نشت آب و تاثیر انحلال در پایداری سد بار نیشابور
الموضوعات :محمدتقی کرباسی معروف 1 , حميدرضا ناصري 2 , فرشاد علیجانی 3
1 - دانشگاه شهید بهشتی
2 - دانشگاه شهید بهشتی
3 - دانشگاه شهید بهشتی
الکلمات المفتاحية: انحلال ساخت¬گاه سد, سد بار, مدل¬سازی نشت ,
ملخص المقالة :
سد بار در شمال غرب شهر نیشابور و در خارج بستر رودخانه بار، با هدف تامین آب شرب شهر نیشابور و کارخانه فولاد ساخته شده است. بیلان آبی سد بار حکایت از وجود 35 تا حداکثر 70 درصد نشت آب از مخزن سد طی شش دوره آبگیری آزمایشی می کند. نشت قابل توجه و غلظت بالای املاح در آب نشت یافته، علاوه بر تاثیر بر برنامه‌ریزی منابع آب و تخصیص های پیشبینی شده، تهدیدی برای پایداری سد محسوب می شود. تحلیل هیدروگراف چاه های مشاهدهای نشان از نشت عمده آب از بخش مرکزی پی ساختگاه سد اصلی و به میزان کمتر از سایر نواحی میکند. مدل سازی نشت آب با استفاده از نرم افزار MODFLOW نشان میدهد، 75 درصد حجم آب نشت یافته از پی ساخت گاه سد اصلی عبور می کند. تجزیه شیمیایی نمونه های آب نشت یافته از افزایش غلظت املاح به بیش از پنج تا 10 برابر، بخصوص در نواحی مرکزی و جناح چپ مخزن سد حکایت می کند. با تلفیق داده های مدل سازی نشت آب از مخزن سد، نتایج نمونه برداری های هیدروشیمیایی، تحلیل سری زمانی میزان نشت و بیلان جرمی آب مخزن سد، مقدار ماده انحلال یافته در اثر نشت آب از پی ساخت گاه سد اصلی محاسبه شده است. در نهایت تاثیر انحلال بر افزایش پوکی بررسی شد و نتایج نشان داد حداکثر توسعه سالانه پوکی در بخش میانی محور سد اصلی در حدود 06/0 درصد می باشد.
اکبری، ف.، باقری، ر. و ندری، آ.، 1397. بیلان هیدروژئولوژیک تالاب برم شور در شهرستان هفتکل استان خوزستان. فصلنامه زمینشناسی ایران، 12، 48، 1-10.
محمودلو، م.، جندقی، ن. و صیادی، م.، 1399. تکامل هیدروشیمیایی و کاهش کیفیت آب رودخانه گرگانرود. فصلنامه زمینشناسی ایران، 14، 55، 129-145.
نبی¬زاده، ن. و جعفری، ه. 1400. تخمین تغذیه آبخوان مرزی سرخس با استفاده از مدل عددی. فصلنامه زمینشناسی ایران، 15، 57، 15-27.
شرکت آبپوی.، 1394. گزارش مطالعات رفتارنگاری و آببندی مخزن سد بار. وزارت نیرو، شرکت آب منطقهای خراسان رضوی، 20.
واعظی، ع. و اسماعیل¬نیا، ن.، 1394. تعیین لایه نشتی و بررسی مکانیسم نشت از تکیهگاه چپ سد آغ چای (آذربایجان غربی) با استفاده از مطالعات هیدروژئولوژی. فصلنامه مهندسی آبیاری و آب، 8، 30.
Bedmar, A. P. and Araguas, L. U. I. S., 2002. Detection and the Prevention of Leaks from Dams. CRC Press.
Craft, C. D., Pearson, R. M. and Hurcomb, D., 2007. Mineral dissolution and dam seepage chemistry–The Bureau of reclamation experience. In Proceedings of the 2007 National Meeting, Dam Safety 2007.
-Jixiang, H.U., Fuheng, M.A. and Jiang, H.U., 2018. Characteristics and evolution of seepage water hydrochemistry at dam-site on Lijiaxia hydropower station. Congres des Grands Barrages, Vienne.
Kimble, J. M., Knox, E. G. and Holzhey, C. S., 1993. Soil survey laboratory methods for characterizing physical and chemical properties and mineralogy of soils. In Application of Agricultural Analysis in Environmental Studies, ASTM International.
Li, X. Ye, S., Wang, L. and Zhang, J., 2017. Tracing groundwater recharge sources beneath a reservoir on a mountain-front plain using hydrochemistry and stable isotopes. Water Science and Technology: Water Supply, 17(5), 1447-1457.
McDonald M.G. and Harbaugh A.W. 1988. A modular three-dimensional finite-difference groundwater flow model. U.S. Geological survey Techniques of Water-Resources Investigation 6(A1). 586.
Mozafari, M., Raeisi, E. and Guerrero, J., 2018. Contribution of spectral coherency analysis and tracer test to study leakage at the Doosti Dam reservoir. Iran and Turkmenistan Environmental earth sciences, 77(4), 139.
Noble, J. and Ansari, M. A., 2017. Environmental isotope investigation for the identification of source of springs observed in the hillock on the left flank of Gollaleru Earthen Dam, Andhra Pradesh, India. Journal of Earth System Science,126(5), 67.
Piqueras, J. M., Perez, E. S. and Menendez-Pidal, I., 2012. Water seepage beneath dams on soluble evaporite deposits: a laboratory and field study (Caspe Dam, Spain). Bulletin of engineering Geology and the Environment, 71(2), 201-213.
Sammen, S. S., Mohamed, T. A., Ghazali, A. H., Sidek, L. M. and El-Shafie, A., 2017. An evaluation of existent methods for estimation of embankment dam breach parameters. Natural Hazards, 87(1), 545-566.
Sjodahl, P., Dahlin, T. and Johansson, S., 2008. Resistivity monitoring for internal erosion detection at Hallby embankment dam. In Progress in Environmental and Engineering Geophysics: Proceedings of the International Conference on Environmental and Engineering Geophysics, International Conference on E-Commerce E-Business and E-Government (ICEEG) Science Press, 310-316.
Ullah, A., Kassim, A., Alam, I. and Junaid, M., 2019 Efficiency analysis of seepage of Baz Ali small dam, Kurram Agency using clay blanket and cut off wall with sand filter, Journal of the Geological Society of Malaysia, 67, 113-118.
Unal, B., Celik, M. and Yıldırım, T., 2008. Evaluation of seepage problems of the Armagan Dam, Kırklareli, northwestern Turkey. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 67(3), 335-344.
Wang, S.W., Xu, Y.L., Gu, C.S. and Bao, T.F., 2018. Monitoring models for base flow effect and daily variation of dam seepage elements considering time lag effect. Water Science and Engineering, 11(4), 344-354.
