تعریف کارست:

در اصطلاح فنی به پدیده خوردگی و انحلال توده سنگهای کربناته(آهک و دولومیت) کارست گفته میشود.این پدیده در سایر سنگهای انحلال پذیر مانند سنگهای سولفاته و کلروره نیز اتفاق می افتد.پدیده فوق در سنگهای آواری هم دیده میشود.برای مثال ماسه سنگها و کنگلومراهای دارای سیمان کربناته و یا سولفاته تحت تأثیر انحلال کارستی خواهند شد.

 

اهمیت کارست:

اکثر مناطق آبدار کشور در امتداد کوهای زاگرس  متمرکز است که در آن  مناطق کارستی زیاد است.آب شرب 25% از جمعیت جهان از منابع آب موجود در سنگهای کارستی تأمین میشود.منابع فراوانی از آب زیرزمینی مناسب به صورت آبخوانهای کارستی در زاگرس جنوبی،زاگرس شمالی،البرز و ایران مرکزی وجود دارد.سنگهای کربناته همچنین میزبان 50% منابع هیدروکربور جهان هستند.منابع مناسبی از نقره،سرب،روی و بوکسیت در مناطق کارستی وجود دارند.

 

دلایل شکل گیری کارست:

 کارست پدیده ای در پوسته زمین است که آثار آن به صورت اشکال مختلف از قبیل حفرات و غارها در سطح  و در زیر سطح وجود دارد.علت ایجاد چنین پدیده ای به وجود شکستگی ها و قابلیت انحلال توده سنگ مربوط میشود که در نتیجه آن یک سیستم آب زیرزمینی میتواند شکل بگیرد.بنابراین شکل گیری یک سیمای کارستی در گرو وجود دو عامل است:

اول این که توده سنگ قابلیت انحلال داشته باشد

و دوم اینکه زمینه تشکیل یک سیستم جریان آب زیرزمینی فراهم گردد.

با تعریف گفته شده 27% پوسته زمین از کارست تشکیل شده است.

رده بندی کارست:

1)براساس شرایط ژئومورفولوژیکی

-کارست کامل

-کارست ناقص

-کارست انتقالی

2)براساس شرایط هیدروژئولوژیکی

-کارست مسطح یا سکویی

-کارست ناودیسی

3)براساس شرایط تکتونیکی

-کارست قبل از کوهزایی(ستونی،چین خورده،حوضه ای،عمیق)

-کارست کوهزایی (عدسی شکل،کوهزایی چین خورده،کوهزایی خرد شده)

4)براساس قدمت زمین شناسی

-کارست قدیمه

-کارست جوان

5)براساس عمق کارستی شدن

-کارست عمیق

-کارست کم عمق

 

انواع دیگر کارست:

کارست باقی مانده،کارست برجی بریده

 

کارست کاذب:به پنج صورت میتواند تشکیل شود.

-کارست حرارتی

-کارست آتشفشانی

-کارست هیدروترمال

-کارست رگابی

-کارست گرانیتی

 

تخلخل در زمین شناسی مهندسی کارست:

تخلخل اولیه در سنگهای آهکی و دولومیتهای ریز دانه کم است.این سنگها چنانچه فاقد درز و شکاف باشند ناتراوا محسوب میشوند.در سنگهای آهکی درشت دانه تخلخل اولیه ممکن است به بیش از 20% برسد.بعضی سنگهای کربناته مانند گل سفید ممکن است تلخل بالاتر از 50% داشته باشند.سنگ آهکهای مرجانی نیز بیش از 20%تخلخل دارند.

تخلخل اولیه در کارست چندان معمول نیست و فرآیند کارستی شدن تحت تأثیر تخلخل ثانویه است.وجود ناپیوستگی هایی که منشأ مختلف دارند میتواند به ایجاد تخلخل ثانویه منجر شود.این ناپیوستگی ها ممکن است ساختارهای تکتونیکی باشند،مانند شکستگی های کششی و برشی ویا ساختارهای رسوبی باشند.ساختارهایی مانند درزه های رهایی نیز ناپیوستگی محسوب میشوند.

