دریاچه مصنوعی با هدف تولید انرژی الکتریکی، مهار سیلاب، تأمین آب آشامیدنی، خلق جاذبههای گردشگری و آبیاری مزارع و… ساخته میشود. در ضمن این دریاچهها نقش بسزایی در مقابله با کمآبی ایفا میکنند. بنابراین اگر کنجکاو هستید که در این باره بیشتر بدانید، تا پایان این مقاله از فرنام بسپار همراه ما باشید و اطلاعات ارزشمندی راجع به اینکه دریاچه مصنوعی چیست و چگونه احداث میشود؛ به دست آورید.
دریاچه مصنوعی چیست؟
دریاچه مصنوعی به منبع آبی گفته میشود که با دخالت دست انسان احداث میشود و معمولاً آب موجود در آن از طریق رودخانههای نزدیک و مجاور تأمین میشود. همان طور که گفتیم، هدف از ساخت دریاچه های مصنوعی تولید برق، تأمین آب و برنامههای توریستی است. علاوه بر این، در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند، میتوان با استفاده از آن؛ نیازهای آبی را برطرف کرد. ضمناً این دریاچهها بسته به نوع خاک، پتانسیل و نیاز یک منطقه، در ابعاد مختلفی طراحی و اجرا میشوند.
اجزای اصلی دریاچه مصنوعی
اجرای موفق یک دریاچه مصنوعی تنها به حفاری و آبگیری محدود نمیشود، بلکه مجموعهای از اجزای مهندسی در کنار یکدیگر باعث عملکرد مناسب آن میشوند. مهمترین اجزای یک دریاچه مصنوعی عبارتاند از:
- بستر آمادهسازیشده (Subgrade): خاک متراکم و تسطیحشده که باید عاری از سنگ، ریشه گیاهان و اجسام تیز باشد.
- لایه محافظ ژئوتکستایل: در بسیاری از پروژهها برای محافظت از ژئوممبران در برابر آسیبهای مکانیکی مورد استفاده قرار میگیرد.
- لایه آببند ژئوممبران: مهمترین بخش سیستم که از نشت آب جلوگیری میکند و طول عمر دریاچه را افزایش میدهد.
- ترانشه مهاری (Anchor Trench): محل مهار لبههای ژئوممبران در اطراف دریاچه برای جلوگیری از جابهجایی ورقها.
- سیستم ورود و خروج آب: شامل لولههای ورودی، خروجی، سرریز و شیرآلات کنترلی.
- سیستم زهکشی (در صورت نیاز): برای کنترل فشار آب زیر لایه ژئوممبران و افزایش ایمنی سازه.
- پوشش محافظ یا سنگچین: در پروژههایی که احتمال آسیب مکانیکی وجود دارد، از لایه محافظ روی ژئوممبران استفاده میشود.
طراحی صحیح این اجزا نقش مهمی در افزایش دوام، کاهش هزینههای تعمیرات و جلوگیری از نشت آب خواهد داشت.
بهترین پوشش برای دریاچه مصنوعی
انتخاب پوشش مناسب، مهمترین عامل در افزایش عمر مفید دریاچه مصنوعی است. در گذشته از بتن، خاک رس یا آسفالت برای آببندی استفاده میشد، اما امروزه ژئوممبران به دلیل عملکرد بسیار بهتر، رایجترین گزینه محسوب میشود.
ژئوممبران HDPE به دلیل ویژگیهای زیر، بهترین انتخاب برای اکثر پروژههای ذخیره آب است:
- نفوذناپذیری بسیار بالا
- مقاومت در برابر اشعه UV
- مقاومت شیمیایی مناسب
- طول عمر بیش از ۳۰ تا ۵۰ سال در صورت نصب صحیح
- هزینه نگهداری پایین
در پروژههایی که انعطافپذیری بیشتری مورد نیاز باشد، ممکن است از ژئوممبرانهای LLDPE یا PVC نیز استفاده شود، اما برای اکثر دریاچههای مصنوعی، ژئوممبران HDPE مطابق استاندارد GRI-GM13 انتخاب اول مهندسان است.
