انواع سيستمهاي زهكشي

هر سيستم زهكشي به طور معمول شامل مجموعه اي از زهكشهاي زير زميني و زهكشهاي سطحي است . زهكشهاي زير زميني، شبكه اي از زهكشهاي روباز، مزرعه يا لوله هاي زير زميني است كه مستقيما آب مازاد را از مزارع و قطعات زراعي جمع آوري و به سمت سيستم زهكشهاي روبازي هدايت مي كند كه اين آبها را از منطقه خارج مي سازد.
زهكشهاي اخير بايد امكانات مطمني را براي تخليه جريان زهكشهاي زير زميني بوجود آورد . شبكه زهكشهاي موجود در هر سيستم زهكشي را مي توان در سه گروه طبقه بندي نمود .(۲-۲) .
زهكشهاي مزرعه يا ترالها ، كه نوسانات سطح آب زير زميني را كنترل مي كند و در بعضي موارد ممكنست رواناب سطحي را نيز جمع آوري نمايد .
زهكشهاي جمع كننده : جريان زهكشهاي مزرعه به زهكشهاي جمع كننده تخليه مي شود كه به عنوان انتقال دهنده آب عمل مي نمايد . در بعضي موارد ممكنست اين زهكشها ، جريانهاي سطحي را نيز دريافت و تخليه نمايد .
زهكشهاي اصلي : جريان آب زهكشهاي جمع كننده به زهكشهاي اصلي تخليه شده و از اين طريق به سمت تخله گاه انتهايي منطقه هدايت مي شود در بعضي موارد ممكن است شبكه زهكشهاي اصلي خود مشتمل بر مجموعه اي از زهكشهاي درجه يك و دو زهكشهاي فرعي و جانبي باشد .
براي اينكه سيستم زهكشي بتواند بخوبي عمل نمايد ، بايستي شرايط بگونه اي فراهم گردد كه جريان آب آن بتواند به آساني تخليه شود .
در مناطقي كه سطح آب رودخانه با درياچه ي محل تخليه ي زه، آبها، گاهگاه و يا بطور پيوسته بالاتر از سطح آب در زهكشهاست، تحقق اين امر ممكن نمي باشد. در اين شرايط اتصال زهكش به محل تخليه معمولا از طريق دريچه هاي يك طرفه صورت مي گيرد. تا زمانيكه سطح آب در تخليه گاه به اندازه كافي پايين است دريچه باز بوده و جريان تخليه مي شود ، و هر گاه سطح آب در تخليه گاه بالا باشد دريچه بسته مي شود .
چننانچه سطح اب به طور پيوسته بالا باشد، استفاده از پمپ براي تخليه ضرورت مي يابد. گاهي براي جلوگيري از پخش سيلاب لازم مي شود تا در گرداگرد اراضي زهكشي شده خاكريزهايي احداث شود . در هلند اراضي سواحل كم عمق در يا كه بوسيله احداث خاكريزهاي آب بند استحصال شده و تحت كنترل كامل يك سيستم زهكشي قرار دارد، بنام پولدر ناميده مي شود .
سيستم زهكشهاي زير زميني ممكنست شامل يك يا همه انوع زير باشد:
-زهكشهاي روباز مزرعه : ترانشه ها يا انهار زهكشي
-زهكشهاي لوله اي : شامل لوله هاي پلاستيكي ، سفالي يا بتني ، كه در عمق معيني در زير زمين نصب مي شود .
-زهكشهاي لانه موشي : مجاري پوشش نشده زيرزميني .
جنبه هاي مختلف طراحي ، اجرا و عملكرد لوله هاي زهكشي در فصول آينده مورد بحث قرار مي گيرد و در اين بخش ساير انواع زهكشها بطور متصر شرح داده مي شود .
ترانشه ها :
ترانشه ها معمولا آنها كم عميقي است كه به موازات هم حفر مي گردد و به مثابه زهكشهاي زير زميني عمل مي نمايد .
عمق آنها تا ۶/۰ متر زير زمين سطح زمين مي رسد . از ترانشه ها مي توان براي زهكشي در خاكهاي پيت (آلي) يا خاكهاي رسي متورم شونده استفاده نمود . مثال خاص در اين زمينه ، كاربرد موقتي ترانشه ها براي احياء اراضي در پولدرهاي ايسلمير واقع در هلند مي باشد . در اين عمليات قبل از اينكه زهكشهاي زير زميني احداث گردد ، از ترانشه هاي كم عمق براي تخليه زه و آبها آماده شده زير زمين استفاده مي شود .

