وجود آمده توسط حشرات و قطرات باران را به سرعت ترميم كند. اين مواد شميايي حدود يك ماه دوام داشته و از 50% تا 60% از هدر رفتن آب جلوگيري مي كنند.

تولید برق پاک و کاهش تبخیر آب سد با نصب پنل ‌های خورشیدی روی مخزن سد

با توجه به بحران آب در ایران، یکی از راهکارهای کاهش تبخیر آب سد های کشور، نصب پنل‌ های خورشیدی به روی دریاچه این سازه‌ های آبی است. به طور نمونه در شکل 1 نشان داده شده است. این شیوه در سایر کشورهای جهان نیز آزموده شده است؛ در هند و آمریکا روی مخازن سدها پنل خورشیدی نصب شده و در اروپا روی مخازن فاضلاب با پنل خورشیدی پوشانده می‌شود که آب تبخیر نشود.

شکل 1 . نصب پنل‌ های خورشیدی جهت کنترل تبخیر آب سد

از هر ۱۰ سد هم حجم در کشور، سالانه معادل آب یک سد تبخیر می ‌شود؛ به عبارت دیگر ۱۰ درصد آب ذخیره شده پشت هر سدی به‌ دلیل تبخیر از دست می ‌رود در نتیجه با نصب پنل خورشیدی علاوه بر کاهش تبخیر، جلوی تولید گازهای گلخانه ‌ای و تشدید شرایط تغییر اقلیم در کشور گرفته می‌ شود.

طراحی توپ ‌های نگهبان جهت کنترل تبخیر آب سد

مشکل اصلی کشورهایی همچون ایران که در منطقه گرم و خشک قرار دارند، مهار تبخیر آب سد‌ است. دریاچه‌ ها، تالاب ‌ها و مخازن بزرگ آب سدها به خاطر حرارت زیاد خورشید تبخیر می‌ شوند و باید کاری کرد که سطح تبخیر کاهش یابد. به همین دلیل، چاره ‌ای نیست جز این‌که سطح آب را پوشش داده شود. برای این کار هم نمی ‌توان از هر پوششی استفاده کرد. چرا که در این سطوح یعنی در دریاچه‌ ها، تالاب‌ ها یا دریاچه سد ها، کار انجام می‌ شود، ممکن است قایقی بخواهد تردد کند یا فعالیت‌ های اکوسیستمی و محیط ‌زیستی صورت بگیرد. نیاز به پوششی است که علاوه بر این‌که پوشش ‌دهد، سطح تبخیر آب مخزن سد‌ را پایین ‌آورد و مزاحمتی هم برای کارهای عادی ایجاد نکند. برای این کار توپ ‌هایی به رنگ مشکی و از تثبیت‌ کننده‌ های اشعه ماورای بنفش (UV stabilizers) برای دفع اشعه یو وی یا ماورای بنفش استفاده شده است که هر چه بیشتر نور خورشید را بازگرداند و مانع جذب آن شود (شکل 2)

شکل 2 . طراحی توپ ‌های نگهبان جهت کنترل تبخیر آب سد‌

استفاده از صفحات شناور بتن سبک پرلیتی جهت کاهش تبخیر آب سد‌

با افزایش جمعیت جهان سهم سرانه آب برای هر نفر کاهش می‌ یابد و از طرفی هر ساله مقادیر قابل توجهی از آب های شیرین به صورت تبخیر هدر می ‌رود. از اینرو روش های جلوگیری از تبخیر آب سد سالهاست که مورد توجه بسیاری از کشورها بوده است و روش های بسیاری در آزمایشگاه و در عمل آزمایش شده است که هرکدام دارای مزایا و معایبی است. ایران با توجه به جمعیت و موقعیت جغرافیایی خود جزء فقیرترین کشورهای آسیایی از نظر آب آشامیدنی است. مخازن روباز بالادست سدها که عمدتا منابع آب شیرین هستند، به دلیل دارا بودن سطح وسیع، در معرض تبخیر ناشی از باد و تابش آفتاب هستند. یک راه مناسب، استفاده از پوششی که بتواند باحداقل صدمه به محیط زیست و حفظ استانداردهای کیفیت آب، سطح آب را در برابر باد و تابش خورشید حفظ نماید و به مقدار قابل ملاحظه ‌ای از تبخیر بکاهد. در این راستا قطعات بتن سبک پرلیتی که چگالی آن کمتر از آب بوده و بر روی آب شناور می باشد را استفاده نموده ‌اند.

کاهش تبخیر آب سد‌ گتوند با نانو پوشش‌ ها

نانو پوشش ‌ها قادر هستند چگالی خاک منطقه را از چگالی آب کمتر کنند و با توجه به هیدروفوم و آب گریز بودن این سیستم، بر روی سطح آب قرار گیرند. این نانو پوشش ‌ها با قرار گیری بر روی سطح آب سد، از تبخیر آب جلوگیری می ‌کنند. این نانو پوشش ‌ها جذب آب خاک منطقه را به صفر می ‌رسانند و باعث می‌ شوند آب به ساختار های زیر زمینی زمین نفوذ نکند.