نشت آب و تاثیر انحلال در پایداری سد بار نیشابور
محمدتقی کرباسی معروف1، حمیدرضا ناصری(2و*1)، فرشاد علیجانی3
1.دانشجوی دکتری هیدروژئولوژی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی تهران
2. استاد، گروه زمینشناسی معدنی و آب، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی تهران
3. استادیار، گروه زمینشناسی معدنی و آب، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی تهران
چکیده
سد بار در شمال غرب شهر نیشابور و در خارج بستر رودخانه بار، با هدف تامین آب شرب شهر نیشابور و کارخانه فولاد ساخته شده است. بیلان آبی سد بار حکایت از وجود 35 تا حداکثر 70 درصد نشت آب از مخزن سد طی شش دوره آبگیری آزمایشی میکند. نشت قابل توجه و غلظت بالای املاح در آب نشت یافته، علاوه بر تاثیر بر برنامه‌ریزی منابع آب و تخصیصهای پیشبینی شده، تهدیدی برای پایداری سد محسوب میشود. تحلیل هیدروگراف چاههای مشاهدهای نشان از نشت عمده آب از بخش مرکزی پی ساختگاه سد اصلی و به میزان کمتر از سایر نواحی میکند. مدلسازی نشت آب با استفاده از نرمافزار MODFLOW نشان میدهد، 75 درصد حجم آب نشت یافته از پی ساختگاه سد اصلی عبور میکند. تجزیه شیمیایی نمونههای آب نشت یافته از افزایش غلظت املاح به بیش از پنج تا 10 برابر، بخصوص در نواحی مرکزی و جناح چپ مخزن سد حکایت میکند. با تلفیق دادههای مدلسازی نشت آب از مخزن سد، نتایج نمونهبرداریهای هیدروشیمیایی، تحلیل سریزمانی میزان نشت و بیلان جرمی آب مخزن سد، مقدار ماده انحلال یافته در اثر نشت آب از پی ساختگاه سد اصلی محاسبه شده است. در نهایت تاثیر انحلال بر افزایش پوکی بررسی شد و نتایج نشان داد حداکثر توسعه سالانه پوکی در بخش میانی محور سد اصلی در حدود 06/0 درصد میباشد.
واژه‌های کلیدی: انحلال ساختگاه سد، سد بار، مدلسازی نشت
مقدمه
پایداری سدها به‌طور کامل به چگونگی و میزان نشت آب از بدنه، پی و تکیهگاههای ساختگاه وابسته است و در نبود مدیریت آن میتواند به شکست سد منجر شود (Wang et al., 2018). افزایش نفوذپذیری در گذر زمان و کاهش ظرفیت باربری پی، موجب افزایش ریسک، کاهش پایداری و در نهایت تخریب سدها میگردند (Piqueras et al., 2012). علاوه بر این افزایش نفوذپذیری (به‌دلیل پدیده انحلال) تشدیدکننده فرسایش درونی نیز هست. بررسی‌ها نشان داده مهم‌ترین عامل شکست در سدهای خاکی، فرسایش درونی میباشد (Sjodahl et al., 2008). در قرن گذشته 200 سد شکسته و به کشته شدن بیش از 11100 نفر در سراسر جهان منجر شده است (Sammen et al., 2017).
متداول‌ترین تکنیکهای مورد استفاده به‌منظور مطالعه نشت آب از مخازن سدها شامل: اندازه‌گیریهای هیدرومتری، روش‌های ژئوفیزیکی، اندازهگیری ایزوتوپهای محیطی، استفاده از ردیابهای مصنوعی و مدلسازی عددی میباشد (Li et al., 2017). به‌طورکلی بررسیهای کمی از جمله تهیه بیلان و رفتارسنجی جریان آب از مخزن تا پایاب سد همراه با مدلسازی عددی اولین گامها در تحلیل نشت از سدها میباشد. سرعت جریان آب نشت یافته از پی و جناح راست سد دوستی در سازند نیزار-کلات با استفاده از سریهای زمانی در بازه اسپکترال، با توسعه مربعات تابع کوهرنسی با استفاده از دادههای روزانه تراز آب در مخزن سد، گمانه‌ها و آبدهی چشمه‌ها بررسی شده است (Mozafari et al., 2018). به‌منظور بررسی کارایی پرده آببند در پی ساختگاه سد، عملیات ردیابی با تزریق اورانین انجام شد. نتایج ردیابی وجود جریان افشان از میان پرده را نشان داد. بااین‌حال محل‌های عمده نشت، در پایین‌دست ردیاب شناسایی نشد. با استفاده از تابع اسپکترال کوهرنسی2 تاخیر زمانی تغییرات سطح آب در محل تزریق، گمانه‌ها و آبدهی چشمههای پایین‌دست بررسی شد. رگرسیون خطی تغییرات سطح آب و تحلیل سریزمانی داده‌ها نشان داد، زمان تاخیر به اولین زمان دریافت ردیاب نزدیک میباشد (Mozafari et al., 2018). همچنین به‌منظور ارزیابی میزان نشت آب از پی ساخت گاه سد باز علی پاکستان دو المان آببند: اجرای پتوی رسی در مخزن و ایجاد دیواره آببند با مدلسازی در نرمافزار Seep/W 2D مورد بررسی واقع شد (Ullah et al., 2019). نتایج تحقیق نشان داد، اجرای پتوی رسی به طول 100 متر منجر به کاهش نشت به میزان 7/58 درصد خواهد شد و به لحاظ اقتصادی و کارایی بسیار موثرتر از ایجاد دیوار آببند است. پژوهش انجام شده توسط نبی زاده و جعفری(1400) نشان داد با تهیه مدل عددی با نرمافزار MODFLOW میتوان تغییرات مکانی و زمانی میزان تغذیه سطحی را با دقت مناسب محاسبه کرد. تغذیه آبخوان سرخس حدود 15 درصد بارندگی سالیانه و حدود 20 درصد آب برگشتی مصارف میباشد.