برای مناطقی که در آنها کارستی شدن شدید است تخلخل ثانویه ممکن است به 10 تا 15% برسد که به طور محلی این تخلخل به 30% هم میرسد.حفرات ایجاد شده ناشی از تخلخل ثانویه مانند غارها و مجاری کارستی میتوانند توسط موادی مثل رس،سیلت،ماسه و شن پر شوند.بررسی های انجام شده بر روی سنگهی آهکی محل سد لار تخلخل ثانویه تا 21.5% دارند.

 

عمق کارست:

کارستی شدن با فعالیت شیمیایی و انحلال توده سنگ در امتداد بازشدگی های اولیه شروع میشود و با انتقال کربنات حل شده ادامه می یابدبه تدریج مجاری کارستی شکل گرفته و فراختر میشوند.مراحل کارستی شدن در مناطق مرتفع شدت بیشتری دارد.عمق کارستی شدن در نواحی مختلف متفاوت است.کارستی شدن در برخی نواحی مانند ناحیه کارستی دیناریک در یوگوسلاوی سابق میتواند تا عمق 2236 متری هم ادامه داشته باشد.ولی در همین منطقه در بعضی نواحی عمق کارستی شدن به 250 متر هم نمیرسد.

با افزایش عمق درجه کارستی شدن کاهش می یابد و در عمق بیشتر از 300 متر به صفر میرسد.ارقام مطرح شده به شرایط منطقه بستگی دارد و عوامل مختلفی بر آن تأثیر گذارند.

 

نقش تکتونیک در کارستی شدن:

علت اصلی نفوذپذیری سنگ ها کربناته وجود درزه هاست که امکان ورود آب و جریان یافتن آن را به داخل توده سنگ فراهم میکند.سیستم درزه های کششی معمولاً در ایجاد و توسعه کارست مهمتر هستند زیرا خود موجب تفکیک بلوکها میشوند.این درزه ها در تاقدیسها و در عمق ناودیسها فراوانند.

درزه های تشکیل شده در سطح شدت هوازدگی را بالا میبرند.درزه های عمود بر هم نیز نقش مهمی دارند.نواحی گسله مستعد کارستی شدن هستند و در این مناطق فروچاله ها و فرورفتگ های کوچک شکل میگیرند.

خرد شدن توده های سنگی موجب افزایش سطح تماس آب میشوند و انحلال افزایش می یابد.

 

ژئومورفولوژی کارست:

مراحل تشکیل اشکال مختلف ژئومورفولوژیکی در آهک با دولومیت متفاوت است.در آهکها شیبهای تند و خرد شدگی مواد نمایان است.دره های تشکیل شده در مناطق دولومیتی شیب آرام دارند.انواع پدیده های ژئومورفولوژیکی شامل موارد زیر است:

-کارن ها

-فروچاله ها

-دره های خشک

-چاه های کارستی

-غارها

-پولیه یا پولژه(دائمی،خشک،موقت)

-دشت کارستی

-طاق طبیعی

-پنجره های کارستی

-پونرها یا چاههای مکنده

 

سرعت آب در کارست:

معمولاً جریان آب در آبخوانهای کارستی آرام بوده و میانگین سرعت جریان آب در کارستهای دارای تخلخل زیاد عموماً کمتر از 1 متر در روز است که با جریان آرام یا خطی مطابقت دارد.البته کارستهایی هم وجود دارند که سرعت جریان در آنها برابر چند سانتی متر در ثانیه و یا بیشتر است.به عنوان مثال در کارستهای محدوده مخزن سد خاکی لار سرعت جریان آب در کارست از مخزن سد به سمت پائین دست بین 5 تا 12 سانتی متر در ثانیه است.

میتوان برای مناطق کارستی سرعت بین 0.002 تا 55 سانتی متر بر ثانیه را در نظر گرفت.البته مقادیر حداقل و حداکثر به ندرت یافت مبشوند.میانگین سرعت در کارستهای توسعه یافته 5 سانتی متر بر ثانیه است.