هدف از احداث دریاچه مصنوعی چیست؟
این دریاچهها با اهداف مختلفی طراحی و اجرا میشوند و با توجه به مزایای فراوانی که دارند، جهت بهبود وضعیت، بهعنوان یک پلن مهم در دستور کار بسیاری از دولتها قرار گرفته است. از اینروی ما هم در ادامه قصد داریم شما عزیزان را با چند مورد از اصلیترین اهداف ساخت آنها آشنا کنیم.
- مهمترین هدف از ساخت دریاچه مصنوعی، تأمین آب است که در حوزههای مختلف از آن بهرهگیری میشود. بهطور مثال برای فراهمسازی آب مورد نیاز مزارع، باغات یا کشتزارها در فصول گرم سال، میتوان از آب ذخیرهشده در این دریاچهها استفاده کرد.
- علاوه بر این، با سدسازی، آب رودخانه بهسمت دریاچه مصنوعی هدایت و با استفاده از توربینهایی که در مسیر حرکت آب تعبیه میشوند، میتوان بهصورت هوشمندانه از آن در راستای تولید انرژی برق کمک گرفت.
- از طرفی هم دریاچههای آبی جنبه تفریحی و توریستی دارند و بهعنوان مقاصد گردشگری شناخته میشوند و حتی برای تفریحاتی نظیر قایقرانی، جت اسکی، شنا و… هم مورد استفاده قرار میگیرند.
- همچنین این دریاچهها یک راهکار اصولی برای مقابله با سیلابها هستند که میتوان بهواسطه آنها از بروز خسارتهای جدی پیشگیری کرد.
- یکی دیگر از اهدافی که دولتها براساس آن اقدام به احداث این قبیل دریاچهها میکنند، جنبه زیبایی شناسی آن است. با ساخت یک دریاچه در بخشی از یک کلانشهر، میتوان فضای سبز فوقالعادهای ایجاد کرد و که علاوهبر کمک به پاکسازی هوا، جلوه شهر را بهبود میبخشد.
مطالعه بیشتر: ساخت لاگون با ژئوممبران
دریاچه مصنوعی چه کاربردهایی دارد؟
دریاچهها کاربردهای گسترده در زیرساختهای اقتصادی و زیستمحیطی دارند به طوری که امروزه در صنایع مختلفی نظیر کشاورزی، زیباسازی شهری، دامداری و… از مزایای متعددِ آن بهرهگیری شود. در ادامه چند مورد از مهمترین مزایا و کاربردهای این منابع آبیِ ساختگی اشاره کردهایم:
- تأمین آب آشامیدنی مورد نیاز شهر و روستاها
- قابلیت تولید انرژی برق با سدسازی در آن
- مهار سیلابهای فصلی و دائمی
- ایجاد جاذبههای توریستی
- فراهمسازی بستری برای شنا و تفریحات آبی مانند قایقرانی
- احداث اماکن تجاری و تفریحی در اطراف و رونق چرخ اقتصاد
مراحل اجرای دریاچه مصنوعی با به کار گیری ژئوسنتتیک ها
تا به این قسمت از مقاله، با ماهیت دریاچه مصنوعی آشنا شدید و دریافتید که چه کاربردهایی دارند، در ادامه صفرتاصد مراحل ساخت و اجرای آن را توضیح خواهیم داد.
تحقیق و نقشه برداری
در وهله اول باید از منطقهای که قرار است دریاچه در آن احداث شود، بازدید و نقشهبرداری شود. اطلاعاتی که در این مرحله به دست میآید، از اهمیت ویژهای برخوردار است و تأثیر بسزایی بر درصد موفقیت پروژه دارد. بنابراین با اطلاعاتی که از این پروسه بهدست میآید، برای تعیین محل دقیق ساخت دریاچه مصنوعی، محاسبه هزینهها، انتخاب نوع مصالح و خاک مصرفی، برآورد ابعاد و حجم دریاچه و… استفاده میشود و حتماً باید تمام این موارد، دقیق و بینقص ارزیابی گردد.
ارائه طرح اولیه
پس از محاسبه پارامترهای مختلف، مهندس یا طراح پروژه باید یک طرح اولیه از دریاچه مورد نظر را ارائه دهد که مقیاس آن متناسب با ابعاد پروژه اصلی و محدودیت اراضی اطراف آن باشد.