هماهنگ با تحلیلهای کمی تفسیر دادههای هیدروشیمیایی آب نشت یافته با هدف ارزیابی و سنجش پایداری سد شامل: 1. پیاده کردن دادههای هیدروشیمیایی در نمودارها با هدف سهولت مقایسه دیداری، 2. محاسبه شاخصهای اشباع برای هر نمونه، 3. محاسبه تفاوتها و تغییرات داده‌ها بین آب نشت یافته و کیفیت شیمیایی مخزن، 4. بررسی تاثیر پدیده اختلاط و توسعه موازنه بیلان هیدروشیمیایی برای نمونهها و 5. تعیین نوع کانیها و واکنش انحلال هیدروشیمیایی بسیار با اهمیت است(Craft et al., 2007). حل تحلیلی، بررسی تغییرات غلظت سولفات و سایر یون‌ها و مدلسازی تجربی مقدار ماده از دست رفته از پی سد، تغییرات نرخ انحلال در گذر زمان و تغییر تخلخل موثر در پهنه ساخت گاه سد کاسپ اسپانیا بررسی شده است (Piqueras et al., 2012). در زمان آبگیری نشت از سه ناحیه: تونل زهکش پس از سه ماه از شروع آبگیری سد به میزان 200 لیتر بر ثانیه، نشت از ناحیه کانال انحراف سیلاب به میزان 10 لیتر بر ثانیه، نشت از پی سد به میزان 30 لیتر بر ثانیه مشاهده شد. پی‌ساخت‌گاه سد از رسوبات مارنی غنی از گچ و سایر کانیهای تبخیری از جمله: هالیت، آنهیدریت، تناردیت، میرابلیت، گلوبریت، اپسومیت تشکیل شده است. سه پدیده انحلال، تغییر کانی گلوبریت به ژیپس و فرسایش فیزیکی، منجر به افزایش حفرات در پی سد میشود. در مقابل انبساط آنهیدریت، کریستالیزاسیون ژیپس و سولفات‌ها باعث کاهش حفرات و نفوذپذیری میشود. نمونهبرداری سالهای 1990 تا 2008 از پیزومترها از افزایش غلظت املاح محلول حکایت میکند. نتایج تحقیق نشان میدهد بررسیهای هیدروشیمیایی ابزار عملی مهمی در پیشبینی نشت و وضعیت بحرانی آن دارد (Piqueras et al., 2012). در فاصله سالهای 2013 تا 2016 نمونهبرداری کیفیت شیمیایی از آب نشت یافته گستره ساختگاه سد برق آبی لیجیاکسیا3 چین انجام شد و توزیع مکانی و زمانی نتایج آنالیزها با استفاده از نمودارهای هیدروشیمیایی و تجزیه و تحلیل آماری بررسی شد (Jixiang et al., 2018). نتایج تحقیق نشان میدهد: شاخص کیفیت آب در گالری دسترسی پی سد بالاتر از گالریهای جناح راست و چپ است. بنابراین جلوگیری از نشت از پی سد نسبت به اطراف مهم‌تر میباشد. همچنین تغییرات قابل توجه در کیفیت آب در گالری سمت راست نشان از ارتباط هیدرولیکی بالاتر این ناحیه میکند. بررسی مکانیسم نشت از ساخت گاه سد آغچای (آذربایجان غربی) از مطالعات هیدروژئولوژی، دادههای ژئوتکنیک، زمینشناسی و نمونهبرداری کیفیت شیمیایی استفاده شده است (واعظی و اسماعیلنیا، 1394). نتایج تحقیق نشان داد، محل نشت از واحد کنگلومرا و مارن سازند قم است و با توجه به انحلال کانیهای هالیت و ژیپس، انحلال منجر به توسعه مجاری خواهد شد.
علاوه بر بررسیهای هیدروشیمیایی استفاده از ردیابهای طبیعی از جمله: درجه حرارت، هدایت الکتریکی، پارامترهای هیدروشیمیایی و ایزوتوپهای پایدار، در شناسایی منشا آب نشت یافته از مخزن سد و تعیین محل و نفوذپذیری بخشهای مختلف ساخت گاه مخازن بسیار متداول است (Bedmar and Araguas., 2002). تزریق ردیاب رنگی و آزمایش XRF در گستره سد ارمغان ترکیه نشان داد، رس موجود در آب نشت یافته از سد، مواد پرکننده حفرات کارستی تکیهگاه است و ارتباطی با هسته رسی سد ندارد. همچنین ناحیه کارستی شده جناح راست سد، عامل اصلی انتقال آب از مخزن به پایاب است (Unal et al., 2008). در پژوهشی مشابه با استفاده از اندازه‌گیریهای هیدرومتری و تکنیکهای ردیابی، هیدروشیمیایی و محیطی، منشا چشمههای موجود در جناح چپ سد گلوریا آندرا پارادش هندوستان شناسایی شد (Noble and Ansari., 2017). نتایج این تحقیق نشان میدهد منشا آب چشمههای پایاب سمت چپ سد و از ناحیه مخزن میباشد. اندازه‌گیریهای هیدرومتریک اثبات کرد منشا آب از تراز 209 متر سد است. چشمههای با آبدهی اندک پایاب، متاثر از جریان افشان هستند و میتواند از اختلاط آب مخزن و آب زیرزمینی باشد.
سد مخزنی بار در 23 کیلومتری شمال غرب شهر نیشابور با هدف تامین آب شرب شهر و کارخانه فولاد نیشابور ساخته شده است. مخزن سد بار با ساخت دو سد خاکی (اصلی و فرعی) در خارج بستر رودخانه بار در درهای عریض بر روی پی آبرفتی ایجاد شده است. با شروع آبگیری، افت به نسبت سریع سطح آب در مخزن، نشان از نشت و عدم آببندی آن داشت که با پیدایش فروچالهها به تایید رسید. بنابراین اجرای پتوی رسی (بلانکت) با هدف آببندی مخزن و کاهش نشت در دستور کار قرار گرفت. وجود پی آبرفتی با ضخامت قابل توجه و فراوانی بالای کانیهای با قابلیت انحلال زیاد (به‌ویژه گچ)، همچنین غلظت بالای املاح در آب نشت یافته نسبت به آب مخزن، اهمیت نقش انحلال در افزایش نشت، افزایش پوکی و در نهایت تهدید پایداری سازه و تامین آب شهر نیشابور را نشان داد. به‌منظور رفتارسنجی سد بار، اندازهگیری سطح آب زیرزمینی در 11 گمانه پایاب سد اصلی، پیزومترهای الکتریکی پی و نمونهبرداری هیدروشیمیایی در گمانه‌ها و زهکشها انجام شده است.
گستره مورد مطالعه
سد بار مهم‌ترین گزینه تامین آب شرب شهر نیشابور در افق میان و بلندمدت میباشد. در شکل 1 موقعیت و خلاصه مشخصات سد ارائه شده است. مشکلات اجتماعی، خسارت مخزن و صدمات زیست‌محیطی موجب شده، مخزن در خارج از بستر رودخانه بار و در درهای عریض بر روی پی آبرفتی با احداث دو سد خاکی (اصلی و فرعی) احداث شود. با اجرای بند انحرافی بر روی رودخانه بار و کانال انتقال به طول 200 متر، سیلاب‌های رودخانه در مخزن سد ذخیره میشود. مخزن سد بار در ابتدای درهای که حاصل فرسایش سنگهای مارنی-کنگومرائی دوران سوم و رسوبگذاری تراسهای رودخانهای قدیم و جدید دوران چهارم زمینشناسی قرار دارد (شکل1). واحدهای مارنی-رسی گچدار میوسن به‌صورت نواری طویل در تمامی حاشیه شمالی مخزن قابل مشاهدهاند. ضلع جنوبی ساختگاه سد را رسوبات کنگلومرایی رودخانهای کواترنر تشکیل داده است. به دلیل تشابه خصوصیات توده کنگلومرایی با تحکیم یافتگی ضعیف با رسوبات روباره، در عمل شناسایی عمق سنگ کف را ناممکن ساخته و نمیتوان بر پایه حفاریهای ژئوتکنیک انجام شده مرز مشخصی را به این مهم اختصاص داد. (شرکت آبپوی، 1394).