شكل (۲-۳-كاربرد موقتي ترانشه ها در پولدرهاي ايسلمير هلند طي دوره احياء اراضي
(Schultz,1988- Schultz,Verhoeven,1987)

انهار زهكشي
انهار زهكشي را مي توان به منظور هاي گوناگون و در طرحهاي مختلف احداث نمود ،اگر عمق آنها حدود ۱/۵-۱ متر زير سطح زمين باشد ،مي تواند همانند زهكشهاي زيرزميني عمل نمايد . در اين صورت فواصل و عمق آنها با كمك همان فرمولهائي كه براي طراحي سيستم هاي زهكشي لوله اي بكار برده مي شود تعيين مي گردد.اگر نهر هاي زهكشي جمع كننده باشد،فواصل آنها به وسيله پارامتر هايبي ا زقبيل اندازه مزارع يا طول زهكش هاي مزرعه تعيين مي شود. در الراضي مسطح با شبكه زهكشي هاي منفرد ،فواصل انهار غالبا در حدود ۲۰۰ تا ۵۰۰ متر است.سطح آب در انهار جمع كننده مي بايد زير عغمق تخليه زهكشهاي لوئله ايذ حفظ شود. چنانچه ظرفيت تخليه مورد نياز و نوع خاك شناخته شده باشد ،مقطع عرضي،شيبهاي جانبي،شيب طولي و سازه ها ،براي زهكشهاي جمع كننده و زهكشهغاي جمع كننده و زهكشهاي اصلي با روش مشابهي محاسبه و منتقل مي گردد. محاسبه براي تعيين ابعاد مورد نظر رد انهار زهكشي غالبا به مقداري آنچنان كوچك منتج مي شود كه از نظر اجرا و نگهداري نا متعارف و غير عملي است و بدين سبب در عمل ابعاد انهار زهكشي از حدود معيني كمتر كرفته نمي شود . شكل ۲-۴ مقطع عرضي تيپ يك نهر زهكشي را نشان مي دهد.

اندازه هاي و ابعاد مقطع بشرح زير است.
عرض كف (b) : 5/0 متر
عمق (D) :به گونه اي محاسبه مي شود كه سطح آب حدود ۵/۰تا
۴/۰متر زير محل ريزش و زهكش هاي لوله اي باشد .
شيب جانبي (Z) : خاكهاي رسي : ۵/۰ : ۱و۷۵/۰ : ۱
خاكهاي ماسه اي : ۵/۱ : ۱ تا۲:۱
موقعيت انها با در نظر گرفتن عوامل متعددي تعيين و انتخاب مي شود در بعضي موارد انهار جمع كننده به عنوان محدوده بين مالكيت هاي اراضي نيز عمل مي كند، ليكن در هر حال اين انهار مي بايستي در پست ترين قسمت اراضي احداث شود تا حداقل حفاري را لازم داشته باشد .
زهكشهاي لانه موشي
زهكشهاي لانه موشي مجاري پوشش نشده زير زميني است كه بوسيله خيش هاي مخصوص احداث مي شود. اين زهكشها بويژه براي خاكهاي رسي و متراكم و با نفوذپذيري كم ، نامناسب است. هدف اصلي از احداث اين نوع زهكشها تخليه آب اضافي از قشر سطحي خاك مي باشد. آب عمدتا از ميان درز و شكاف هايي كه هنگام احدا ث زهكش هاي لانه موشي ايجاد مي شود بداخل مجرا جريان مي يابد.
طول مناسب اين زهكشها بسته به نوع خاك و شكل زمين بين ۲۰تا۸۰ متر است و بر حسب تجربه تعيين مي گردد .
مجاري لانه موشي با عملكرد خوب با عمر بيشتر از ۲۰ سال در خاكهاي پايدار رسي آهكي مشاهده شده است . ليكن به عنوان يك قاعده عمومي لازم است هر ۳تا۷ سال ، زهكشهاي بيشتر از يك سال كار نمي كند .
توقف جريان آب در داخل مجاري زهكشهاي لانه موشي باعث ريزش ديواره ها و تخريب نابهنگام زهكش مي گردد . بنابراين تامين شيب كافي و تخليه گاه خوب براي پيشگيري از اين عوارض واجد اهميت است . در عين حال شيب زياد ممكنست سبب فرسايش مجرا يا در صورت طويل بودن زهكش سبب تخريب آن شود . سبب مطمئن در محدوده ۲/۰-۳/۰ درصد مي باشد.

