بررسی خطر گرفتگی شیمیایی فیلترهای مصنوعی حاصل از رسوب‌گذاری کربنات‌کلسیم در زهکش‌های کشاورزی (مطالعه موردی: منطقه رامهرمز)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز.

2 استاد گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استادیار بازنشسته گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز.

4 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه شهرکرد.

چکیده

گرفتگی یکی از مشکلات اصلی پوشش­های زهکشی در زمان اجرا و بهره­برداری می­باشد. این تحقیق با هدف بررسی گرفتگی شیمیایی فیلترهای مصنوعی حاصل از رسوب­گذاری کربنات کلسیم با سه تیمار و سه تکرار با استفاده از مدل فیزیکی در شرایط آزمایشگاهی اجرا شد. نمونه­برداری از عمق یک و نیم  متری نصب زهکش­ها از منطقه سلطان آباد (در محدوده اراضی طرح فجر رامهرمز) انجام شد. مدل شامل یک استوانه از جنس پلی­اتیلن شامل توری، شن، پوشش مصنوعی، خاک و آب بود. با استفاده از ورودی و خروجی تعبیه شده در بالای استوانه ها، ارتفاع آبی ثابت ایجاد شد که بر­اساس قانون دارسی دبی و هدایت هیدرولیکی اندازه­گیری شد. تیمار اول در شرایط بهره­بردای مداوم، تیمار دوم در شرایط قطع و وصل جریان و تیمار سوم پیوسته و تحت حرارت بود. داده­های دبی و هدایت هیدرولیکی به­منظور بررسی معنادار بودن به وسیله نرم­افزار SPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد دبی و هدایت هیدرولیکی تا رسیدن به نقطه اوج افزایش، سپس کاهش و تا رسیدن به روند ثابت ادامه یافتند. میزان کاهش دبی و هدایت هیدرولیکی در تیمار منقطع 56/19 درصد و در تیمار تحت گرما 77/29 درصد نسبت به تیمار پیوسته بود. همچنین احتمال رسوب­گذاری کربنات­کلسیم بر اساس سه شاخص لانژلیر، ریزنار و استیف دیویس محاسبه شد. نتایج حاصل از تیمار اول نشان داد که احتمال رسوب­گذاری در شرایط ماندگاری آب در خاک زیاد بوده است اما در صورت حرکت آب و عبور آن از فیلتر احتمال رسوب­گذاری به حداقل ممکن رسیده و گرفتگی در دراز­مدت اتفاق خواهد افتاد. این مدت بیشتر از عمر مفید شبکه زهکشی خواهد بود. عکس­برداری الکترونیکی نیز صحت نتایج مبنی بر عدم رسوب و گرفتگی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of clogging risk of synthetic filter due to calcium carbonate in agricultural drainage (case study: Romhormoz rejion )

نویسندگان [English]

  • Maede Tamimi 1
  • Abedali Naseri 2
  • Zahra Izadpanah 3
  • Mahdi Ghobadinia 4
1 Graduate of Irrigation and Drainage Department, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University Of Ahvaz, Iran.
2 Professors of Irrigation and Drainage Department, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
3 Assistant Professor, Irrigation and Drainage Department
4 Assistant Professor of Water Engineering Department, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
چکیده [English]

Using synthetic filters in any location needs familiarity about benefits and challenges of its usage .Currently synthetic filter is widely used in many places in the world .But it hasn't been accepted in Iran because there isn’t enough   knowledge and information about benefits and disadvantages of synthetic filters (Ritzema et al., 2006).
In the field of synthetic coatings, research and studies have been conducted around the world. Arvahi and Naseri (2007) investigated the application of synthetic and mineral filters in underground drainage systems. The results of this study showed that the performance of the PP450 synthetic filter is similar to the sand filter and can provide drainage requirements and is technically and economically feasible in Abadan's subsoil drainage system. Faure (2006) presented an experimental model for predicting geotextile clogging. With the help of this model, the mass of the particles of soil particles enclosed within the geotextile could be measured. The results of the Faure experimental model show that the eclipse of geotextiles depends on the mass of the particles entrapped inside the geotextile.
Water and soil of Ramhormoz Fajr region have high calcium content and in this case, the probability of clogging of filters increases due to chemical activity. In order to examine this issue, it was first necessary to simulate the conditions in a physical model to determine the effect of synthetic filtration on clogging. In general, the objectives of this study were:
1- Evaluation of synthetic filter performance in the conditions of Ramhormoz under continuous flow operation.
2- Investigation of Eclipse of synthetic filter in wet conditions and drying of soil (discontinuous).
3- Studying filtration of synthetic filter due to temperature changing conditions (discontinuous).

