راهکار مهندسی / آبخیزداری و ذخیره آب
مدال طلایی ابداع اختصاصی تأمین‌یارانابداع اختصاصی تأمین‌یارانژئوممبران سیمانی؛ فناوری به‌کاررفته در این راهکارمشاهده پرونده ابداع ←

جمع‌آوری آب باران در زمین شیب‌دار و ذخیره برای آبیاری

سامانه‌ای برای جمع‌آوری بخشی از بارش روی زمین شیب‌دار، هدایت رواناب به کانال پایین‌دست و ذخیره آن در استخر ژئوممبرانی.

نوار آبگیر ژئوممبران سیمانی + جوی جمع‌کننده + استخر ذخیره ژئوممبرانی
زمین دیم و باغرواناب بارانجوی کشاورزیاستخر ذخیره

جمع‌آوری آب باران در زمین شیب‌دار با نوار ژئوممبران سیمانی، جوی پایین‌دست و استخر ذخیره

تعریف مسئله

باران می‌بارد؛ اما همه آن به آب قابل استفاده تبدیل نمی‌شود

در زمین‌های شیب‌دار، بخشی از بارش در خاک نفوذ می‌کند، بخشی تبخیر می‌شود و بخشی به‌صورت رواناب از محدوده خارج می‌شود. ایده این راهکار آن است که فقط بخشی از سطح زمین به نوارهای آبگیر تبدیل شود تا رواناب کنترل‌شده به پایین‌دست برسد و در یک استخر ذخیره شود.

نکته طراحی: این سیستم به‌تنهایی تضمین نمی‌کند که هر زمین دیم به باغ آبی تبدیل شود. مقدار بارش، سال خشک طراحی، نیاز آبی گیاه، تبخیر، ظرفیت استخر، حقابه و محدودیت‌های محلی باید قبل از اجرا محاسبه شوند.
معماری راهکار

سه جزء که باید با هم طراحی شوند

۱

سطح آبگیر: ژئوممبران سیمانی

نوارهای کامپوزیتی روی شیب، بارش را جمع می‌کنند و با فرم جوی‌مانند به سمت پایین‌دست هدایت می‌کنند. لبه‌های طراحی‌شده برای اتصال، امکان جوش مستقیم پلی‌اتیلن به پلی‌اتیلن را فراهم می‌کنند.

مشاهده ابداع ژئوممبران سیمانیراهنمای فنی ژئوممبران سیمانی

۲

جمع‌آوری و انتقال: جوی آب

انتهای نوارها به یک جوی یا کانال پایین‌دست می‌رسد. مقطع، شیب، دبی اوج، رسوب‌گیر، مهار و خروجی باید جداگانه طراحی شوند تا آب بدون فرسایش یا سرریز ناخواسته منتقل شود.

راهکار جوی و کانال آب کشاورزی

۳

ذخیره: استخر ژئوممبرانی

آب جمع‌آوری‌شده در پایین‌دست ذخیره می‌شود. حجم مفید استخر باید از موازنه آب، نیاز فصل خشک و تلفات تبخیر و بهره‌برداری به دست آید.

راهکار احداث استخر ذخیره آب

مسیر حرکت آب در سامانه

بارندگی روی شیب
›
نوارهای آبگیر
›
جوی جمع‌کننده پایین‌دست
›
استخر ذخیره و آبیاری تکمیلی

جزئیات فنی ژئوممبران سیمانی

چرا سیمان روی بافت می‌ماند و اتصال ورق‌ها چگونه انجام می‌شود؟

قفل‌شدن سیمان در ساختار الیافی

دوغاب و پوشش سیمانی فقط روی سطح نمی‌نشیند؛ در بافت ژئوتکستایل نفوذ می‌کند و در ساختار الیافی درگیر می‌شود. تصویر خم‌شدن نمونه برای نمایش پیوستگی پوشش و کاهش ریزش سطحی استفاده شده است.

