استخر ذخیره آب بتنی

ژئوممبران

ژئوممبران:

ژئوممبران گونه ای از مصالح ژئوسینتتیک می باشد که برای عایق بندی از آن استفاده می شود. این محصول از مواد پلیمری ساخته شده است و صفحاتی نفوذناپذیر با ضخامت کم هستند. پلی اتیلن پلیمری است که از پلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن بدست می آید. این ژئوممبران ها حاوی ۹۷% پلی اتیلن فشرده، ۲٫۵% کربن سیاه و ۰٫۵% آنتی اکسیدانت هستند. ورق ها به صورت رول در طول ۱۰۰ الی ۱۵۰ متر و عرض ۲٫۱۰ تا ۹٫۴ تولید می گردند. ورق ها در دو نوع مضرس، صاف، رنگی و در ضخامت های 0.75، 1، 1.5، 2، 2.5 و 3 میلیمتر تولید می شوند.

ویژگی ها و مزایای ژئوممبران:

– مقاوم در برابر انواع مواد شیمیایی

– مقاوم در برابر عوامل محیطی و بیولوژیکی

– مقاوم در برابر زلزله، رانش زمین

– قابلیت کشسانی 7 برابر طول

– عدم واکنش به میکروارگانیزم ها( خزه و جلبک به آن نمی چسبد)

– انعطاف پذیری بالا

– بر روی هر بستر هر چند آهکی و مسئله دار قابل نصب می باشد

روش اتصال ورق های ژئوممبران:

۱٫  Hot wedge weld: در این روش جوشکاری با هوای داغ معمولا توسط یه روبات اتوماتیک توسط یک اپراتور هدایت می شود.

۲٫ extrusion weld: توسط دستگاه extruder انجام می شود و معمولا برای جوشکاری در زوایای تند و گوشه ها یا نقاط دستگیر و ترمیم و وصله نمودن نقاط معیوب اسفاده می شود.

انواع ژئوممبران:

تحقیقات صورت گرفته در مورد ژئوممبران:

• مقایسه چین و چروک بین ژئوممبران سفید و سیاه:

در تحقیقی برای ژئوممبران HDPE پلی اتیلنی در طول 20 متر و عرض 13 متر در دو رنگ سفید و سیاه در دو روز آفتابی تابستان، مقادیر چین و چروک با هم مقایسه شد. چین و چروک در ورقه های پلی اتیلنی به دلیل انعطاف پذیری حرارتی در هنگام تابش خورشید اتفاق می افتد. در هنگام چروک اتصال بین ژئوممبران و مواد زیرین وجو ندارد. طبق مشاهدات دمای حداکثر ژئوممبران سفید 23-21 درجه سانتی گراد کمتر از ژئوممبران سیاه بود. در سطح صاف در ساعات گرم روز، چروکیدگی روی ژئوممبران سفید نسبت به سیاه کمتر تکرار شد. به طوری که چین و چروک ژئوممبران سیاه بر روی سطح صاف 2.6 برابر بیشتر از ژئوممبران سفید است. در سطح شیبدار بافت ژئوممبران سیاه دارای 218 چین و چروک، در حالی که ژئوممبران سفید دارای 138 چین و چروک بود، به بیانی دیگر چروکیدگی ژئوممبران سفید 1.5 برابر کمتر از سیاه است ولی همچنان ژئوممبران سفید بر روس سطح صاف دارای چروکیدگی کمتری است.

• ارزیابی مسائل فنی و اجرایی ژئوممبران جهت پوشش مخازن آب:

روش های متعدد برای کنترل و کاهش نشت از کانال ها و مخازن آب:

۱٫     بستر رسی متراکم شده

۲٫    کاربرد مواد پراکنده ساز مانند کربنات سدیم

۳٫     پوشش های بتنی(پوشش های بتنی به دلیل دوام بیشتر نسبت به سایر روش ها مورد توجه بیشتری بوده است)

دلایلی که کارایی پوشش های بتنی را محدود می کنند:

۱٫     هزینه های زیاد اجرا

۲٫     تخریب و ترک خوردگی پوشش بتنی

۳٫     گسترش ترک ها به دلیل کیفیت نامناسب بتن، کیفیت نامناسب اجرایی و فرسودگی بتن که موجب افزایش نشت می شوند.