کلیدواژه‌ها [English]

  • clogging
  • synthetic filter
  • Sedimentation of calcium carbonate
  • 1-Ahmet, D.A., 2011. Selection of geo-synthetic filter materials as drain envelopes in clay and silty loam soils to prevent siltation: A case study from Turkey. African Journal of Agricultural Research6(16), pp.3930-3935.

     

    2-Anonymous, 2014a. Final report of Ramhormoz Fajer irrigation and drainage project. Volume 7. Jihad Nasr Institute. 150 pages.

     

    • Anonymous, Report of the research plan for the evaluation of underground drains in Hamidiyeh, Shushtar and Khorramshahr regions.  Research Institute of Soil Protection and Watershed Management.  Jihad Nasr Institute.  160 pages.

     

    • Arvahi, A. Nasseri, A.A. 2007. Technical and Economic Evaluation of Application of Synthetic Filters in Underground Drainage System and Comparison with Sand and Filters in Abadan Villages. Iranian Journal of Agricultural Science. 28 (3): pp. 373-383.(in persian).

     

    5-Faure, Y.H., Baudoin, A., Pierson, P. and Ple, O., 2006. A contribution for predicting geotextile clogging during filtration of suspended solids. Geotextiles and Geomembranes24(1), pp.11-20.

     

    6- Ghobadi Nia, M .2009 .Investigation of chemical and biochemical clogging of geotextile covers in agricultural drains .PhD Thesis, Department of Irrigation and Development Engineering , Faculty of Agricultural Engineering and Technology , University of Tehran ,160 pages.

     

    7- McGraw- Hill, 1965. Carrier Air Conditioning Company. “Handbook of Air Conditioning System Design” .780pp.

     

    8- Ritzema, H.P., Nijland, H.J. and Croon, F.W., 2006. Subsurface drainage practices: From manual installation to large-scale implementation. Agricultural water management86(1-2), pp.60-71.

     

    9- Rogers, J. and Stocken, P.2003. “Credibility of Management Forecasts”. Working Paper

     

    10- Rostami,M. 2015 . Laboratory investigation of the performance of underground drains with three different types of coatings in three regions of Khuzestan province.The first national conference on technical, economic, social and environmental aspects of the 550,000 hectare plan of Khuzestan and Ilam lands. 26 and 27 november 2015.

     

    11-.  Shan, H.Y., Wang, W.L. and Chou, T.C., 2001. Effect of boundary conditions on the hydraulic behavior of geotextile filtration system. Geotextiles and Geomembranes19(8), pp.509-527.

     

    12- Sharifi, Y. Kashkuli, H.A & Khodadadi Dehkordi, D. 2015. Investigating the performance of groundwater drainage filters in Hendijan R2 network. The first national conference on the technical, economic, social and environmental aspects of the 550,000 hectare plan of Khuzestan and Ilam lands. 26 and 27 November 2015.

     

    13- Sheikholeslami, R., 2005. Scaling potential index (SPI) for CaCO3 based on Gibbs free energies. AIChE journal51(6), pp.1782-1789.

    14- Stiff, H.A. and Davis, L.E., 1952. A method for predicting the tendency of oil field waters to deposit calcium carbonate. Journal of Petroleum Technology4(09), pp.213-216.

     

    15- Stuyt, L.C.P.M., Dierickx, W. and Beltrán, J.M., 2005. Materials for subsurface land drainage systems (No. 60). Food & Agriculture Org..

     

    16- Vlotman, W.F., Willardson, L.S. and Dierickx, W., 2001. Envelope Design for Subsurface Drains; Publication No. 56. International Institute for Land Reclamation (ILRI): Wageningen, The Netherlands..