 

انواع تغذیه کارست:

1)تغذیه پراکنده

2)تغذیه نقطه ای

3)تغذیه مختلط

 

شرایط هیدرودینامیکی دره های کارستی:

مجاری کارستی در اثر افزایش قطرشان مقاومت کمتری در مقابل جریان آب نشان میدهند.مجاری زیرزمینی اشکال متغیری دارند.این مجاری در مناطق به شدت تکتونیزه و دارای شکستگی های متمرکز ممکن است در امتداد شکستگی های غالب به رودخانه های زیرزمینی منفرد وتا حدودی پیوسته تبدیل شوند.میزان تخلیه این رودخانه های زیرزمینی میتواند به چندین متر مکب در روز ثانیه برسد.حداکثر آبدهی در چشمه کارستی دومانلی در ترکیه به میزان 100 متر مکعب در ثانیه دیده شده است.

عمق جریان آب نیز از دیگر ویژگیهای دره های کارستی است.عمق کارستی شدن تا حدود 1200 متری زیر بستر بعضی از رودخانه ها گزارش شده است.

 

سطح زهکشی آب زیرزمینی:

عموماً آب زیرزمینی در کارست جریان می یابد تا خود را به سطح زهکشی یا تخلیه برساند.این جریان تنها تابع شیب توپوگرافی نیست و عوامل دیگری نیز بر روی آن مؤثر است از جمله ارتباط بین ساختمان هیدروژئولوژی و موقعیت آبخوان کارستی.

عموماًسطح زهکشی از شیب عمومی جهت حرکت آب زیرزمینی تبعیت میکند.

 

ردیابها:

ردیابها موادی هستند که در مطالعات آبهای زیرزمینی و زمین شناسی مهندسی کارست به منظور ردیابی به آب اضافه میشوند.این مواد باید ویژگیهای زیر را داشته باشند:

-موجب آلودگی آب نشوند و آب را غیر قابل استفاده نکنند.

-روی بو و طعم آب اثر نگذارند.

-باید به آسانی رقیق شده و اندازه گیری را آسان کنند.

-در تماس با محیط نباید فاسد شوند.

-سمی نبوده و برای محیط زیست مضر نباشند.

-از مواد شیمیایی کم ارزش و مخاطره انگیز استفاده نشود.

-به سهولت در دسترس بوده و استاندارد مشخصی داشته باشند.

-نباید توسط محیط متخلخل جذب شوند.

-با آبهای طبیعی واکنش نداده و رسوب نکنند.

-اگر از نوع رادیو اکتیو هستند باید نیمه عمر مفیدی داشته باشند.

-در مقادیر کم به کار روند.

 

انواع ردیابها:

1)ردیابهای محلول مانند رنگها،ایزوتوپهای رادیو اکتیو و املاح غیر محلول آلی

2)ردیابهای جامد و نا محلول مانند هاگها و باکتری های مختلف

از میان دو گروه ردیاب آنهایی که محلول در آب هستند بیشتر استفاده میشوند.

 

خصوصیات ردیابها:

حلالیت یکی از ویژگیهای مهم ردیاب است.کم بودن حلالیت ردیاب موجب میشود تا یک قسمت از ان در زیرزمین رسوب کند.در این صورت نتایج آنالیز گمراه کننده است.اغلب برای افزایش حلالیت اسیدیته محلول را تغییر میدهند.

حساسیت غلظت کمترین مقداری است که در ان ردیاب میتواند عمل کند و تشخیص داده شود.به عنوان مثال حساسیت یک نوع ردیاب به نام فلوئورسین سدیم یک قسمت ردیاب در دو بیلیون قسمت آب است.

 

نحوه نمونه برداری آب:

نقاط نمونه برداری در آزمایش ردیابها امکان دارد چشمه های موقت یا دائم،استاولها،چشمه های زیر دریایی،جریان های جاری در حفرات،غارها،چاهها و گمانه ها باشند.