خاک برداری اصولی
پس از تایید طرح ارائهشده، نوبت به خاکبرداری خواهد رسید. در این مرحله از اجرای دریاچه مصنوعی باید با دستگاهها و تجهیزات مناسب، شیب دیوارههای دریاچه براساس مطالعات ژئوتکنیکی، نوع خاک، ارتفاع دیواره و الزامات طراحی تعیین میشود و مقدار ثابتی برای همه پروژهها ندارد. البته در صورتی که نوع خاک تغییر یابد، براساس صلاحدید مهندسان، امکان تغییر زاویه مذکور نیز وجود خواهد داشت.
هموارسازی موقعیت
پس از خاکبرداری، نوبت به متراکمکردن خاک کف دریاچه میرسد. در این مرحله باید تراکم خاک تا ۹۰ درصد افزایش یابد. البته ماشین خاکبرداری هم حین انجام عملیات، تأثیر بسزایی در افزایش تراکم آن دارد. در ضمن، کف و دیوارههای دریاچه باید از هر گونه سنگ و اشیا تیز، پاکسازی شود تا به متریالهایی که جهت کفسازی روی آن قرار میگیرد، آسیبی وارد نشود. بنابراین در چهارمین مرحله، خاک باید متراکم شود و سطح آن عاری از هرگونه اجسام خارجی و سنگهای درشت باشد. البته در مناطقی که خاک نامناسبی دارد یا اجسام خارجی آن زیاد است، از ژئوتکستایل محافظ برای جلوگیری از آسیب مکانیکی به ژئوممبران استفاده میشود تا ورق ژئوممبران دچار پارگی نشود.
حفاری کانال
برای نصب ورقههای ژئوممبران، در اطراف محیط دریاچه، ترانشه مهاری (Anchor Trench) با ابعاد متناسب با طراحی پروژه (معمولاً حدود ۵۰×۵۰ یا ۶۰×۶۰ سانتیمتر) اجرا میشود تا لبههای ژئوممبران در آن مهار شود. ابعاد این ترانشهها (فرورفتگیهای مصنوعی یا طبیعی در سطح زمین) متناسب با افزایش عمق آن، بیشتر خواهد شد تا پایداری ورقهها پس از مهار، کاهش نیابد.
اجرای ژئوتکستایل
پس از حفر ترانشهها، گاهاً برای محافظت از ورقههای ژئوممبران از ژئوتکستایل استفاده میشود (ژئوتکستایل ها همانند ژئوممبران ها در دسته محصولات ژئوسنتتیک هستند). این لایه مانع از برخورد اجسام تیز و سنگهای ناهموار به ورقههای ژئوممبران میشود و ماندگاری آن را افزایش میدهد. البته همان طور که پیش از این به آن اشاره کردیم، میتوان بهجای ژئوتکستایل از یک لایه کاهگل یا شفته آهک استفاده کرد.
نصب ورقه های ژئوممبران
در این مرحله از ساخت، رولهای ژئوممبران اندازهگیری و برش داده میشوند. سپس با دستگاه اتوماتیک جوشکاری پلاستیک و سشوار هوای داغ، نواحی مورد نیاز (مانند محل تلاقی لولههای پلی اتیلن با ورق ژئوممبران) به یکدیگر متصل میشود.
نصب ورق و آبگیری دریاچه
در آخرین مرحله، ورقهای ژئوممبران نصب میشوند و پس از عایقبندی اصولی، آبگیری دریاچه انجام خواهد شد. درضمن نکته حائز اهمیت این است که حتماً پروسه آبگیری باید طی چند مرحله انجام شود؛ اما اگر این امکان میسر نباشد، باید عملیات جوشکاری بیعیب و نقص انجام شود، تا دریاچه مصنوعی دچار نشتی آب نشود.