شكل ۲-۵جريان آب به داخل زهكشهاي لانه موشي
(Smedeme  Rycroft-1983)

چنانچه شيب زمين متناسب باشد ، زهكشهاي لانه موشي معمولا در جهت شيب زمين احداث مي شود . فقط بعضي از خيش هاي مخصوص احداث مجاري لانه موشي امكان ايجاد شيب منظم و صحيح را فراهم مي نمايد .
در هر حال زماني كه سطح اراضي نسبتا ناهموار باشد ، ايجاد پاره اي بي نظمي ها در شيب مجاري احداث شده دور از انتظار نيست .
جريان زهكشهاي لانه موشي را مي توان به صورت حفاظت نشده يا با حفاظ ، مستقيما در يك زهكش جمع كننده تخليه كرد . براي حفاظت محل تخليه مي توان از يك لوله به طول ۱تا۲ متر كه بداخل مجرا فرو برده شده است استفاده كرد . روش بهتر اين است كه جريان مجاري لانه موشي را از طريق اخذ احداث تراشه هاي قابل نفوذ كه بصورت متوالي در جهت عمود بر مجاري لانه موشي احداث مي شود جمع آوري و تخليه نمود .
بدين ترتيب براي زهكشهاي لانه موشي، تخليه گاه مطمئن ايجاد شده و اين امكان را بوجود مي اورد كه در مزارع وسيع اين نوع زهكشها را در طولهاي كوتاه تر احداث نمود . براي اين منظور ابتدا با ترانشه هاي زهكشي و سپس زهكشهاي لانه موشي به صورت متقاطع با ترانشه ها احداث مي شود . ترانشه هاي مي توانند به طور موازي و در فواصل معين از هم احداث شود يا به تبعيت از توپوگرافي زمين در انتهاي مزرعه و نقاط گود به هم برسد. ترانشه هاي به لوله زهكشي تجهيز شده و روي لوله تا بالاي مجراي لانه موشي با شن و ماسه پر مي شود تا تخليه آب از زهكش لانه موشي به داخل لوله زهكش بسهولت انجام گيرد.
زهكش هاي لانه موشي به طور معمول نسبت به بارندگي به سرعت عكس العمل نشان مي دهد. ميزان تخليه نيز مي تواند قابل توجه باشد. از اين رو ضروري است كه هدايت هيدروليكي شن و ماسه بايستي تميز بوده و قطر آنها از حدود ۳ تا ۵ ميليمتر كمتر نباشد. همچنين لوله زهكشي بايستي براي جوابگويي به عكس العمل سريع در برابر بارندگي ظرفيت كافي داشته باشد.