برای نقاط واقع شده در یک کیلومتری محل آزمایش نمونه گیری باید 2 ساعت به 2 ساعت و به مدت 6 ساعت در 3 نوبت انجام شود.اگر ردیاب مشخص شد کار ادامه پیدا میکند.ولی اگر ردیاب آشکار نگردید باید هر 4 ساعت یکبار نمونه برداری انجام شود.بعد از 48 ساعت نمونه گیری هر 12 ساعت انجام میشود.زمانهای گفته شده به ویژگیهای مناطق کارستی بستگی دارد.

برای مسافتهای بیش از یک کیلومتر نحوه کار متفاوت است.جهت مسافتهای 1 الی 10 کیلومتر نمونه برداری با فواصل 4 تا 6 ساعت یکبار انجام میشود.اگر پس از گذشت 4 روز ردیاب مشخص نشد نمونه برداری به 12 ساعت یکبار افزایش می یابد.برای مسافتهای بیش از 10 کیلومتر با فواصل 6 ساعته نمونه برداری میشود.اگر فاصله نمونه برداری ها بیشتر از 12 ساعت شد دیگر مسافت نقاط تزریق و خروج مطرح نیست و هروقت ردیاب رسید نمونه برداری انجام خواهد شد.

مقدار ردیاب مصرف شده تابع فرمولهای خاص و شرایط منطقه است.

 

مطالعات زمین شناسی مهندسی در مناطق کارستی:

این مطالعات طی چهار مرحله انجام میشود:

1)جمع آوری اطلاعات و انجام کارهای دفتری

2)بازدیدهای صحرایی

3)مطالعات ژئوفیزیکی

4)مطالعات هیدروژئولوژیکی

 

آزمایش لوژان:

آزمایش لوژان که به آزمایش فشلر آب نیز معروف است جهت تعیین نفوذپذیری توده سنگهای کارستی و غیر کارستی به کار گرفته میشود.یک لوژن مقدار آبی است که در فشار 10 اتمسفر در طول یک متر از گمانه در واحد زمان تزریق میشود.آزمایش لوژان را میتوان در زیر و یا در بالای سطح ایستابی انجام داد.افزایش نفوذپذیری در سنگ حاکی از کاهش مدول الاستیسته سنگ است.

شکل1:آزمایش لوژان

محدودیتهای بسیاری در استفاده از آزمایش لوژان وجود دارد.به دلیل انیزوتروپی و غیر هوموژن بودن محیط کارستی.آزمایش پکرها در مجاورت لایه های نازک محدودیت دارد.

 

 

شکل 2:تعیین محل کارستی شدن با آزمایش لوژان

 

انحلال پذیری:

انحلال پذیری سنگ فرایندی است که با جریان یافتن آب بر روی سنگ ویا با نفوذ و حرکت آب در درون سنگ اتفاق می افتد.کانی های انحلال پذیر توسط آب حمل میشوند.

افزایش نفوذپذیری میتواند کارایی پرده تزریق را کاهش دهد.توسعه فضاهای خالی ناشی از انحلال سنگ میتواند موجب نشست سازه شود.

پدیده انحلال تابع عوامل متعددی است.عامل اساسی در فرآیند انحلال پذیری توده سنگ وجود شکستگی های به هم پیوسته است.در غیر این صورت عدم جریان یافتن آب در توده های سنگی موجب خواهد شد تا پدیده های انحلالی فقط در سطح سنگ مشاهده شود.عمده عوامل مؤثر در انحلال سنگ شامل موارد زیر است:

-ناپیوستگی های توده سنگ

-نوع مواد پرکننده ناپیوستگی ها

-ترکیب شیمیایی سنگ

-ترکیب شیمیایی آب

-درجه حرارت

-اسیدیته آب

-سطح در معرض تماس اب

-سرعت جریان آب

-نوع جریان (خطی،آشفته)

-حجم جریان عبوری آب

 

تعادل کربنات در آب کارستی:

آبهای کارستی ممکن است با وجود طی مسافت طولانی غیر اشباع باشند زیرا فاقد گازکربنیک بوده اند و قدرت خورندگی نداشته اند.درجه انحلال پذیری کلسیت به طور عمده از اسیدیته محیط تأثیر می پذیرد.معمولاًدر اسیدیته پائین انحلال سریعتر صورت میگیرد و در اسیدیته های بالا بیکربنات کلسیم محلول میتواند به صورت کربنات رسوب کند.