بخشی از رسوبات واریزهای-آبرفتی از ناحیه مرکزی تا شمال مخزن متاثر از فرسایش و رسوبگذاری واحدهای مارنی-رسی گچدار میوسن بوده و با دانهبندی سیلتی-رسی دارای نفوذپذیری و تراکم اندک و غنی از کانیهای تبخیری از قبیل گچ و در برخی نقاط نمک، هستند. این رسوبات در بخشهای مرکزی بر روی رسوبات درشت دانهتر و در بخشهای شمالی بر روی رسوبات مارنی- رسی میوسن قرار دارند. علاوه بر گچ وجود سایر کانیهای تبخیری از جمله: آنهیدریت (CaSO4)، تناردیت (Na2SO4)، میرابلیت (Na2SO4 10H2O) اپسومیت (MgSO4.7H2O) و هالیت (NaCl) محتمل تشخیص داده شده است (شرکت آبپوی، 1394). با تحلیل لاگ حفاری 22 گمانه اکتشافی در محدوده مخزن و پایاب سد اصلی، دانهبندی رسوبات در گستره ساختگاه سد بار مورد بررسی قرار گرفت. رسوبات درشتدانه آبرفتی در اندازههای ماسه درشت، گراول، پبل و حتی قطعات درشتتر، عمده لیتولوژی آبرفت پی سد در بخش مرکزی و جنوبی مخزن را تشکیل دادهاند. در مقابل در ناحیه شمالی مخزن و ساخت گاه سد اصلی، رسوبات ریزدانه سیلتی-رسی گسترش دارند.
شکل1. نقشه زمینشناسی گستره ساختگاه مخزن سد بار و موقعیت چاههای مشاهدهای (شرکت آبپوی، 1394)
روش مطالعه
نشت قابل توجه آب از مخزن سد بار و غلظت بالای املاح در آب نشت یافته سبب شده پایداری تامین آب از سد با ابهام جدی مواجه شود. به همین دلیل در تحقیق پیش رو سعی شد با تحلیلهای کمی و کیفی، پایداری تامین آب شرب شهر نیشابور مورد بررسی قرار گرفت (شکل 2). 30 مرحله نمونهبرداری کیفی (با همکاری آب منطقهای خراسان رضوی) در بازه‌های زمانی دو تا شش ماهه، در طی دوره پنج ساله (1393 لغایت 1398)، از مخزن سد، چاههای مشاهدهای و دو رشته قنات پایاب سد برداشت شده است. علاوه بر این رفتارسنجی کمی سطح آب زیرزمینی با تهیه نقشه تراز، هیدروگراف چاهها، تهیه بیلان مخزن و مدلسازی نشت آب بررسی شد. در نهایت با توجه به بررسیهای کمی و کیفی، در خصوص پایداری تامین آب از سد بار قضاوت شده است.
شکل 2. فرایند بررسی تاثیر انحلال بر پایداری تامین آب شرب شهر نیشابور
بررسیهای کمی
تهیه بیلان آبی مخازن آب سطحی و تالاب‌ها برای بررسی رفتار هیدرولیکی و ارتباط آب سطحی و زیرزمینی لازم و ضروری است (اکبری و همکاران، 1397). آبگیری مخزن سد بار به‌صورت آزمایشی از سال 1392 آغاز و تاکنون هر ساله انجام شده است. پس از اولین آبگیری با توجه به حجم بالای نشت آب و پدیدار شدن فروچالهها، طرح اجرای پتوی رسی در کف مخزن در دستور کار قرار گرفت و تا سال 1395 تکمیل شد (پتوی رسی شامل لایهای از رس متراکم به ضخامت 6/0 تا 2/1 متر با هدف کاهش نفوذپذیری و افزایش گرادیان هیدرولیکی در سرتاسر کف مخزن اجرا شده است). در حال حاضر با وجود اجرای پتوی رسی، کماکان میزان نشت آب بالا است و این میزان به بیش از 40 درصد کل حجم آبگیری می‌رسد (شکل 3). اندازه‌گیریهای کمی در گستره سد بار شامل: دبی جریان آب در کانال انتقال آب به مخزن، نوسانات سطح آب در مخزن سد، اندازهگیری دبی زهکشها و اندازهگیری سطح آب زیرزمینی در 26 چاه مشاهدهای در اطراف مخزن سد میباشد. نقشه تراز سطح آب زیرزمینی در گستره مخزن سد بار بر اساس اطلاعات سطح آب چاههای مشاهدهای و پیزومترهای الکتریکی (نشان‌دهنده فشار آب منفذی در محل نصب) تهیه شده است (شکل 4). نقشه تراز سطح آب زیرزمینی نشان میدهد جبهه اصلی نشت آب در گستره سد بار، از بخش میانی محور سد اصلی است و نشت از ناحیه سد فرعی و بخش جنوبی مخزن به میزان کمتر صورت میگیرد.
