سد باطله

سد باطله چیست؟

سد باطله، سد هایی با کاربری متفاوت و مختص خود و شرایط پروژه  و به منظور انباشت آوارهای معدنی، رسوبگیری و ذخیره پساب های حاصله از شرکت های معدنی ساخته و طراحی میشوند و به علت هزینه ی ساخت بالا تعداد انها محدود است و فقط برخی از معادن بزرگ در کشور دارای این سدها هستند و در بقیه معادن به شکل کوچکتر ساخته میشود.

 

 

سد باطله را به نوعی میتوان با نام سد معدنی نیز شناخت چرا که این معادن را هر روزه و در همه جا نمیتوان دید و انها را فقط در اطراف و حواشی معادنی چون معادن مس، طلا، فولاد و غیره می توان دید که در ایران و بخصوص معادن مس معدنی دیده میشود و کاربری ان در ذخیره و فراوری پساب ها و باطله های معدنی است.

این سدها به منظور این ساخته میشوند که تا ابد بتوانند پابرجا بمانند در حالی که عوامل بسیاری موجب شده است در سالهای اخیر خسارات جبران ناپذیری براثر مشکلاتی که برای سدهای باطله پیش امده است بر محیط زیست منطقه اثر گذاشته و موجب الودگی و یا تخریب آن شوند.

یکی از موضوعاتی که در این سدها مطرح میشود باطله های معدنی است که حجم قابل توجهی آب به همراه دارد که نگهداری و محافظت از این سدها را مخاطره آمیز میکند پس اهمیت و جایگاه کنترل این حجم از آبها و الودگی ها و پساب های این سدها بسیار حائز اهمیت است.

در واقع راهکارهایی همچون زدن سدهای باطله چندگانه، کنترل حجمی باطله های پشت سد و طراحی های ایمنی تر میتواند خطرات احتمالی را کم کند.

با توجه به پیشرفت محصولات ژئوسنتتیک در ایران  و کاربردهای بسیار زیاد این محصولات امروزه از این محصولات و ترکیب انها در ساخت و عایق بندی سدهای خاکی استفاده میشود و قصد داریم در این مقاله در مورد نحوه استفاده از این محصولات و مزایای ان مطالبی مطرح کنیم.

سدهایی که  از این نوع محصولات ژئوسنتتیک استفاده میکنند سدهایی از نوع خاکی غشایی است که نیاز به داشتن یک غشای نفوذناپذیر در هسته خاکی آن است. در این سد ها معمولا در رویه بالا دست از ژئوممبران یا ژئوکمپوزیت استفاده میشود که لایه هایی با نفوذ ناپذیری بسیار بالاست و نیاز اب بندی سد را برطرف میسازد.

 

ژئوممبران ها موادی پلیمری و بطور جزئی تر پلی اتیلن هستند که بصورت ورقه ای تولید وبه شکل رول هایی با طول و عرض مشخص به دست مشتری میرسد.

این ورق های ژئوممبرانی نفوذ پذیری بسیاری کمی دارند و در برخی ژئوممبران ها میتوان ادعا کرد بطور کامل نفوذ ناپذیر است.جهت بسترسازی سد های خاکی نیز میتوان مانند استخر خاکی از ژئوتکستایل کمک گرفت که انها نیز از محصولات ژئوسنتتیک هاست و منسوجاتی نفوذپذیر هستند و کاربرد های ان بسیار زیاد است.

ژئوتکستایل ها عموما جدا و انها هم بصورت رول در محل پروژه اجرا ونصب میشود اما در سازه هایی همانند سدهای خاکی و باطله این روند تغییراتی دارد و به این صورت است که ژئوتکستایل در خود کارخانه تولید کننده به ژئوممبران که لایه بالایی ژئوتکستایل است و در تماس با اب و یا پساب است جوش حرارتی داده میشود و به شکل یکدست و ترکیب شده و اماده نصب به محل پروژه منتقل میشود.

به ترکیب ژئوممبران و ژئوتکستایل که بصورت یکدست وجوش خوردن به یکدیگر بدست می اید ژئوکمپوزیت گفته میشود و در واقع در سد ها از ژئوکمپوزیت ها استفاده میشود.

تاریخچه استفاده از ژئوممبران ها در سد باطله و خاکی

اولین پروژه سد خاکی که در ان به منظور اب بندی سد از ژئوممبران ها استفاده شده است متعلق به کشور ایتالیا و در سال 1959 و در سد contrada sabetta  یعنی حدود 50 سال پیش است.

کمیسیونی با نام  ICOLD که تمامی امار و استاندارد های سد ها را معرفی و تعیین میکند تا سال 2005 اماری مبنی بر استفاده از ژئوممبران در 250 سد در جهان داده است و از این تعداد 175 پروژه خاکی و 75 طرح نیز بشکل بتنی اجرا شده است و پراکندگی این پروژه ها نیز قابل توجه بوده و از کشور های پرمصرف ژئوممبران در سد ها میتوان به چین، آمریکا، فرانسه و ایتالیا و … اشاره کرد.

در ایران اولین پروژه که در ان از ژئوممبران ها استفاده شده است متعلق به سد خاکی حوضچه نیروگاه آبی کوهرنگ 2 در سال 1383است که در این سد خاکی از ژئوممبران بعنوان لایه رویه استفاده شده است.