• اجرای روش های سنتی پوشش نظیر پوشش متراکم رسی یا بتن نفوذناپذیر روی برخی از خاک ها مانند خاک های گچی، ماسه ای، رمبنده و … قابل اجرا نیست و می تواند هزینه های سنگین تعویض خاک پروژه را تحمیل کند. بنابراین یک نوع پوشش را نمی توان برای تمام شرایط پیشنهاد کرد.

• برای کاهش تلفات نشت آب از مخازن بتنی، از روش های متعدد نظیر درزبندی با تزریق اورتان تحت فشار، کاربرد واتراستاپ ها، درزبندها، چسب و ماستیک آب بندی و … استفاده می کنند.

کارایی مناسب ژئوممبران ها در کاهش نشت تابعی از شرایط اجرایی، نگهداری و بهره برداری است. اجرای مناسب ژئوممبران فاکتوری اساسی جهت بهره گیری از کارایی آنها در کنترل نشت آب است.

مسائل مربوط به اجرا: 

مخزن ذخیره آب مورد تحقیق شامل استخری بتنی فرسوده با ابعاد ۴۰×40 متر در کف و 62×62 متر در تاج با شیب دیواره 1 به 3(قائم به افقی) و حجم مفید 10000 مترمکعب است که به منظور تنظیم و ذخیره آب آبیاری برای مزرعه ای 500 هکتاری استفاده می شود.

در استخرهای ذخیره آب کشاورزی عمدتا از ژئوممبران HDPE با ضخامت بیشتر از 1 میلیمتر استفاده می کنند. در این اسخر بتنی از ژئوممبران سیاه رنگ با ضخامت 1.5 میلیمتر همراه با یک لایه ژئوتکستال نبافته روی بتن قرار می گیرد، انتخاب شد.

چند نکته:

• قبل از نصب ژئوتکستال روی بتن تمام رسوبات و علف های هرز به بیرون استخر منتقل می شود. مرحله بعد با ملات ماسه سیمان ترک های بزرگ درزگیری و حفره ها را پر می کنند. در ژئوتکستایل، همپوشانی ها حداقل ۱۵ سانتی متر با استفاده از جوش هوای داغ به یکدیگر اتصال می یابند. در مرحله بعد رول های ژئوممبران با دستگاه جوش گوه مضاعف با همپوشانی حداقل ۱۰ سانتی متر به یکدیگر متصل می شوند.

• اگر رول ها ابتدا به لبه ی استخر انتقال یابند و بعد در داخل استخر رها شوند، این روش باعث آسیب دیدگی لایه های رویی رول ها می شود. از جمله فرورفتگی سنگ ریزه ها موجود در استخر، سوراخ شدگی، خراش افتادگی و تاشدگی لبه های ژئوممبران می شود.

پوشش ژئوممبران در اجزای جانبی استخر:

اجزا یا تجهیزات جانبی استخر شامل حوضچه ها یا لوله های ورودی و خروجی آب است. یکی از مهمترین مسائل در کاربرد ژئوممبران ها، اتصال مناسب لایه ژئوممبران به اجزای استخر و آببندی در این قسمت ها است. طبق تحقیقات صورت گرفته سه روش پوشش ژئوممبران در اجزای جانبی استخر با هم مقایسه شد.

روش ۱: پوشش حوضچه کف استخر با لاستیک آببند و تسمه فلزی و میخ فولادی به دور لوله ها انجام شد. مقدار نشت ۷۹٫۶ میلیمتر در روز بر مترمربع اندازه گیری شد.

روش ۲: پوشش کامل حوضچه کف استخر با لایه ای یکپارچه و آببندی دور لوله ها با حلقه فلزی و نوار آببندی انجام شد، مقدار نشت ۲۷٫۶ میلیمتر در روز بر مترمربع اندازه گیری شد.