|
|
شکل3. نمایی از فورچالههای پدیدار شده در پتوی رسی مخزن سد بار
رابطه عمومی بیلان آب مخازن سدها و یا دریاچه‌ها به شکل زیر میباشد:
معادله 1: |
| ||||||||||||
معادله 2: |
| ||||||||||||
SUMout | S | Qout | E | SUMin | P | Qin | VΔ | V2 | V1 | آبگیری | |
خاتمه | شروع | ||||||||||
1.51 | 1.11 | 0 | 0.4 | 1.71 | 0.24 | 1.47 | 0.2 | 0.42 | 0.23 | 1393/02/22 | 1393/02/4 |
4.05 | 2.23 | 0.64 | 1.08 | 4.52 | 0.19 | 4.33 | 0.47 | 0.9 | 0.42 | 1394/02/1 | 1393/12/01 |
3.4 | 1.45 | 1.14 | 0.81 | 2/64 | 0.08 | 2.56 | -0.77 | 0.13 | 0.9 | 1395/03/03 | 1394/12/19 |
7.29 | 3.79 | 1.64 | 1.86 | 9.05 | 0.05 | 9 | 1.76 | 1.89 | 0.13 | 1396/02/01 | 1395/11/09 |
3.15 | 1.51 | 0.95 | 0.68 | 1.43 | 0.08 | 1.35 | -1.72 | 0.16 | 1.89 | 1397/02/26 | 1396/12/6 |
6.67 | 3.25 | 1.5 | 1.92 | 14.27 | 0.07 | 14.21 | 7.61 | 7.77 | 0.16 | 1398/03/14 | 1397/12/13 |
شکل 5 . خلاصه نتایج محاسبه بیلان مخزن سد بار طی شش دوره آبگیری (ارقام به میلیون متر مکعب)
شبیهسازی آبخوان گستره ساخت گاه سد بار با استفاده از نرمافزار MODFLOW در ناحیهای مشتمل بر 675 سلول و هر سلول به ابعاد 100×100 متر تقسیم شده است (شکل 7). مرزهای مدل شامل مرز با جریان مشخص (ناحیه شمالی مخزن مرز بدون جریان و سایر مناطق مرز با جریان مشخص) برای مدل تعریف شده و شبیهسازی برای دو حال پایدار و ناپایدار انجام شده است. مقادیر سطح ایستابی در چاههای مشاهدهای (26 چاه) و فشار پیزومتری در گمانههای الکتریکی (پنج گمانه) در ابتدای فروردین ماه سال 1396 برای شبیهسازی حالت پایدار و دادههای فروردین تا دی ماه سال 1396 با در نظر گرفتن دورههای تنش 10 روزه، برای مدلسازی شرایط ناپایدار انتخاب شده است. مقادیر اولیه هدایت هیدرولیکی با استفاده از نتایج آزمایشهای لفران و دانهبندی، برای گستره مدلسازی تعیین‌شده و واسنجی به روش سعی و خطا و خودکار (با استفاده از کد PEST و تعیین دامنه تغییرات) برای پهنه به‌صورت بهینه انجام شده است.
تحلیلهای کیفیت شیمیایی
نمونهبرداری دوره‌ای از سال 1393 تا سال 1398 از آب مخزن سد، زهکشهای پایاب (سه زهکش vnoch) و 26 گمانه پایاب سدهای اصلی و فرعی انجام شده است. علاوه بر این وجود گچ به شکل پراکنده در میان رسوبات در بخشهایی از مخزن به‌طور کامل نمایان است و فرض انحلال گچ در مسیر جریان تقویت میشود. مولفههای هیدروشیمیایی مورد اندازهگیری نمونههای آب علاوه بر کاتیونها و آنیونهای اصلی، دما، هدایت الکتریکی و pH میباشد (لازم به ذکر است با توجه به میزان نشت اندک از گستره سد فرعی و اهداف تحقیق، فقط تاثیر انحلال بر پایداری سد اصلی مورد بررسی قرار گرفت). در جدول 2 حداقل و حداکثر غلظت هریک از پارامترهای هیدروشیمیایی و در جدول 3 نتایج تجزیه شیمیایی نمونههای گستره سد اصلی بار در سال 1396 ارائه شده است. مقایسه غلظت آنیونها در آب مخزن و چاههای مشاهدهای پایاب نشان از افزایش قابل توجه غلظت سولفات در آب نشت یافته میباشد.
شکل 6 . مدلسازی، شبکهبندی، شرایط مرزی و سلولهای جریان زیرزمینی خروجی گستره سد اصلی بار
تغییرات هدایت الکتریکی و کاتیونها و آنیونهای اصلی، از آب مخزن تا چاههای مشاهدهای پایاب سد در طول دوره آماری از تحول شیمیایی متفاوت آب نشتی در بخشهای مختلف حکایت میکند (شکل 7). در چاه OW-M6 نوسانات شدید هدایت الکتریکی در آبگیریهای اولیه مشاهده میشود. ولی از سال 1395 روندی یکنواخت‌تر با متوسط هدایت الکتریکی 5000 میکروموس بر سانتیمتر مشاهده میشود. آنچه در سریزمانی تغییرات هدایت الکتریکی مشخص است، روندی مبنی بر کاهش هدایت الکتریکی و بهبود کیفیت آب مشاهده نمیشود. نوسانات هدایت الکتریکی در طول سریزمانی تحت تاثیر: دورههای آبگیری مخزن و افزایش نشت، تاثیر افزایش فشار و انتقال آب در تعادل با رسوبات پی (با افزایش تراز آب در مخزن) و افزایش نسبی هدایت الکتریکی آب مخزن در پایان دوره آبگیری میباشد.
جدول 2. حداقل و حداکثر غلظت مولفههای هیدروشیمیایی برداشت شده از مخزن و پایاب سد اصلی بار (غلظتها برحسب میلی اکی والان بر لیتر)
|
| EC | PH | CATIONS | ANIONS | |||||
|
| Ca | Mg | Na | K | HCO3 | Cl | SO4 | ||
مخزن | max | 717 | 8.05 | 2.2 | 3 | 1.8 | 0.2 | 2 | 1 | 3.6 |
OW-M1 | min | 556 | 7.8 | 2 | 2.3 | 1.3 | 0.09 | 2 | 0.5 | 2.7 |
max | 1810 | 8.37 | 1.2 | 1.3 | 15.5 | 0.1 | 5.6 | 1.7 | 9 | |
OW-M2 | min | 1738 | 8.42 | 0.7 | 0.8 | 15.7 | 0.15 | 5.4 | 1.8 | 8 |
max | 3320 | 7.6 | 18 | 10 | 7 | 0.1 | 1.7 | 4.4 | 26 | |
OW-M3 | min | 2660 | 7.94 | 17.6 | 7.1 | 6.5 | 0.07 | 1.5 | 4 | 25 |
max | 10270 | 8.23 | 12 | 4 | 125 | 0.25 | 3.6 | 11.5 | 114 | |
OW-M4 | min | 8540 | 8.03 | 7.7 | 4.9 | 102 | 0.1 | 3.5 | 8 | 94.5 |
max | 2630 | 7.81 | 13 | 6.8 | 7 | 0.15 | 2.1 | 1.5 | 22.5 | |
OW-M5 | min | 2190 | 8.01 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 0.2 | 2.3 | 1.9 | 17.4 |
max | 3040 | 7.8 | 17.5 | 4.5 | 9 | 0.1 | 2.5 | 2.7 | 24.5 | |
OW-M6 | min | 2950 | 7.68 | 15 | 5.7 | 11 | 0.1 | 2.5 | 3.1 | 24 |
max | 5130 | 7.86 | 18 | 7 | 34 | 0.13 | 2.8 | 18 | 33 | |
OW-M7 | min | 4820 | 7.74 | 17 | 6.4 | 28.5 | 0.15 | 2.8 | 10 | 35 |
max | 7930 | 7.75 | 21 | 6 | 57 | 0.14 | 2.1 | 14 | 61 | |
V-NOCH1 | min | 7500 | 7.85 | 18.7 | 6.9 | 55 | 0.2 | 2.3 | 13.4 | 60 |
max | 2460 | 7.7 | 22.3 | 4.7 | 2 | 0.09 | 2.5 | 1 | 23 | |
| min | 2440 | 7.7 | 23.5 | 4 | 1.8 | 0.08 | 2.1 | 1 | 23.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
تغییرات هدایت الکتریکی آب زیرزمینی از جناح راست تا بخش میانی اندک است (شکل 9). از ناحیه میانی تا جناح چپ، افزایش هدایت الکتریکی شدت داشته و این افزایش در امتداد محور و در مسیر جریان آب مشاهده میشود. سنگهای مارنی-رسی غنی از رسوبات تبخیری در بخش شمالی مخزن و توالی لایههای آبرفتی حاصل از فرسایش آنها تا بخش میانی مخزن، دلیل اصلی افزایش غلظت املاح در آب زیرزمینی است.