ضخامت مناسب ژئوممبران برای دریاچه مصنوعی
ضخامت مناسب ژئوممبران برای دریاچه مصنوعی به عوامل مختلفی بستگی دارد و نمیتوان یک عدد ثابت را برای همه پروژهها پیشنهاد کرد. عواملی مانند ابعاد و عمق دریاچه، شرایط ژئوتکنیکی محل، نوع و کیفیت خاک، احتمال آسیبهای مکانیکی، نوع کاربری دریاچه، شرایط بهرهبرداری و الزامات طراحی، همگی در انتخاب ضخامت مناسب مؤثر هستند.
با این حال، در بسیاری از پروژههای ذخیره آب، ژئوممبران HDPE با ضخامت ۱.۵ میلیمتر بهعنوان گزینه متداول مورد استفاده قرار میگیرد. با این وجود، در پروژههایی که شرایط سختتری دارند یا احتمال وارد شدن تنشهای مکانیکی بیشتر است، ممکن است با نظر مهندس طراح از ضخامتهای بیشتر استفاده شود.
بنابراین، انتخاب ضخامت نهایی باید بر اساس مطالعات فنی و مشخصات هر پروژه انجام شود و نباید صرفاً بر مبنای یک مقدار ثابت صورت گیرد.
مطالعه بیشتر: ساخت استخر کشاورزی با ژئوممبران
معرفی دریاچه های مصنوعی در ایران
به دلیل کاربرد دریاچههای ساخت دست انسان، طی چند دهه اخیر احداث دریاچه مصنوعی در کشور ایران هم رواج گستردهای داشته است. در ادامه چند مورد از معروفترین دریاچهها در ایران را معرفی کردهایم:
- دریاچه چیتگر تهران: بهعنوان یکی از پرطرفدارترین دریاچه های مصنوعی ایران که با هدف کاهش آلودگیهوا ایجاد شد، امکانات تفریحی و رفاهی فراوانی دارد و اغلب گردشگران بهمنظور گذراندن اوقات فراغت و پیکنیک و گردشهای دوستانه و خانوادگی از آن دیدن میکنند. این دریاچه در شمال غرب تهران احداث شده است و نام دیگر آن، دریاچه شهدای خلیج فارس است. همچنین مساحتی بالغ بر ۱۳۰ هزار متر مربع دارد و در نزدیکی آن اماکن تجاری و تفریحی متعددی وجود دارد.
- دریاچه گنبد کاووس: همانطور که از نام این دریاچه پیداست، در شهر گنبد کاووس احداث شده است و مساحتی بالغ بر ۵ هزار متر مربع دارد. همچنین در نزدیکی آن بازار بزرگ روسها، امامزاده یحیی بن زید، مجتمع توریستی الغدیر و برج باشکوه گنبد کاووس واقع شده است و این دریاچه را به یک قطب توریستی- گردشگری بزرگ تبدیل کرده است.
- دریاچه بوستان چهل بازه: در بوستان چهل بازه یک دریاچه مصنوعی احداث شده است که از آن به عنوان بزرگترین پروژه بوستانِ مذکور یاد میشود. طراحی فوقالعاده جذاب این دریاچه به همراه امکانات رفاهی و تفریحی اطراف آن، سبب شده است تا هر ساله گردشگران زیادی برای بازدید و گذراندن اوقات فراغت، به بوستان چهل بازه سفر کنند. همچنین بازدیدکنندگان میتوانند در این دریاچه از تفریحات آبی متنوعی نظیر قایقرانی، اسکی روی آب و… بهرهمند شوند.
- دریاچه سد ارس: همانطور که از نام این دریاچه مشخص است، آب آن از طریق سد رود ارس تأمین میشود. دریاچه مذکور مساحتی بالغ بر ۱۴۰ هکتار دارد و ارتفاع آن به ۲۰ متر میرسد. شایان ذکر است که دریاچه سد ارس با این ابعاد، در لیست بزرگترین دریاچههای مصنوعی ایران قرار گرفته است و با داشتن امکانات رفاهی و تفریحی متعدد در اطراف خود (سرویس بهداشتی، رستوران، بوفه و…) به عنوان یک جاذبه گردشگری در نزدیکی مرز ایران و آذربایجان محسوب میشود.