وزن بیشتر و نشستن بهتر روی بستر

جرم افزوده لایه سیمانی می‌تواند به تطبیق بهتر نوار با فرم زمین و کاهش حساسیت به جابه‌جایی ناشی از باد کمک کند؛ با این حال مهار لبه‌ها و جزئیات ضدبلندشدگی همچنان الزامی است.

لبه لخت برای جوش PE به PE

در ناحیه همپوشانی، لایه الیافی کنار گذاشته می‌شود تا سطح پلی‌اتیلن لخت یک رول روی سطح پلی‌اتیلن لخت رول بعدی قرار گیرد. هدف این است که جوش حرارتی روی خود پلیمر انجام شود، نه روی نمد.

کنترل کیفیت اتصال: قابلیت جوش یک ویژگی مهم این طراحی است، اما کیفیت نهایی درز باید با روش آزمون متناسب با جنس و ساختار محصول، نمونه جوش و شرایط واقعی پروژه تأیید شود.
محصولات و صفحات مرجع

اجزای محصولی مرتبط با این راهکار

ژئوممبران سیمانی

کامپوزیت آب‌بند با لایه پلیمری، ساختار الیافی و پوشش محافظ سیمانی برای کاربردهای منتخب.

صفحه ابداعراهنمای فنی

ژئوممبران HDPE

لاینر پلیمری اصلی برای استخر ذخیره و بخش‌هایی از سامانه که به سد آب‌بند مستقل نیاز دارند.

محصول ژئوممبران HDPE

ژئوتکستایل محافظ

در بسترهای دارای سنگ، زبری یا خطر سوراخ‌شدگی می‌تواند به‌عنوان لایه محافظ بر اساس طراحی و دیتاشیت انتخاب شود.

محصول ژئوتکستایل

روش اجرا

مراحل پیشنهادی از نقشه‌برداری تا بهره‌برداری

شناخت زمین و آبراه‌ها
شیب، جنس خاک، آبراه طبیعی، فرسایش و اثر بر اراضی پایین‌دست بررسی شود.
داده بارش و نیاز آب
بارش ماهانه یا رویدادی و نیاز آبی واقعی باغ یا گلخانه مبنای طراحی قرار گیرد.
آرایش نوارهای آبگیر
عرض، طول، فاصله، شیب طولی، فرم قوسی، همپوشانی و مهار نوارها تعیین شود.
جوی جمع‌کننده
تمام انتهای نوارها به کانال پایین‌دست ختم شوند و رسوب و دبی اوج کنترل شود.
استخر ذخیره
حجم مفید، سرریز، ورودی، خروجی، لاینر، زیرسازی و حفاظت استخر طراحی شود.
بازرسی پس از بارندگی
تجمع آب، فرسایش، رسوب، چین‌خوردگی، مهار لبه‌ها و عملکرد خروجی کنترل شود.

محاسبه اولیه

چه درصدی از زمین باید آبگیر شود؟

برای غربالگری اولیه می‌توان نسبت سطح آبگیر مؤثر به کل زمین را از نیاز ذخیره فصل خشک و آب قابل برداشت محاسبه کرد.

درصد سطح آبگیر = ۱۰۰ × نیاز خالص ذخیره آب فصل خشک ÷ (بارش قابل برداشت × ضریب رواناب × بازده انتقال و ذخیره × مساحت کل زمین)

مثال آموزشی: اگر زمین ۱۰٬۰۰۰ مترمربع، بارش قابل برداشت ۳۰۰ میلی‌متر، نیاز خالص ذخیره ۶۰۰ مترمکعب، ضریب رواناب ۰٫۸۵ و بازده انتقال و ذخیره ۰٫۸ باشد، مقدار غربالگری حدود ۲۹٫۴٪ به دست می‌آید. این عدد برای پروژه واقعی باید با موازنه ماهانه، سال خشک طراحی، تبخیر و ظرفیت مخزن بازبینی شود.

TY-WSC یک شاخص داخلی طراحی و غربالگری تأمین‌یاران است و استاندارد ملی یا تضمین عملکرد محسوب نمی‌شود.