تعدادی از سازه های هیدرولیکی بناشده بر روی سنگهای انحلال پذیر در مقابل پدیده انحلال ایمن هستند زیرا که آبهای زیرزمینی قبل از رسیدن به سازه اشباع شده اند.

 

گسترش دهانه شکستگی ها و افزایش آبگذری:

در طبیعت و به منظور کنترل تراوش از توده سنگ های کارستی باید غارهای موجود پر شده و عمملیات تزریق تحکیمی در مواد پرکننده اجرا شود.برای کاهش تراوش آب از میان درزه های نسبتاًکوچک باقی مانده باید به این نکته توجه شود که عموماًدرزه های با عرض کم خطر گسترش کمتری نسبت به درزه های با عرض بزرگتر دارند.عرض بحرانی شکافها بسته به نوع کانی های انحلال پذیر متفاوت است و نحوه کنترل تراوش در انها نیز باهم تفاوت دارد.روش های کنترل تراوش از سنگهای کربناته با سنگهای سولفاته و کلروره متفاوت است.

به منظور آب بندی توده سنگهای آهکی دارای درزه های با دهانه 0.5 تا 1.5 mm و توده سنگهای سولفاته دارای درزه های با دهانه 0.2 تا 0.3 mm روش تزریق دوغاب پیشنهاد میشود.برای توده سنگهای سولفاته حاوی انیدریت با درزه های 0.1 تا 0.2 mm و سنگهای کلروره حاوی هالیت با درزه های 0.5 mm استفاده از دیوار آب بند با بتن پلاستیک توصیه میگردد.

برای سنگهای سولفاته غنی از ژیپس با عرض دهانه کمتر از 0.2 mm امکان عبور دوغاب وجود ندارد (به دلیل اندازه ذرات سیمان پرتلند)،در چنین شرایطی استفاده از دیوار آب بند همراه به کفپوش رسی روش مناسبتری است.

برای به دست آوردن عرض دهانه درزه ها میتوان از مسدود کننده های چرمی در حین آزمایش لوژان استفاده کرد.

 

اجرای پروژه های عمرانی در مناطق کارستی:

در پروژه های مهندسی اجرا شده در مناطق کارستی نشست زمین و ایجاد پدیده های ژئومورفولوژیکی کارست مانند تشکیل فروچاله ها از مشکلات متداولی است که در اغلب موارد به بروز خسارات مالی و جانی منجر میگردد.پدیده فرونشست به علت ایجاد گسیختگی در سنگهای انحلال پذیر در بعضی از مناطق شهری اتفاق می افتد.

مشکلاتی که کارست ایجاد میکند به 2 دست تکنیکی و بوم شناسی تقسیم میشود.نوع تکنیکی آن به ساختارها و سازه های بزرگ دست ساز بشر مربوط میشود.

مهمترین مشکلات تکنیکی فرونشست زمین،فرونشست در اطراف تونلها،نفوذ آب به پی سدها،ورود آب و گل در هنگام حفاری های زیرزمینی،نفوذ آب دریا در نزدیک ساحل،به هم خوردن تعادل عمومی آب زیرزمینی و... است.