هزینه ساخت دریاچه مصنوعی
هزینه ساخت یک دریاچه مصنوعی به عوامل مختلفی بستگی دارد و نمیتوان رقم ثابتی برای آن اعلام کرد. مهمترین عوامل مؤثر عبارتاند از:
- ابعاد و حجم دریاچه
- شرایط زمین و میزان خاکبرداری
- نوع و ضخامت ژئوممبران
- استفاده یا عدم استفاده از ژئوتکستایل
- هزینه حمل مصالح
- هزینه نصب و جوشکاری
- تجهیزات ورود، خروج و سرریز آب
- موقعیت جغرافیایی پروژه
اگرچه استفاده از ژئوممبران ممکن است هزینه اولیه پروژه را کمی افزایش دهد، اما به دلیل کاهش چشمگیر نشت آب، کاهش هزینههای تعمیرات و افزایش عمر مفید سازه، از نظر اقتصادی یکی از مقرونبهصرفهترین روشهای آببندی محسوب میشود.
چالشها و روشهای نگهداری از دریاچه مصنوعی
برای حفظ عملکرد مناسب دریاچه مصنوعی، انجام بازدیدهای دورهای و نگهداری صحیح ضروری است. مهمترین چالشهای این سازهها عبارتاند از:
- آسیب مکانیکی به ژئوممبران
- رشد جلبکها و گیاهان آبزی
- رسوبگذاری
- کاهش کیفیت آب
- نشست خاک زیر لایه آببند
برای افزایش طول عمر دریاچه پیشنهاد میشود:
- به صورت دورهای وضعیت جوشهای ژئوممبران بررسی شود.
- از ورود اجسام نوکتیز به داخل دریاچه جلوگیری شود.
- کیفیت آب و میزان رسوبات کنترل گردد.
- سیستم ورودی و خروجی آب به طور منظم سرویس شود.
در صورت مشاهده هرگونه پارگی یا نشتی، تعمیرات توسط تیم متخصص انجام شود.
تفاوت دریاچه مصنوعی و استخر ژئوممبرانی
اگرچه دریاچه مصنوعی و استخر ژئوممبرانی هر دو برای ذخیره آب مورد استفاده قرار میگیرند، اما از نظر هدف، ابعاد، طراحی و نوع بهرهبرداری تفاوتهایی با یکدیگر دارند. دریاچههای مصنوعی معمولاً در ابعاد بزرگتر و با اهداف متنوعی مانند ذخیره آب، کنترل سیلاب، ایجاد فضای گردشگری، زیباسازی شهری و حتی تولید انرژی احداث میشوند. به همین دلیل در طراحی آنها علاوه بر جنبههای فنی، ملاحظات معماری منظر و زیباییشناسی نیز اهمیت دارد.
در مقابل، استخرهای ژئوممبرانی بیشتر با هدف ذخیره آب برای مصارف کشاورزی، صنعتی، آبزیپروری یا آتشنشانی ساخته میشوند و تمرکز اصلی در طراحی آنها بر عملکرد فنی، کاهش نشت آب و بهرهوری اقتصادی است. این استخرها معمولاً ابعاد کوچکتر و طراحی سادهتری نسبت به دریاچههای مصنوعی دارند.
با وجود این تفاوتها، در هر دو نوع سازه، استفاده از ژئوممبران بهعنوان لایه آببندی و در بسیاری از پروژهها استفاده از ژئوتکستایل بهعنوان لایه محافظ، یکی از رایجترین و مؤثرترین روشهای افزایش دوام و جلوگیری از نشت آب محسوب میشود. انتخاب نوع و ضخامت ژئوممبران نیز در هر دو پروژه باید بر اساس شرایط فنی و مشخصات هر پروژه انجام شود.
جمعبندی
در این مطلب از فرنام بسپار به بررسی ماهیت دریاچه مصنوعی پرداختیم و توضیح دادیم که در ساخت آن از مصالح ژئوسنتتیک نظیر ورقههای ژئوممبران استفاده میشود. امیدواریم نهایت استفاده را از مطالعه این مقاله برده باشید. لطفاً شما هم تجربیات و پیشنهادات خود را پیرامون موضوع مطرح شده در بخش پیامها با ما و سایر همراهان فرنام بسپار به اشتراک بگذارید. از اینکه تا پایان همراه ما بودید، سپاسگزاریم.