روش ۳: حوضچه کاملا حذف شد، لوله های ورودی به بالای استخر انتقال یافت، لوله خروجی با یک زانویی پلی اتیلنی به کف استخر آورده و ژئوممبران به این لوله جوش دادند، مقدار نشت ۱۶٫۹ میلیمتر در روز بر مترمربع اندازه گیری شد.

• بررسی رشد و بازماندگی بچه ماهیان سفید در مخازن پلی اتیلنی با چگالی زیاد:

ژئوممبران یا پلی اتیلن با چگالی های مختلف در چند سال اخیر برای ساخت مخازن و استخرهای پرورش مورد بهره برداری قرار گرفته است. در جاهایی که تولید اکسیژن کمتری دارد، نیاز به تجهیزات تولید اکسیژن را کاهش می دهد. از فرسایش خاک ناشی از امواج باد و باران در استخرهای خاکی، جلوگیری به عمل می آورد. همچنین کدورت ناشی از نرمی خاک به وسیله سطوح سخت HDPE کاهش یافته و توانایی ماهی را نسبت به تغذیه از کف بهبود می بخشد  محیط بهداشتی و مناسب تری را فراهم می کند و اثر سوئی برای محیط محیط زیست نداشته زیرا هیچ تراوشی نسبت به محیط اطراف خود ندارند.

تحقیق صورت گرفته شده به صورت مقدماتی جهت ارزیابی میزان رشد و بازماندگی بچه ماهیان سفید در مخازن ژئوممبران و مقایسه آن با مخازن رایج از جمله فایبرگلاس و آکواریوم انجام گرفت. این مطالعه طی مدت ۶۰ روز در تابستان در ایستگاه تحقیقاتی تکثیر و پرورش آبزیان دریای خزر انجام شد. در هر مخزن ۷۰ لیتر آب شیرین و ۳۰ عدد بچه ماهی با میانگین وزن اولیه ۶۵۰ تا ۷۴۶ میلی گرم قرار داده شد و هر روز مواد دفعی ماهیان از طریق سیفون از مخازن خارج شده و یک سوم آب تعویض می شود. در کل مدت آزمایش بچه ماهیان به میزان ۶۲۵٫۸۸، ۶۴۳٫۵۴ و ۶۵۹٫۴۸ میلی گرم به ترتیب در تیمارهای فایبرگلاس، آکواریوم و پلی اتیلن افزایش وزن داشتند.

نتایج آزمایش:

بچه ماهیان در مخازن پلی اتیلنی HDPE از نظر طول و وزن نهایی و سایر شاخص های رشد از جمله نرخ رشد ویژه، ضریب تبدیل و بازماندگی، اختلاف چندانی با مخازن فایبرگلاس و آکواریوم نداشته و حتی در برخی موارد در مقایسه با آنها از عملکرد بهتری برخوردار بوده اند. به نظر می رسد مخازن پلی اتیلنی با چگالی زیاد تاثیر منفی روی رشد و بازماندگی آنها نداشته باشند و فقط به دلیل برخورداری از زمینه سیاه رنگ، باعث تیرگی بچه ماهیان می شوند. با توجه به خصوصیات منحصر به فرد این نوع پلی اتیلن از جمله نفوذپذیری بسیار کم، برخورداری از مقاومت زیاد در برابر درجه حرارت و مواد شیمیایی، بررسی و تحقیقات بیشتر احتمالا بتوانند به عنوان یک جایگزین مناسب برای مخازن فعلی مورد استفاده در پرورش ماهیان با تغذیه دستی مطرح شود.

نکات اجرایی در استفاده از ژئوممبران ها:  

۱٫ جهت استفاده از ژئوممبران ها در سطوح شیبدار  و یا قائم و جاهایی که امکان لغزش وجود دارد از نوعی ژئوممبران استفاده می شود که بر روی سطح آن برجستگی هایی به شکل میخ وجود دارد. این میخچه ها در آستر زیر فرورفته و مانع از لغزش لایه ژئوممبران می شود.