جدول 3. متوسط کل مواد جامد محلول در چاههای مشاهدهای پایاب سد اصلی بار (میلی‌گرم بر لیتر)
OW-M7 | OW-M6 | OW-M5 | OW-M4 | OW-M3 | OW-M2 | OW-M1 | مخزن | ماه | سال | |
4536 | 2948.4 | 1732.5 | 1119.51 | 4498.2 | 2475.9 | 1039.5 | 263.97 | 2 | 1396 | |
4674.6 | 2891.7 | 1694.7 | 1122.66 | 3477.6 | 1650.6 | 1156.68 | 263.97 | 4 | 1396 | |
4649.4 | 2809.8 | 1663.2 | 1156.05 | 3824.1 | 1871.1 | 1411.2 | 266.49 | 5 | 1396 | |
4876.2 | 3131.1 | 1833.3 | 1600.2 | 3276 | 1820.7 | 1139.67 | 304.92 | 8 | 1396 | |
4813.2 | 3024 | 1808.1 | 1600.2 | 2853.9 | 1751.4 | 1137.15 | 321.93 | 9 | 1396 | |
4995.9 | 3036.6 | 1915.2 | 1656.9 | 2646 | 2091.6 | 1140.3 | 298.62 | 11 | 1396 | |
4757.6 | 2973.6 | 1774.5 | 1375.9 | 3429.3 | 1943.6 | 1170.8 | 286.7 | متوسط | ||
| ||||||||||
شکل 7. تغییرات هدایت الکتریکی آب مخزن و گمانههای پایاب سد بار
شکل 8 . هدایت الکتریکی آب زیرزمینی در پهنه سد اصلی بار
تحول شیمیایی آب در مسیر جریان نشان میدهد آب مخزن دارای تیپ سولفاته-بیکربناته و رخساره منیزیک-کلسیک است. در مسیر نشت تا محل زهکشهای زیر بدنه، تیپ آب به‌طور کامل سولفاته و رخساره آن به‌طور کامل کلسیک میشود (شکل 9- الف). بنابراین انحلال سولفات کلسیم (گچ) در مسیر جربان آب از مخزن تا زیر بدنه سد، مهم‌ترین واکنش شیمیایی اتفاق افتاده است. در بخش جنوبی محور سد (OW-M1) کیفیت آب به لحاظ نسبتهای آنیونی تنها با افزایش غلظت املاح، مشابه آب مخزن است ولی نسبت کاتیونی آن بسیار متفاوت و رخساره آن به‌طور کامل سدیک میباشد (شکل 10). انحلال سولفات سدیم دلیل اصلی افزایش غلظت املاح و قرارگیری آب در گستره شورابه‌ها است (OW-M1 و OW-M3). در بخش میانی تیپ آب سولفاته و رخساره آن کلسیک است. با توجه به افزایش غلظت املاح محلول در آب، انحلال گچ (ژیپس) مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده کیفیت آب در این ناحیه است. در جناح چپ (شمال محور) تیپ آب سولفاته- کلروره و رخساره آن سدیک-کلسیک میباشد. در این ناحیه با توجه به افزایش غلظت املاح و یون کلر، از انحلال کانی هالیت به همراه گچ در مسیر جریان آب نشتی حکایت میکند. البته ورود کودها و سموم کشاورزی، فاضلاب خانگی نیز میتواند موجب افزایش غلظت سولفات شود (محمودلو و همکاران، 1399) ولی با توجه به نبود این منابع، انحلال کانیهای سولفاته دلیل اصلی افزایش غلظت سولفات است.
محاسبه نمایه اشباع4 با استفاده از نرمافزار PHREEQc2.15.06 نشان میدهد: آب مخزن در گستره فوق اشباع نسبت به کانیهای کربناته (SId، SIc و SIa)، تحت اشباع نسبت به ژیپس و انیدریت (SIan و SIg) و به‌طور کامل تحت اشباع نسبت به هالیت است. نمایه اشباع آب نشت یافته نیز وضعیتی مشابه با مخزن دارد با این تفاوت که از سمت راست پایاب به سمت چپ، نمایه اشباع نسبت به ژیپس و انیدریت به وضعیت متعادل و نسبت به هالیت به‌تدریج کاهش و وضعیت تحت اشباع را نشان میدهد (شکل 9-ب).
الف
| ب
|
شکل 9 .الف) نمودارهای پایپر، ب) تغییرات نمایه‌های اشباع نمونه آب مخزن و چاههای پایاب سد اصلی بار
بحث
آب نفوذ یافته از مخزن سد بار پس از اشباع پی آبرفتی از سه ناحیه: پی سد اصلی، پی سد فرعی و تکیهگاه جنوبی مخزن به سمت پایاب نشت میکند. نشت آب از بستر مخزن سد ورودی به پهنه مدلسازی در محیط نرمافزار MODFLOW میباشد. با استفاده از نتایج بیلان جزءبه‌جزء، استخراج رابطه نشت- ارتفاع آب و سطح گستره آب در مخزن سد، از طریق بسته تغذیه برای هریک از گامهای زمانی به مدل وارد شده است. به‌منظور صحتسنجی مدل، دادههای مشاهداتی بهمن ماه سال 1396 و پارامترهای مرحله واسنجی به مدل داده شد. با مقایسه نتایج شبیهسازی و مشاهداتی معیار متوسط قدر مطلق خطا5 برابر دو به دست آمد و نشان میدهد مقدار خطا در ناحیه قابل قبول قرار دارد. در شکل 10 مقادیر تراز سطح آب زیرزمینی مشاهدهای و شبیهسازی شده در تعدادی از چاههای مشاهدهای نشان داده شده است (نتایج شبیهسازی انطباق نا اندازه‌ای مناسب با دادههای مشاهدهای دارد).
