• صفحه اصلی
  • نشت آب و تاثیر انحلال در پایداری سد بار نیشابور

اشتراک گذاری

آدرس مقاله


کد مقاله : 1402032542801 بازدید : 2625 صفحه: 19 - 32

20.1001.1.17357128.1402.17.65.2.4

نوع مقاله: پژوهشی

نشت آب و تاثیر انحلال در پایداری سد بار نیشابور

محورهای موضوعی :

محمدتقی کرباسی معروف 1 , حميدرضا ناصري 2 * , فرشاد علیجانی 3

1 - دانشگاه شهید بهشتی
2 - دانشگاه شهید بهشتی
3 - دانشگاه شهید بهشتی

تاریخ دریافت : 1402/03/25 تاریخ پذیرش : 1402/03/25 تاریخ انتشار : 1402/03/25

کلید واژه: انحلال ساخت¬گاه سد, سد بار, مدل¬سازی نشت ,

چکیده مقاله :

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.

چکیده انگلیسی:

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%.

منابع و مأخذ:

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.
 
متن کامل:


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.

img0 

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. 

img0 

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.

J:\فروچاله های بار\تصاویر حفر ترانشه\IMG_6228.jpg 

img0 

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:

که: Qinو Qout به ترتیب مقدار جریان ورودی و خروجی،  Pمقدار بارندگی، E مقدار تبخیر،  Sتلفات نشت، ΔV تغییرات حجم آب در مخزن می‌باشد. داده‌های تبخیر و بارش در ایستگاه تبخیرسنجی سایت سد اندازه­گیری شده است. نشت آب از مخزن سد بار (مجهول رابطه بیلان) به صوت روزانه طی سال‌های 1393 لغایت 1398 بر پایه اطلاعات اندازه‌گیری شده: میزان ورودی به مخزن، تبخیر، بارش، تنظیم روزانه آب (تنظیم یا انتقال آب برای کارخانه فولاد نیشابور) و تغییرات حجم آب مخزن محاسبه شده است. جدول 1 خلاصه نتایج محاسبه بیلان و شکل 5 مقدار عوامل ورودی و خروجی مخزن نشان داده شده است.

در این پژوهش برای مدل­سازی جریان آب زیرزمینی از معادله سه بعدی جریان (رابطه 2) در محیط متخلخل اشباع برای آبخوان تحت فشار، ناهمگن، ناهمسان و با شرایط ناپایدار عبارت است از:

معادله 1:

 

که در آن: ،  هدایت هیدرولیکی در جهت محورهای x، y و z به‌موازات محورهای اصلی هدایت الکتریکی، h بار پیزومتری، Q شار گذر حجمی جریان به‌صورت تغذیه/تخلیه و  ضریب ذخیره ویژه می­باشد. MODFLOW یک مدل آب زیرزمینی سه بعدی تفاضل محدود می‌باشد و استاندارد بین‌المللی برای شبیه‌سازی و پیش­بینی جریان آب زیرزمینی و ارتباط متقابل آب زیرزمینی/ آب سطحی را در نظر می‌گیرد. نرم افزار GMS یک رابط گرافیکی جامع مدل­سازی آب زیرزمینی است که نرم‌افزار MODFLOW را به‌صورت پیش پردازنده و پس پردازنده پشتیبانی می­کند (McDonald and Harbaugh, 1988). 

 

img0 

شکل 4 . نقشه تراز سطح آب زیرزمینی گستره ساخت­گاه سد بار بر اساس اطلاعات سطح آب تیر ماه 1396

جدول 1. خلاصه نتایج محاسبه بیلان مخزن سد بار طی شش دوره آبگیری (ارقام به میلیون متر مکعب)

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.

img0 

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

img0 

شکل 7. تغییرات هدایت الکتریکی آب مخزن و گمانه‌های پایاب سد بار

img0 

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

img0 

ب

img0 

        

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

img0 

img0 

img0 

img0 

img0 

img0 

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


حقوق این وب‌سایت متعلق به سامانه مدیریت نشریات رایمگ است.
حق نشر © 1403-1396

صفحه اصلی| عضویت/ ورود| درباره رایمگ| تماس با ما|
[English] [العربية] [en] [ar]