گاهاًتحقیقات و پروژه های اجرا شده پاسخگوی درمان مشکلات نیست.نمونه هایی از سدهای با تراوش بالا عبارتند از:

Hales Bar (U.S.)                                                     Leakage 50m3/s; abandoned

Lar (Iran)                                                                           Leakage 10.8m3/s

Vrtac (Y                                                                             Leakage 25m3/s

Fodda (                                                                               Leakage 3 to 5m3/s

Iliki (Greece)                                                                      Leakage 13m3/s

Salakova                                                                             Leakage >10m3/s

Anchor Dam                                                                       Huge leakage

Civitella Liciana                                                                 Huge leakage

Kopili                                                                                  Huge leakage

Cuber                                                                                  Huge leakage

May (                                                                                  Huge leakage

 

در تعدادی از پروژه ها با اجرای اولین مرحله پر کردن و در بعضی با طرح علاج بخشی دوم بهبود مؤثری در کاهش تراوش دیده میشود.مانند نمونه های زیر:

 

 

در بسیاری از پروژه ها عملیات آب بندی به صورت موضعی مؤثر است.عملیات آب بندی نیازمند سرمایه،پشتکار و داشتن الگوی مناسب است.

در مواردی مانند سد لار بهبود و آب بندی با توجه به پول و زمان صرف شده کافی نبود.زیرا شرایط آب زیرزمینی پیچیده بوده و مسیرهای فرار آب عمیق بودند.

ساخت سد یا مخزن آن در محیط کارستی به معنای شکست طرح و فرار آب نیست.

برطبق شرایط ژئومورفولوژیکی و آبشناسی وابسته به تراوش،مکان سدها و مخازن در کارست میتواند در گروه های زیر قرار گیرد:

سدها و مخازن در دره های باریک و تنگ

سدها و مخازن در دره های رودخانه ای

سدها و مخازن در پولیه های کارستی

در دره های باریک و عمیق کارستی سطح رودخانه در سطوح پائین فرسایشی است.همانند اینکه فرسایش آبرفتی سریعتر از پروسه کارستی شدن است.ویژگیهای کارستی شدن در زیر سطح رودخانه نادر است.اینگونه سطح اساسهای رودخانه ای تراوش محدودی دارند.سطح آب در ارتباط با رودخانه است.سطح اساس کارستی شدن نزدیک عمق رود است.قسمتهای بالای سد و ساحل مخزن مستعد تراوش است.نمونه آن سد کارون 1 است.

نوع دوم نیازمند توجه بیشتری است.در این نوع کارستی شدن سریعتر از فرسایش آبرفتی است.

یکی از بدترین شرایط این است که کارستی شدن در اعماق زیادی از سطح اساس رود رخ دهد.مانند سدهای کبان و لار.در این نوع هزینه بهبود دوغابریزی به دلیل عمقی بودن زیاد است.

اجرای پروژه های مهندسی در مناطق کارستی در سه مرحله به ترتیب قبل از اجرا،در حین اجرا و در زمان بهره برداری به توجه و دقت نیازمند است.

 

زمین شناسی مهندسی پی های کارستی:

در مهندسی پی شناخت ضخامت خاک و یافتن عمق سنگ کف به منظور انجام طراحی از اقدامات اولیه می باشد که با کمک زمین شناس مهندس انجام میشود.ممکن است مهندسین عمران با توجه به میزان مقاومت و نفوذپذیری،لایه های آبرفتی را به عنوان سنگ کف در نظر بگیرند.چنین اقدامی با توجه به تفاوت در ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی آبرفت و سنگ منطقی به نظر نمیرسد.این موضوع ممکن است هنگام اجرای پروژه کوچک مشکل ایجاد نکند ولی در زمان بهره برداری میتواند مسئله ساز باشد.

زمانی که خاک روی سنگ پی انحلال پذیر قرار دارد،آب زیرزمینی به تدریج سنگ را حل کرده و در یک دوره زمانی طولانی آنرا به سنگ کارستی تبدیل میکند.حضور سنگ کف کارستی در زیر خاک در مهندسی پی مسائلی را به وجود می آورد که در سه بخش مرتبط باهم قابل بررسی میباشد.