نتایج مدلسازی و محاسبه حجم آب عبوری در طی آبگیری سال 1396 نشان میدهد؛ در مجموع از پی سد اصلی بار 3/2 ، از ناحیه جنوبی مخزن 6/0 و از پی سد فرعی 15/0 میلیون متر مکعب آب به خارج از گستره بیلان جریان یافته است. بر این اساس حدود 75 درصد آب نشت یافته از مخزن سد از پی سد اصلی عبور میکند. این میزان در پی سد فرعی تنها پنج درصد است. مقایسه میزان نشت آب از بخشهای مختلف پی ساختگاه سد اصلی نیز نشان میدهد در هفت مقطع انتخابی (شکل 6)، بخش مرکزی (گستره چاههای مشاهدهای OW-M4 و OW-M5) حدود 77 درصد کل حجم آب عبوری از پی سد اصلی و 58 درصد کل حجم آب نشت یافته از مخزن سد بار اتفاق میافتد.
با مدلسازی و تعیین میزان نشت آب از بخشهای مختلف پی سد اصلی بار (جدول 4) و مشخص بودن کیفیت شیمیایی آب نشت یافته (شش مرحله نمونهبرداری کیفیت شیمیایی در سال 1396، جدول 3) میتوان جرم ماده حل شده در بخشهای مختلف پی ساختگاه سد اصلی بار را محاسبه کرد (جدول 5). بر این اساس در طی آبگیری سال 1396 در مجموع 3574 تن ماده از پی ساخت گاه سد اصلی بار انحلال یافته است. با توجه به تفاوت قابل توجه میزان نشت آب از بخشهای مختلف پی، مقدار ماده حل شده تفاوت قابل توجهی را نشان میدهد. گستره چاه مشاهدهای OW-M5 در بخش میانی محور سد با 4/1483 تن ماده حل شده، مقطع بحرانی است و افزایش پوکی و به‌تبع آن افزایش نفوذپذیری و توسعه پدیدههای فرسایشی، ریزشویی و در نهایت کاهش ظرفیت بار بری پی را در این ناحیه شاهد خواهیم بود.
با فرض انحلال یکنواخت در پی ساختگاه محور سد اصلی بار، میزان افزایش پوکی خاک پی محاسبه شده است (جدول 5). در این جدول متوسط وزن مخصوص خاک پی برابر 6/1 گرم بر سانتیمتر مکعب (دادههای نمونهبرداریهای گمانه‌ها) لحاظ شده و متوسط ضخامت، عرض مقطع عبوری جریان و طول مسیر جریان بر اساس مدل مفهومی تهیه شده مورد توجه قرار گرفت. همان‌گونه که مشخص است در مقطع بحرانی (OW-M5) میزان افزایش پوکی سالانه حدود 062/0 درصد و در طول عمر مفید 40 ساله سد، برابر 5/2 درصد محاسبه میشود. ذکر این نکته ضروری است در صورت وجود افقهایی با درصد بالای کانیهای با قابلیت انحلال زیاد در اعماق (در حفاریها و ترانشهبرداریهای انجام شده چنین افقهایی دیده نشده است) تمرکز جریان و تشدید فرایند انحلال میتواند به‌صورت تهدید بالقوه مطرح باشد و لازم است در این خصوص مطالعات تکمیلی انجام شود.
جدول 4. آب زیرزمینی خروجی از آبخوان آبرفتی گستره مدلسازی سد بار (ارقام هزار متر مکعب)
پی سد فرعی | بخش جنوبی مخزن | پی سد اصلی | ناحیه | |||||||||
OW-M7 | OW-M6 | OW-M5 | OW-M4 | OW-M3 | OW-M2 | OW-M1 | ||||||
152 | 598 | 63 | 87 | 997 | 792 | 122 | 141 | 108 | خروجی زیرزمینی | |||
|
|
| ||||||||||
|
|
| ||||||||||
شکل 10. مقایسه سطح آب شبیهسازی و مشاهدهای در تعدادی از چاههای مشاهدهای و گمانههای الکتریکی
جدول 5. جرم ماده حل از پی ساخت گاه سد اصلی بار در آبگیری سال 1396
OW-M7 | OW-M6 | OW-M5 | OW-M4 | OW-M3 | OW-M2 | OW-M1 | عنوان | ||||||
281.7 | 233.8 | 1483.4 | 862.7 | 383.4 | 233.6 | 95.5 | جرم ماده حل شده (تن) | ||||||
176 | 146 | 927 | 539.2 | 240 | 146 | 60 | حجم ماده حل شده (متر مکعب) | ||||||
280 | 330 | 340 | 240 | 160 | 100 | 100 | عرض مقطع عبور جریان (متر) | ||||||
10 | 15 | 22 | 25 | 28 | 30 | 37 | متوسط ضخامت آبرفت پی سد (متر) | ||||||
270 | 250 | 200 | 200 | 230 | 270 | 300 | متوسط طول مسیر جریان از مخزن (متر) | ||||||
0.02 | 0.01 | 0.062 | 0.045 | 0.023 | 0.018 | 0.005 | درصد پوک شدگی سالانه پی (%) | ||||||
نتیجه‌گیری
تهیه بیلان روزانه آب مخزن سد بار نشان میدهد؛ میزان نشت آب 35 تا 70 درصد حجم آب مخزن را شامل میشود. نمونهبرداریهای کیفیت شیمیایی در گستره سد بار نشان میدهد، غلظت املاح در آب نشت یافته پنج تا 9 برابر آب مخزن است. مدلسازی نشت آب از پی ساختگاه سد بار با استفاده از مدل MODFLOW برای سال 1396 نشان میدهد، 75 درصد آب نشت یافته از مخزن سد از پی سد اصلی عبور میکند. این میزان در پی سد فرعی تنها پنج درصد است. همچنین جریان نشت بر ناحیه میانی پی محور سد اصلی بار متمرکز است و این ناحیه مقطع بحرانی به لحاظ نشت و انحلال تشخیص داده شده است. نتایج مدلسازی و تجزیه شیمیایی نمونههای برداشت شده نشان داد سالانه 3574 تن ماده از پی سد اصلی بار و 1483 تن از بخش میانی آن انحلال مییابد. همچنین محاسبات نشان میدهد، میزان افزایش پوکی سالانه در بخش میانی پی سد اصلی بار برابر 062/0 درصد و مجموع افزایش پوکی پی در عمر مفید 40 ساله سد حدود 5/2 درصد است. اگرچه این میزان پوکی در ناحیه مجاز برای کنترل پایداری سد است ولی پیشنهاد میشود با تغییر تخصیص آب با توجه به نیاز بالای شهر نیشابور، تنظیم آب در حداقل زمان ممکن با هدف کنترل و کاهش میزان نشت صورت گیرد. علاوه بر این تقویت المان آببند (تقویت پتوی رسی) از جمله راهکارهای پیشنهادی برای کاهش نشت و کنترل پدیده انحلال در پی سد بار است.