۲٫ در هنگام نصب ژئوممبران باید کاملا توجه داشت که از هرگونه خراش بر سطح آن جلوگیری شود. خراش های سطحی به شکل قابل توجهی موجب کاهش مقاومت می شوند.

۳٫ ژئوممبران به صورت لوله ای و تخته ای در بازار عرضه می شود. گاهی برای سطوح وسیع مجبور به چسباندن چند لایه ژئوممبران می باشیم.

برای چسباندن ژئوممبران در خارج از کارخانه و در محل کارگاه معمولا از چسب های مخصوص استفاده می شود. گاهی نیز جهت چسباندن دو لایه ژئوممبران از ماده حلالی که موجب حل شدن دو لایه مجاور درهم می شود، استفاده می گردد.

۴٫ برای جابه جایی ژئوممبران ها به دلیل ابعاد و وزن زیاد بیا استفاده از تسمه باعث تمرکز تنش در وسط رول ها و کشیدگی بیش از حد در این ناحیه می شود.

بنابراین باید از دو تسمه با فاصله مناسب استفاده شود.

مراحل احداث استخر کشاورزی با ورق ژئوممبران: 

از استخر ذخیره آب در کشاورزی برای ذخیره حقابه چاه، قنات، چشمه یا رودخانه، ذخیره آب بارندگی و برف در فصول پاییز و زمستان و مصرف آن در فصل آبیاری،

ذخیره حقابه برای انجام آبیاری تحت فشار (بارانی یا قطره‌ای) و یا بهره‌برداری دو منظوره برای پرورش ماهی و شیلات و نیز ذخیره آب استفاده می‌شود.

یکی از پوشش‌های عایق پلیمری جدید که روز به روز نیز بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و از مزایای بسیاری برخوردار است، ورق ژئوممبران می‌باشد.

از ورق ژئوممبران برای پوشش انواع استخرهای خاکی و یا حتی سیمانی ذخیره آب کشاورزی، استخر دامداری و مرغداری و یا استخر پرورش ماهی استفاده می‌شود.

از مزایای ورق ژئوممبران برای استخر آب می‌توان موارد زیر را بر شمرد:

• کاهش هزینه اجرای استخر ژئوممبران نسبت به استخرهای سنگی، آجری و یا سیمانی

• کاهش زمان پوشش‌دهی استخر با ورق ژئوممبران نسبت به استخرهای سیمانی و …

• نفوذ ناپذیری و عایق‌بندی بسیار بالای ورق ژئوممبران (تقریباً نفوذ ناپذیر)

• مقاومت بسیار بالای ورق ژئوممبران در برابر عوامل محیطی (مانند نور آفتاب، یخ زدگی و …) و بیولوژیکی (خزه و جلبک)

بخشی از مراحل ساخت استخر ژئوممبران همانند سایر انواع استخرهای ذخیره آب است. برای ورق ژئوممبران معمولاً استخر خاکی مناسب است،

ممکن است در برخی مناطق که خاک سست باشد یا شرایط دیگر، نیاز به زیرسازی استخر آب نیز وجود داشته باشد. به طور کلی مراحل ساخت استخر ژئوممبران عبارت است از:

۱٫ نقشه برداری و جمع آوری اطلاعات اولیه

۲٫ طراحی استخر ژئوممبران براساس ابعاد اعلام شده

۳٫ پیاده کردن ابعاد استخر آب روی زمین

۴٫ عملیات خاکی(خاکریزی یا خاکبرداری)

۵٫ عملیات بسترسازی استخر

۶٫ لوله گذاری(ورود، خروج و سرریزآب)

۷٫ محاسبه مساحت ورق ژئوممبران لازم و خرید آن

۸٫ نصب ورق ژئوممبران و آببندی کامل

۹٫ تهیه فنس در اطراف استخر

۱۰٫ آبگیری استخر آب و کنترل نهایی