چکیده
سد زیرزمینی به مانعی گفته میشود که در مسیر جریان آبهای زیرزمینی در یک لایهی آبدار طبیعی یا مصنوعی قرار داده شده و وضعیت جریان آب را اغلب به منظور ذخیرهی آب زیرزمینی تغییر میدهد. رشد و تکوین سدهای زیرزمینی و برخورد علمی با آنها از نیمهی دوم قرن بیستم و به خصوص سه دههی اخیر آغاز گردید. در سالهای اخیر، سدهای زیرزمینی در بسیاری از مناطق خشک و نیمهخشک دنیا به منظور توسعهی منابع آب زیرزمینی و جلوگیری از هدررفت آب، مورد توجه قرار گرفته است. در این مناطق در بازهی زمانی خاصی بارندگی و به تبع آن جریانهای سطحی و زیرزمینی وجود دارد و در بقیهی ایام سال با کمبود آب و مشکلات کمآبی مواجهند. در کشور ایران با وجود شرایط توپوگرافی و اقلیمی مناسب در بسیاری از مناطق، تنها چند نمونهی کوچک مانند سد کهنوج و اندوهجرد شهداد در استان کرمان و سد زیرزمینی میمه در استان اصفهان اجرا و مورد بهرهبرداری قرار گرفته است که شاید یکی از دلایل اصلی آن عدم شناخت و تجربهی کافی و بنابراین روآوردن به شیوههای سنتی و کم بازده میباشد. لذا بنا به ضرورت موضوع، مقالهی حاضر ضمن معرفی و تشریح قدمت استفاده از این سازه، خصوصیات اراضی و شرایط لازم برای یک ساختگاه مناسب را به تفصیل مورد بررسی قرار میدهد. همچنین انواع سازه، کاربردهای متفاوت آن و جنس مصالح به کار رفته در هر کدام تشریح گردیده و در نهایت شیوههای بهرهبرداری از سدهای زیرزمینی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

واژههای کلیدی: ذخیرهی آب، سد زیرزمینی، کمبود آب

مقدمه
سدهای زیرزمینی که با عنوان سدهای زیرسطحی نیز شناخته میشوند در حقیقت عکس سدهای معمولی عمل کرده و ارتفاع آنهانیز معمولاً بالاتر از سطح بستر رودخانه نخواهند بود. سدهای معمولی را در مقابل جریان سطحی رودخانهها میسازند تا آبها را در مخزن خود در پشت سد جمع آوری نموده و به مصرف برسانند. بدنهی اصلی یک سد زیرزمینی را پرده یا دیوارهی نفوذناپذیر آن تشکیل میدهد. این سازه باعث جمع شدن آب در جلوی دیوارهی سازهی سد شده و یک مخزن ذخیرهسازی در بالادست آن تشکیل شده که کل آن در زیر سطح زمین تشکیل میگردد. با خاکبرداری بستر رود و پرکردن محل با خاکها و مواد نفوذناپذیر و ایجاد لایههای نفوذناپذیر در مقابل جریان، این مخزن ایجاد میشود. در بالادست نیز کف بستر رودخانه را در صورت نیاز برداشته و با سنگها و قلوهسنگها بگونهای سنگچینی میکنند که قسمت عمدهای از جریان ظاهری رودخانه در بستر نفوذ نموده و به اصطلاح غرق شود و آب غرقشده در حقیقت به آب-خوان افزوده گردد. استفاده از سدهای زیرزمینی عموماً در مناطقی که در بازهی زمانی خاصی دارای بارندگی بوده و جریان-های سطحی و زیرزمینی در آن وجود دارند و در بقیهی ایام سال دارای کمبود آب و یا مشکلات کمآبی است، توصیه می-گردد (بورست، .(۲۰۰۶ در شکل (۱) شماتیک سادهای از یک سد زیرزمینی نشان داده شده است.

انجمن مهندسی آبیاری و آب ایران www.isiwee.com

شکل -۱ سد زیرزمینی در مسیر یک رودخانه

پیشینهی مختصری از تحقیق و اجرای سد زیرزمینی
قدمت استفاده از سدهای زیرزمینیعملاً، به زمانهای کهن میرسد. میتوان به ساخت سدهای زیرزمینی در جزیرهی ساردینیا در زمان رومیان باستان اشاره کرد. نمونههایی از این سدها به مفهوم واقعی در نیمهی اول قرن بیستم ساخته شدند. رشد و تکوین سدهای زیر زمینی و برخورد علمی با آنها در واقع از نیمهی دوم قرن بیستم آغاز گردید و در سه دهه-ی اخیر رشد زیادی نمودند . اسکیبتزکی در سال۱۹۶۱ مطالعاتی را در مورد موقعیت سدهای زیرزمینی از نظر زمین شناسی انجام داد . ماتسو در سال ۱۹۷۵ برای اولین بار گزارشی از احداث یک سد زیرزمینی با عمق ۲۵-۱۰ متر در جزیرهی کاباشیما در غرب ژاپن ارائه داد. قبل از آن فقط سدهای زیرزمینی برای لایههای آبدارکمعمق مورد استفاده قرار می-گرفتند. لارسن و سدروال در سال ۱۹۸۰ مطالعاتی را بر روی گنجایش حجم مخزن سدهای زیرزمینی انجام دادند. در سال-های اخیر استفاده از مدلهای عددی نیز در طراحی این سدها به کار گرفته شده است. سابیو در سال ۱۹۸۷ مدل عددی تفاضل محدود را برای طراحی و مدیریت پیشروی آب دریا از میان سد زیرزمینی نیمه نفوذپذیر در یک لایه آبدار آزاد ساحلی بکار برد. جینو در سال ۱۹۹۶ یک سد زیرزمینی را برای جلوگیری از پیشرفت آب دریا به بخش شمال استان اوکیناوای ژاپن و برای تعیین قابلیت کاربرد، یک مدل دو بعدی جریان آب زیرزمینی شیرین و شور را ارزیابی نمود. گوپتا در سال ۱۹۹۷ مدل تفاضلهای محدود را برای تحلیل جریان در مخزن سد زیرزمینی جزیرهی فوکت تایلند و تخمین حجم مخزن به کار برد. در کشورهایی نظیر تانزانیا، چین و امارات متحدهی عربی نیز نمونههای متعددی از سدهای زیرزمینی در مراحل مطالعاتی و تحقیقاتی قرار دارند. در کشور ایران هم با وجود شرایط توپوگرافی و اقلیمی مناسب در بسیاری از مناطق تنها چند نمونهی کوچک مانند سد کهنوج و اندوهجرد شهداد در استان کرمان و سد زیرزمینی میمه در استان اصفهان احداث شده است (حدادیان، .(۱۳۹۰