منابع
اکبری، ف.، باقری، ر. و ندری، آ.، 1397. بیلان هیدروژئولوژیک تالاب برم شور در شهرستان هفتکل استان خوزستان. فصلنامه زمینشناسی ایران، 12، 48، 1-10.##محمودلو، م.، جندقی، ن. و صیادی، م.، 1399. تکامل هیدروشیمیایی و کاهش کیفیت آب رودخانه گرگانرود. فصلنامه زمینشناسی ایران، 14، 55، 129-145. ##نبیزاده، ن. و جعفری، ه. 1400. تخمین تغذیه آبخوان مرزی سرخس با استفاده از مدل عددی. فصلنامه زمینشناسی ایران، 15، 57، 15-27. ##شرکت آبپوی.، 1394. گزارش مطالعات رفتارنگاری و آببندی مخزن سد بار. وزارت نیرو، شرکت آب منطقهای خراسان رضوی، 20. ##واعظی، ع. و اسماعیلنیا، ن.، 1394. تعیین لایه نشتی و بررسی مکانیسم نشت از تکیهگاه چپ سد آغ چای (آذربایجان غربی) با استفاده از مطالعات هیدروژئولوژی. فصلنامه مهندسی آبیاری و آب، 8، 30. ##
Bedmar, A. P. and Araguas, L. U. I. S., 2002. Detection and the Prevention of Leaks from Dams. CRC Press.
Craft, C. D., Pearson, R. M. and Hurcomb, D., 2007. Mineral dissolution and dam seepage chemistry–The Bureau of reclamation experience. In Proceedings of the 2007 National Meeting, Dam Safety 2007.
-Jixiang, H.U., Fuheng, M.A. and Jiang, H.U., 2018. Characteristics and evolution of seepage water hydrochemistry at dam-site on Lijiaxia hydropower station. Congres des Grands Barrages, Vienne.
Kimble, J. M., Knox, E. G. and Holzhey, C. S., 1993. Soil survey laboratory methods for characterizing physical and chemical properties and mineralogy of soils. In Application of Agricultural Analysis in Environmental Studies, ASTM International.
Li, X. Ye, S., Wang, L. and Zhang, J., 2017. Tracing groundwater recharge sources beneath a reservoir on a mountain-front plain using hydrochemistry and stable isotopes. Water Science and Technology: Water Supply, 17(5), 1447-1457.
McDonald M.G. and Harbaugh A.W. 1988. A modular three-dimensional finite-difference groundwater flow model. U.S. Geological survey Techniques of Water-Resources Investigation 6(A1). 586
Mozafari, M., Raeisi, E. and Guerrero, J., 2018. Contribution of spectral coherency analysis and tracer test to study leakage at the Doosti Dam reservoir. Iran and Turkmenistan Environmental earth sciences, 77(4), 139.
Noble, J. and Ansari, M. A., 2017. Environmental isotope investigation for the identification of source of springs observed in the hillock on the left flank of Gollaleru Earthen Dam, Andhra Pradesh, India. Journal of Earth System Science,126(5), 67.
Piqueras, J. M., Perez, E. S. and Menendez-Pidal, I., 2012. Water seepage beneath dams on soluble evaporite deposits: a laboratory and field study (Caspe Dam, Spain). Bulletin of engineering Geology and the Environment, 71(2), 201-213.
Sammen, S. S., Mohamed, T. A., Ghazali, A. H., Sidek, L. M. and El-Shafie, A., 2017. An evaluation of existent methods for estimation of embankment dam breach parameters. Natural Hazards, 87(1), 545-566.
Sjodahl, P., Dahlin, T. and Johansson, S., 2008. Resistivity monitoring for internal erosion detection at Hallby embankment dam. In Progress in Environmental and Engineering Geophysics: Proceedings of the International Conference on Environmental and Engineering Geophysics, International Conference on E-Commerce E-Business and E-Government (ICEEG) Science Press, 310-316.
Ullah, A., Kassim, A., Alam, I. and Junaid, M., 2019 Efficiency analysis of seepage of Baz Ali small dam, Kurram Agency using clay blanket and cut off wall with sand filter, Journal of the Geological Society of Malaysia, 67, 113-118.
Unal, B., Celik, M. and Yıldırım, T., 2008. Evaluation of seepage problems of the Armagan Dam, Kırklareli, northwestern Turkey. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 67(3), 335-344.
Wang, S.W., Xu, Y.L., Gu, C.S. and Bao, T.F., 2018. Monitoring models for base flow effect and daily variation of dam seepage elements considering time lag effect. Water Science and Engineering, 11(4), 344-354.
effect of water seepage and dissolution on the stability of Neyshabur bar dam
Mohamad Taghi Karbasi Maroof1, Hamid Reza Nassery(*,2), Farshad Alijani 3
1. PhD student of Hydrogeology, Department of Earth Science, Tehran Shahid Beheshti University
2. Professor, Department of Earth Science, Tehran Shahid Beheshti University
3. Assistant professor, Department of Earth Science, Tehran Shahid Beheshti University
Bar dam has been constructed in northwest Neyshabur city, off-stream Bar river to provide the urban drinking water and Neyshabur steel factory water demand, respectively. The water balance of the Bar dam has indicated 35-70% water seepage from the dam reservoir during six trial water intakes. The significant seepage, high concentration of solutes in the leaked water, impact on water resources planning and projected allocations threaten the stability of the Bar dam. Analysis of the observation wells hydrograph indicated major water seepage from the central part of the foundation of the main dam site and minor seepage from other areas. water seepage modeling using MODFLOW software showed that 75% of the volume of the leaked water passed through the foundation of the main dam site. Furthermore, the chemical analysis of the leaked water samples indicated an increase in total dissolve solids to more than 5 to 10 times, especially in the central and left areas of the dam reservoir. The amount of the dissolved material due to water seepage from the main dam site was calculated based on the data collected from the modeling of water seepage from the dam reservoir, results of hydrochemical sampling, time series analysis of the seepage rate, and mass balance of the dam reservoir water. Finally, the effect of dissolution on the increase of porosity was investigated and based on the results,the maximum annual development of porosity in the middle part of the main dam axis was about 0.06%.
Keywords: Bar dam, Dissolution of dam site, Seepage modeling
[1] *نویسنده مرتبط: H-nassery@sbu.ac.ir
[2] Spectral Coherensy function
[3] Lijiaxia
[4] Sturation Index
[5] RMSE
رایمگ
الروابط
المراكز ذات الصلة
دعامة
الصفحات الرسمية
حقوق هذا الموقع الإلكتروني مملوكة لنظام Rimag Press Management. © 1438-1446