شكل۲-۶- تحخليه زهكش هاي لانه موشي به ترانشه هاي زهكشي
سيستم زهكش هاي مزرعه
سيستم زهكش هاي مزرعه مي تواند به صور زير باشد:
-زهكشهاي زيرزميني لوله اي و ترانشه ها يا انهار روباز،كه هر يك مي تواند در يكي از الگو هاي زير قرار گيرد:
-طبيعي
-موازي
-اسكلت ماهي
-حائل
-مجاري زهكش زيرزميني متقاطع و لانه موشي
سيستم هاي زهكشي لوله اي زيرزميني گاه فقط شامل زهكشهاي مزرعه است كه هر يك مستقيما به زهكشهاي جمع كننده روباز تخليه مي شود(سيستم منفرد)،يا مشتمل بر مجموعه اي از زهكشهاي مزرعه است كه ابتدا به لوله هاي جمع كننده و سپس به زهككشهاي روباز تخليه دمي گردد(سيستم مركب).سيستمهاي لولهاي زيرزميني كه تنها شامل زهكشهاي مزرعه باشد،بطور معمول در اراضي مسطح كه به شكل نواري و كسترده است(مانند دشتهاي ساحلي)بكار مي رود.
انتخاب زهكشهاي لوله اي ، ترانشه ها يا انهار به عنوان زهكشهاي مزرعه :
عواملي چند به شرح زير براي انتخاب يكي از انواع زهكشهاي لوله اي ، ترنشه هاي انهار به عنوان مناسب ترين سيستم براي زهكشي مزرعه مورد توجه قرار گيرد:
-آب سطحي ، ترانشه ها يا انهار روزبار علاوه بر زهكشي زير زميني قادر به جمع آوري روانابهاي سطحي نيز ميباشد، در حاليكه زهكشهاي لوله اي فقط در شرايط بسيار ويژه مي تواند اينگونه عمل نمايد. همچنين ترانشه ها يا انهار زهكشي، محل مناسبي براي ذخيره كردن موقت زه آب سيستمهايي است كه با پمپاژ تخليه مي شود.
-اشغال اراضي: احداث زهكشهاي زير زميني بصورت ترانشه يا انهار روزبار موجب اشغال تا حدود ۱۵ درصد از اراضي مي گردد، در حاليكه زهكشهاي لوله اي ، زميني را اشغال نمي كند .
-مزاحمت برا عمليات زراعي : ترانشه ها يا انهار روزبار فعاليت ماشين آلات را محدود مي سازد و در نتيجه هزينه هاي عمليات زراعي افزايش مي يابد.
-نگهداري: ترانشه ها يا انهار روزبار بطور مكرر (۱تا۲ بار در سال) نياز به عمليات نگهداري دارد. در حاليكه زهكشهاي لوله اي زير زميني هر ۳تا۶ سال يكبار به اجراي عمليات نگهداري نياز پيدا مي كند و در مواردي حتي نيازي به اجراي عمليات نگهداري بصورت نظم نيز هست .
-نصب: زهكشهاي لوله اي به سادگي بوسله ماشين آلات در عمق و با شيب معين نصب مي شود . احداث ترانشه ها يا انهار روزبار نسبتا مشكل تر است .
-شرايط خاك: ممكن است شرايط خاك تسهيلات يا مشكلاتي براي استفاده از انهار روباز يا زهكش لوله اي به وجود مي آورد (مثلا خطر فرسايش خاك در انهار روباز، و يا خطر مسدود شدن لوله ها با نشهته هاي زنگ آهن ))
-هزينه ها : هزينه ها اجرا و تدارك مصالح، ابزار ، تجهيزات و غيره.
هر چند عموما استفاده از سيستم زهكشهاي لوله اي متنج به نصب بهتر و عملكرد مطمئن تر مي شود ، با اين حال در شرايط زيرا احداث زهكشهاي روزبار ترجيح داده مي شود :
-براي كاهش ظرفيت پمپاژ زهكشي ، ذخيره كردن موقت هرز آبها مورد نظر مي باشد.
-اراضي اي كه هم به زهكشهاي سطحي و هم به زهكشهاي زير زميني نياز داشته باشد (مناطق مرطوب)
-وجود انهار مزاحمت زيادي براي عمليات زراعي فراهم نسازد. بطور مثال در مزارعي كه انهار زهكشي به فواصل زياد از يكديگر قرار مي گيرد و يا در باغها كه عمليات زراعي محدودي دارد.
-در خاكهاي با نفوذ پذيري خيلي كم، خاكهاي تكامل نيافته و پيت.
-در اراضي خيلي مسطح، از نظر اينكه شيب مورد نياز انهار روزبار بسيار كمتر از شيب موردنياز لوله ها است.
-استاندارد زهكشي بالايي موردنياز نباشد(مثلا براي زهكشي اراضي چمني )
بيشتر معيارها و ضوابطي كه براي آرايش شبكه و طراحي مسير زهكشهاي لوله اي مورد استفاده قرار مي گيرد ، براي زهكشهاي روزبار نيز كاربرد دارد. به طور معمول انهار زهكشي روزبار براي آرايش شبكه زهكشي در سيستم طبيعي يا موازي مناسب تر بوده و باآن سازگارتر است .
زهشكهاي روزبار با فواصل زياد (۱۰۰تا۲۰۰متر) و عمق ۲تا۳ متر در اراضي تحت آبياري براي زهكشي آب زير زميني و كنترل شوري بكار مي رود .
سيستمهاي منفرد و مركب :
زهكشهاي مزرعه مي تواند مستقيما و يا از طريق زهكشهاي لوله اي به درون زهكشهاي جمع كننده روزبار تخليه شود . در حالت اول سيستم منفرد و در حالت دوم سيستم مركب ناميده مي شود.

شكل ۳-۱ سيستم زهكشهاي منفرد و مركب
ملاحظات مربوط به انتخاب بين انهار زهكشي روزبار و زهكشهاي لوله اي براي انتخاب بين دو سيستم فوق الذكر نيز مصداق دارد. علاوه بر آن ، لازم است نكات زير نيز مورد توجه قرار گيرد :
-اندازه مزارع و اتلاف زمين : طول زهشكهاي زير زميني مزرعه غالبا بيشتر از ۳۰۰ متر نيست و بدين ترتيب عرض مزارع در سيستم منفرد به ۳۰۰ متر (در تخليه يك طرفه) و ۶۰۰ متر (در تخليه دو طرفه) محدود مي گرددو اتلاف زمين توسط انهار روزبار در سيستم منفرد ممكن است تا حدود ۳درصد برسد.

-گرفتگي : در سيستم منفرد بازرسي و تعيين محل نقاط آسيب ديده به سهولت امكان پذير است . علاوه بر اين در سيستم منفرد گرفتگي و انسداد لوله تنها در بخش كمي از اراضي اثر مي گذارد . در حاليكه در سيستم مركب ، گرفتگي لوله ها ممكن است ازاضي وسيعي را تحت تاثير قرار دهد .
-خروجي ها: دهانه هاي خروجي زهكشهاي لوله اي در سيستم منفرد در موقع لايروبي زهكشها در معرض آسيب قرار دارد و از اين رو نقطه ضعف اين سيستم شمرده مي شود از سوي ديگر اين دهانه ها كار ماشين آلات نگهداري انهار را با مشكل روبرو ساخته و سرعت كار آنها را كاهش ميدهد .
-شيب هيدروليكي : شيب مورد نياز جمع كننده هاي لوله اي ۵تا۱۰ برابر بيشتر از زهكشهاي روزبار است .