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 نیازهای انسان و هر موجود زنده دیگر و مهمترین عامل در پیدایش، شکل گیری و بقاء تمدن ها است. ایران به عنوان کشوری با متوسط بارندگی سالیانه ۲۵۰ میلیمتر و جمعیتی نزدیک به ۸۰ 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 برای شرب، بهداشت، فعالیت های کشاورزی و تولیدی، حفظ محیط زیست و عوامل مشابه دیگر از اهمیت ویژه ای 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 روی 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 های تحتانی و دریچه های آبگیر را سبب شده و همچنین بهره برداری آن ها را با اشکال مواجه می سازد. به علاوه رسوبی که به خروجی های مربوط به آبگیر می رسد، می تواند توربین ها و حفاظ دریچه های 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 ۷۰۰۰ میلیارد مترمکعب برآورد می شود، که از این مقدار سالانه به طور میانگین بین نیم تا ۱ درصد به علت رسوب گذاری از دست می رود.

پیشنهاد مطالعه : بررسی و کنترل رسوب گذاری در مخزن سد

با احداث سدها و ذخیره سازی 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 ای 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 سالیانه میلیاردها متر مکعب آب از سطح مخازن و دریاچه‌ های سدها تبخیر می ‌گردد. برای نمونه تبخیر از سطح دریاچه سدی در مصر ۱۰% است. در کشور ما حد تبخیر حدود ۲ متر در سال است.

اثرات تبخیر آب مخزن سد‌، چه در مراحل طراحی و ساخت مخازن سطحی تامین آب و چه پس از بهره برداری از آن همواره حائز اهمیت می باشد. ضمن آنکه تبخیر به عنوان عاملی در جهت مدیریت کمی و کیفی منابع آب دارای اهمیت ویژه ای می باشد. برآورد میزان تبخیر آب سد مهمترین قسمت در بسیاری از مسائل هیدرولوژیکی مرتبط با طراحی و اجرای مخازن و سیستم های انتقال آب و یا آبیاری می باشد. در مناطق خشک تعیین میزان تبخیر آب مخزن سد‌ به خصوص جهت حفاظت از منابع اندک آب حیاتی است. اندازه گیری 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 ای بوده و در نتیجه روش های 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 برتری نسبی داشته باشند.

پیشنهاد مطالعه : بهینه ‌سازی ابعاد زهکش در سدهای خاکی

مهم ترین روش های کاهش تبخیر آب سد

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

۱ . ذخیره آب در مخازن سر پوشیده

۲ . توسعه مخازن آب زیر زمینی

۳ . انتخاب و طراحی سد در محلی که دریاچه آن با حجم مناسب، کمترین سطح را داشته باشد.

۴ . استفاده از مواد شمیایی

با ریختن مواد شیمیایی نظیر هگزادکانول در سطح آب می توان تا حد زیادی از تبخیر آب سد‌ جلوگیری کرد. از خصوصیات این ماده شیمیایی این است که بر روی مزه و بو وطعم اثر نکند. غیر سمی و ارزان قیمت باشد. و از تبادل گاز کربنیک و اکسیژن جلوگیری کند. پوشش به وجود آمده توسط مواد باید به قدری انعطاف پذیر باشد که در مقابل نیروی باد مقاومت کند و پوشش بتواند شکاف‌ های به وجود آمده توسط حشرات و قطرات باران را به سرعت ترمیم کند. این مواد شمیایی حدود یک ماه دوام داشته و از ۵۰%  تا ۶۰% از هدر رفتن آب جلوگیری می کنند.

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 ۱ 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 ۱ . 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 ۲)

 

شکل ۲ . 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.

 

شکل ۳ . طراحی نانو پوشش ‌ها جهت کنترل تبخیر آب مخزن سد‌

منبع:

مقاله ‌ی تاثیر رسوب گذاری بر تبخیر از دریاچه سد کارده از مریم یزدان پرست و همکاران