1)تراکم متفاوت و نشست

2)فرسایش زیر سطحی یا رگاب

3)ایجاد فروچاله ها

پولیه های کارستی مکانهای پیچیده ای برای ساختگاه سد هستند.این جایگاهها زونهای عریض و بزرگ زهکشی دارند.در فصول خشک سطح آب زیر سطح افت می افتد.مهمترین ویژگیها کانالهای کارستی،ترکهای پوسیده پوشیده شده با گل و ترکهای باز بزرگ است.

مهمترین ریسک ساخت سد در مناطق کارستی فرار آب است.با بالا آمدن آب مجراهای قدیمی عبور آب فعال شده و مجراهای جدیدی نیز ایجاد میگردند.

خطر کارستی شدن در زمان انتخاب مکان و هنگام ساخت سازه بررسی میشود.بعد از ساخت نیز خطرات دیگری اضافه میشود.مانند افزایش لرزه خیزی.

گاهاًبه دلیل هزینه فراوان بررسی ها فقط در اعماق کم انجام میشود که احتمال وجود کارست در اعماق بیش از 100 متر زیاد است.

 

خطر ساخت سازه در مناطق کارستی به مراحل زیر تقسم بندی میشود:

-خطر هنگام انتخاب مکان سازه

-خر هنگام انتخاب تکنولوژی ساخت

-خطر مدیریت ساخت

-خطر عملیات ساخت

مهمترین خطر در مناطق کارستی طبیعت زمین شناسی است.

خطر تخریب در تونلها به دلیل حفاری با ماشین بیشتر از روشهای مرسوم است.یکی از مشکلات جدی زمان است.هرچه سرعت تخریب و انحلال بالاتر باشد خطر بیشتر است.

بدون شک تمام انواع سنگها باید بررسی و بهیابی شوند.این امر برای مخازن سدها به صورت بازرسی های سالیانه است.با توجه به وضعیت سنگ به 15 سال هم میرسد.

خطر بعدی استهلاک منابع طبیعی با آب است.تکرار فرایند سبب تخریب میشود.

 

تاًثیر بر اکولوژی:

ساخت سازه های بزرگ آبی سبب تغییر شرایط آب سطحی و زیر سطحی میشود.در مناطق کارستی گردش در آب زیرزمینی رخ میدهد.تعادل در آبخوان کارستی به هم میخورد.نتیجه آن به صورت تغییر کیفیت و دمای آب در چشمه های پائین دست ظاهر میشود.

در بیشتر موارد تاًثیرات منفی اکولوژیکی کمتر از تاًثیرات مثبت آن است.تاًثیراتی مانند ایجاد چشم انداز آبی،بهبود آبیاری،زهکشی و بهبود پوشش گیاهی.

پر شدن ناگهانی آبخوان کارستی سبب ایجاد ریز لرزه هایی میشود.این لرزه ها به دلیل حضور جمعیت در اطراف سازه باید به دقت ثبت و بررسی شوند.لرزه ها سبب تخریب پر شدگی ها و پرده آب بند میشوند.

 

استراتژی کاهش خطر:

تهیه نقشه های خوب زمین شناسی و بررسی های دقیق

 

آب بندی سدها در مناطق کارستی:

هدف اصلی از آب بندی سدها جلوگیری از فرار آب است.در این ارتباط باید به موارد زیر توجه داشت:

-تعیین میزان نفوذپذیری توده سنگ قبل از آبگیری و پرشدن مخزن

-شناخت مواد پرکننده ناپیوستگی های توده سنگهای کارستی که ممکن است از مواد انحلال پذیر مانند ژیپس،انیدریت،نمک و یا رسهای واگرا باشد و به علت انحلال و یا شسته شدن رس از مجاری کارستی نفوذپذیری توده سنگ را بعداز آبگیری دریاچه افزایش دهد.

-مشخص کردن جهت جریان آب زیرزمینی تا بتوان نواحی دارای نفوذپذیری بالا را تعیین نمود.