تصاویر واقعی و آموزشی

از نمای کلی سامانه تا جزئیات بافت و اتصال

چک‌لیست قبل از طراحی و استعلام

این اطلاعات را قبل از انتخاب تعداد نوار و حجم استخر آماده کنید

  • شهر، مختصات و ارتفاع تقریبی پروژه
  • مساحت زمین و درصد یا نقشه شیب
  • نوع خاک، سنگ‌ریزه و وضعیت فرسایش
  • آمار بارش ماهانه و در صورت امکان بارش روزانه
  • نوع درخت یا محصول و نیاز آبی فصل خشک
  • مسیر طبیعی رواناب و محل مناسب کانال پایین‌دست
  • حجم و محل استخر موجود یا پیشنهادی
  • محدودیت دسترسی ماشین‌آلات و مسیر حمل رول
  • عرض و طول نوارهای قابل اجرا و جزئیات مهار
  • شرایط حقوقی برداشت رواناب، حقابه و آبراه‌های پایین‌دست
استاندارد و کنترل کیفیت

منابعی که برای مصالح و درزها باید دیده شوند

GRI-GM13 — ژئوممبران HDPE

مرجع مشخصات مواد و آزمون‌های ژئوممبران HDPE. این سند، استاندارد طراحی کل سامانه برداشت آب باران نیست.

ASTM D6392 — ارزیابی درزهای جوش ترموفیوژن

برای ارزیابی Peel و Shear درزهای ژئوممبران‌های غیرمسلح. در کامپوزیت سیمانی باید کاربرد آن برای بخش پلیمریِ جوش‌شده با طراحی محصول تطبیق داده شود.

ASTM D5199 — ضخامت اسمی ژئوسنتتیک

برای اندازه‌گیری ضخامت اسمی ژئوسنتتیک‌های مشمول روش؛ برای سطوح بافت‌دار یا ساختارهای خاص باید دامنه کاربرد روش بررسی شود.

انتخاب خانواده ژئوممبران

HDPE، LLDPE و سایر پلیمرها رفتار یکسانی ندارند؛ جنس و ضخامت باید با هندسه، دما، روش نصب و شرایط بهره‌برداری تطبیق داده شود.

منابع هیدرولوژی: برای بارش طراحی از داده معتبر ایستگاه نزدیک و منابع رسمی استفاده شود. داده بارش باید از ایستگاه معتبر و منابع رسمی هواشناسی کشور تهیه شود. برای چارچوب‌های هیدرولوژی و هیدرولیک می‌توان از منابع رسمی H&H سازمان NRCS و National Engineering Handbook Part 630 استفاده کرد؛ انتخاب روش نهایی باید با اقلیم، مقیاس حوزه و مقررات محل تطبیق داده شود.
کنترل ریسک

مواردی که نباید در طراحی جا بیفتند

موضوع کنترل لازم
باد و بلندشدگی وزن پوشش به‌تنهایی کافی نیست؛ مهار لبه، شکل بستر و نقاط تغییر جهت کنترل شوند.
فرسایش زیر ورق ورود آب زیر نوار، شستگی خاک و خروج کنترل‌نشده در پایین‌دست بررسی شود.
رسوب در کانال محل رسوب‌گیر و امکان پاک‌سازی دوره‌ای پیش‌بینی شود.
سرریز استخر مسیر سرریز ایمن و دور از شیب ناپایدار و سازه‌های حساس طراحی شود.
جوش و همپوشانی سطح PE باید تمیز و قابل جوش باشد؛ نمونه جوش و کنترل کیفیت درز قبل از اجرای گسترده انجام شود.
حقوق آب برداشت یا انحراف رواناب نباید بدون بررسی حقابه، آبراه و مجوزهای لازم انجام شود.

برای طراحی اولیه چه اطلاعاتی بفرستیم؟

مختصات یا شهر پروژه، مساحت و شیب زمین، عکس یا نقشه مسیر، نوع باغ یا مصرف آب، داده بارش، حجم استخر و محدودیت‌های اجرا را ارسال کنید تا تعداد نوارهای آبگیر، مسیر جوی و حجم ذخیره به‌صورت یک سامانه واحد بررسی شوند.