در طراحی سدهای باطله یکی از موارد و مهمترین نکات حفظ مناطق حومه سد و معادن از الودگی های بسیار شدید پساب ها و مواد باطله است.این نکته که این مواد میتواند اسیدی یا قلیایی باشد و برخورد ان با خاک میتواند اسیب جبران ناپذیری به خاک در لایه های سطحی برساند و خاک منطقه را بطور کلی از حاصلخیزی انداخته و دچار مشکل دائمی کند.

در مواردی که پسماند ها همراه با اب بوده بسیار خطرناکتر است و باید بشدت نسبت به عایق سازی کف و دیواره ها حساسیت بخرج داد چرا که با نفوذ این اب الوده به مخازن اب زیرزمینی میتواند اب زیرزمینی منطقه را بطور کلی بلااستفاده کند و این مسئله سفره های اب زیر سطحی را دچار مشکل و سپس کشاورزان و مناطق شهری مجاور را با مشکلات اب شیرین و سالم درگیر کند و ژئوممبران ها میتوانند مانع از این اسیب های احتمالی شده و با خاصیت نفوذناپذیری خود از ایجاد این مشکلات پیشگیری کند.

 

انواع سدهای باطله

سد های باطله در شکل های مختلفی طراحی و اجرا میشوند

• Upstream tailing dam   (سد باطله بالا دست)
• Downstream tailing da (سد پایین دست)
• Central tailing dam   (سد مرکزی یا برجا)

 

 

کاربرد های ژئوممبران در سد باطله و سد خاکی

در سدهای باطله قسمت های مختلفی این ویژگی را دارا هستند که با ژئوممبران ها پوشش داده شوند و به طراحی مورد نیاز ما برسد از این بخش ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1. بخش بالا دست سد در تماس با آب و باطله (رویه)
2. در هسته های مرکزی سد خاکی
3. دیوار های آب بند
4. ترمیم و تعمیر بخش های اسیب دیده و نشتی های سد
5. قابل استفاده در جهت ذخیره هرزآب ها

 

 

دلایل این کاربرد ها وجود ویژگی های مختلف و متنوع این محصولات ینی ژئوممبران هاست که این ویژگی ها به شرح زیر است:

1. با توجه به نیاز پروژه مورد نظرمیتوان خرید ژئوممبران را انجام داد.
2. حمل و نقل ژئوممبران ها به محل کارگاه و پروژه و با هزینه ای اندک قابل انجام است.
3. کاربرد ژئوممبران ها درنقاط مختلف دنیا طی 50سال گذشته و موفقیت و عدم بروز مشکل در طرح اجرا شده
4. اجرا و نصب سریع و ساده این لایه های ژئوممبران در سدهای باطله خاکی و یا بتنی
5. قابل اجرا برای انواع طرح ها از جمله سدهای خاکی و یا بتنی سیمانی
6. در سدهای با هسته خاکی که منابع قرضه کفایت نمیکند و به مشکلات کمبود ان برمیخوریم ژئوممبران ها جایگزین بسیار مناسبی میتواند باشد.
7. یکنواخت بودن جنس مصالح در بخش اب بندی یک سازه حائز اهمیت بسیاری است و این یک خصوصیت و ویژگی در ژئوممبران هاست که در سراسر طرح اجرایی یک جنس از ان استفاده میشود و دچار مشکل اختلاف کاربری نمیشویم و ضعف های اجرایی به حداقل میرسد.
8. در سدهایی که حجم قابل توجهی از مصالح استفاده شده در ان سنگریزه ای اجرا میشود میتوان سرعت پیشرفت پروژه را بوسیله ژئوممبران ها بالا برد چرا که در پروژه های رسی سرعت پروژه در شرایط جوی نامناسب بسیار افت کرده و گاها متوقف میشود.
9. یکی از مهمترین ویژگی های این نوع سدها که در ان از ژئوممبران ها استفاده میشود ایمنی بسیار عالی سد است که در صورت بروز مسائلی چون اسیب دیدگی احتمالی غشا است بطوریکه مصالح بدنه بسیار کمتر تحت تاثیر خطر تخریب و یا شکست قرار میگیرد.
10. در این سدها حجم بدنه قابل کاهش است که نتیجه ی ان بسیار به صرفه اقتصادی بوده و برای مثال در هزینه های خاکبرداری نشیمن گاه هسته رسی و اماده سازی پی بسیار کاهش می یابد.

 

درمطالعات اولیه حوضچه نیروگاه آبی کوهرنگ 2 بدلیل ریسک بالای نشست های ناشی  از خاک های غیر یکنواخت پی، روش های رویه بتنی و آسفالتی در وهله اول از روش های اجرا حذف شد. سه روش دیگر یعنی سد خاکی با هسته رسی، سد خاکی همگن نفوذ ناپذیر و همچنین رویه ژئوممبرانی سد خاکی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت.

هر سه روش فوق براورد هزینه شده و طراحی های اولیه صورت گرفت و در نتیجه به روش رویه ژئوممبرانی استفاده شد و هم اکنون نیز در حال بهره برداری است.

 

در ایران طرح هایی همچون ترفیع سد خاکی باطله مس سرچشمه و حوضچه خاکریز نیروگاه کوهرنگ 2 اجرا شده است و هم اکنون درحال بهره برداری است و تاکنون مشکلی نداشته و پاسخگوی نیاز معادن و سد باطله بوده است و میتوان با استناد بر موفقیت این طرح ها ازگذشته تاکنون از کاربرد عالی و مفید ژئوممبران ها،ژئوتکستایل ها و ترکیبات ژئوسنتتیکی مانند ژئوکمپوزیت ها در این کاربری استفاده و بهره کافی برد.