-پیش بینی جهت های احتمالی آب زیرزمینی که تحت تأثیر پرشدن دریاچه در تراز عادی و حداکثر ممکن است به وجود آید.این جهت های جریان مسیرهای احتمالی فرار آب از دریاچه را نشان میدهد.

جهت طراحی و اجرای عملیات آب بندی تعیین نفوذپذیری توده سنگ نیاز می باشد که برای آن از آزمایش لوژان استفاده میگردد.

آب بندی	توصیف نفوذپذیری	نفوذپذیری بر حسب لوژن
نیاز ندارد	نفوذناپذیر	کمتر از 1
برای رودخانه با دبی کم به اب بندی نیاز ندارد	کمی نفوذپذیر	3-1
پرده تزریق با ابعاد کوچک	نفوذپذیری متوسط	10-3
پرده تزریق با ابعاد بزرگ	نفوذپذیر	50-10
پرده تزریق با ابعاد بزرگ به همراه پرکردن غارها	به شدت نفوذپذیر	100-50 و بالاتر

 

*پیشنهاد آب بندی بر مبنای نتایج آزمایش لوژان*

 

نوع سد	نفوذپذیری بر حسب لوژن	نوع پرده
بتنی (قوسی،وزنی،پایه دار)	5-3	پرده یک ردیفه
	7-5	پرده چند ردیفه
خاکی یا سنگریزه ای با هسته باریک	10-3	پرده یک ردیفه
	10-5	پرده چند ردیفه
خاکی یا سنگریزه ای با هسته عریض	10-5	پرده یک ردیفه
	15-7	پرده چند ردیفه

 

*پیشنهاد آب بندی بر مبنای نتایج آزمایش لوژان*

 

اولویت بعدی در اجرای عملیات آب بند شناخت شرایط هیدرودینامیکی دره کارستی است.در این مورد باید به ارتباط بین آب زیرزمینی و آب رودخانه توجه شود.

الف:آب بندی در شرایطی که سطح ایستابی بالاتر از سطح آب رودخانه است.

برای دره هایی که در انها آب زیرزمینی وارد آب رودخانه میشود و به عبارتی رودخانه با افزایش آبدهی مواجه بوده و آبزا تلقی می گردد،میتوان عملیات آب بندی را با اجرای پرده تزریق انجام داد و آنرا به لایه های ناتراوای موجود مانند شیستهای رسی،مارن و یا شیل متصل نمود.در صورت موجود نبودن لایه ناتراوا باید به وضعیت کارستی بودن سنگهای کربناته توجه نمود.کارستی شدن سنگهای کربناته ممکن است با افزایش عمق کاهش یابد،در این صورت باید عمق پرده تزریق تا رسیدن به سنگهای کربناته با نفوذپذیری کم در نظر گرفته شود.در چنین شرایطی حداقل عمق مساوی با ارتفاع سد منظور خواهد شد.

عمق پیشنهادی پرده تزریق بسته به شرایط زمین شناسی محل سد میتواند تغییر کند.برای مثال در صورت کاهش میزان نفوذپذیری توده سنگ عمق پرده تزریق ممکن است به نصف ارتفاع سد تقلیل یافته و این کاهش با به کارگیری سایر روشها مانند استفاده از کفپوش رسی جبران گردد.

ب:آب بندی در شرایطی که سطح ایستابی پائین تر از سطح آب رودخانه است.

قرارگیری سطح ایستابی در ترازی پائین تر از تراز آب رودخانه در مناطق کارستی از حساسیت زیادی برخوردار است.

قرارگیری سطح ایستابی در عمق بیش از 100 متر میتواند حاکی از کارستی شدن عمیق باشد.در چنین شرایطی باید به تغییر مکان سد اقدام کرد.در صورت ضرورت احداث باید شناخت دقیقی از شرایط زمین شناسی و هیدروژئولوژیکی محل به دست آورد.در چنین مکانهایی استفاده از روشهای مختلف آب بندی مانند کف پو


:: موضوعات مرتبط: زمین شناسی , ,
:: بازدید از این مطلب : 1406