انواع سد باطله
سد باطله چیست و چه کاربردی دارد؟
شرکت های معدنی دارای حجم عظیمی از مواد باطله و آوارهای معدنی می باشند و امروزه این شرکت ها به دنبال افزایش منافع اقتصادی خود به حفر معادن عمیق تر و بزرگتر روی آورده و رکوردهایی جدید از حجم باطله را بر جا گذاشته اند. برای مدیریت این باطله ها و آوارهای معدنی است که شرکت های بزرگ، سدهایی را ساخته اند که در زمره بزرگترین و غول پیکرترین ساخته های دست بشر به شمار می‌رود.
در این خاکریز های سفالی که به نام سد باطله شناخته می‌شوند، جریان‌های گل و لای مورد فرآوری قرار می‌گیرند تا سنگ ها و آب ها از آن جدا شده و در نهایت فلزات باقی بمانند. سد باطله را به نوعی می توان با نام سد معدنی نیز شناخت چرا که این معادن را هر روزه و در همه جا نمی توان دید و آن ها را فقط در اطراف و حواشی معادنی چون معادن مس، طلا، فولاد و غیره می توان دید که در ایران و بخصوص معادن مس معدنی دیده می شود و کاربری آن در ذخیره و فرآوری پساب ها و باطله های معدنی است.
سدهای باطله به منظور انباشت و رسوب دادن مواد باطله و پساب حاصل از کارخانجات کنسانتره مواد معدنی و همچنین در اکثر موارد با برگشت مجدد آب به کارخانه هم زمان با استخراج معدن ساخته می شود. این سدها بیشتر از نوع خاکی هستند و به منظور صرفه جویی در هزینه ها از مصالح اضافی موجود در محل احداث جهت ساخت آن ها استفاده می گردد.
تفاوت اصلی سدهای باطله با سدهای آبی امکان خطر نشت پساب به آب های زیرزمینی و پایین دست سد می باشد که وجود عناصر سنگین و سمی بودن پساب ها می تواند باعث خسارات زیست محیطی جبران ناپذیری گردد. بنابراین لازم است سدهای باطله با دقت و ضریب اطمینان بالا طراحی، ساخته و کنترل شوند، چرا که در صورت تخریب سد باطله محیط زیست پایین دست آلوده شده و ممکن است حیات و سلامت انسان و محیط زیست در آن ناحیه در معرض خطر جدی قرار گیرد. راهکارهایی همچون زدن سدهای باطله چندگانه، کنترل حجمی باطله های پشت سد و طراحی های ایمنی تر می تواند خطرات احتمالی را کم کند.
به طور کلی احتمال شکست و فروپاشی سدهای باطله از سدهای آبی بیشتر است و دلیل آن نیز کاربرد صنعتی آنها است. وزنی که در نتیجه بارندگی‌های سنگین بر سد وارد می‌شود و فونداسیون ضعیف سد را می توان از جمله دلایلی نام برد که سبب فروپاشی سدهای باطله خواهد شد. نوع معماری سد باطله می‌تواند چگونگی پرخطر بودن یا کم خطر بودن سد را تعیین کند. چهار روش مختلف برای ساختن سدهای ذخیره‌سازی باطله و پسماندهای باقی‌مانده از معدنکاری فلزات و دیگر مواد معدنی وجود دارد:
الف) سد باطله بالادست:
این روش که ارزان ترین روش نیز به شمار می رود و سدها در این روش ساخت بیشترین مشکلات را دارند. زیرا زمانی که آن ها از آب اشباع شوند به شدت در برابر مایع شدن آسیب‌پذیر هستند. مخلوط مایع ساختار سد را از بین برده و پتانسیل فروپاشی آن را افزایش می‌دهد. ساختار سدهای بالادست به صورت زیر است. دایک ها بدنه سدهای باطله را تشکیل می دهند و از باطله های متراکم شده یا سنگ های پسماند معدنی ساخته می شوند.
ب) سد باطله پایین دست:
این روش گران ترین روش ساخت سدهاست زیرا به مکانی وسیع و مواد زیادی برای ساخت آن نیاز است. برای به حداقل رساندن خطرهای فروپاشی، سدهای پایین دست با ذخیره نکردن باطله های مرطوب زیر دایک ها، ساختار پایدارتری ایجاد می کنند. شکل زیر نمایی از چگونگی این سدها را نشان می دهد.
ج) سد باطله مرکزی یا برجا:
روش مرکزی از نظر هزینه و حجم یک روش متوسط به‌شمار می‌آید. در این روش، دایک ها به طور متوالی با قرار دادن مصالح ساختمانی روی یکدیگر و شیب پایین دست دایک قبلی ایجاد می شوند. خطوط مرکزی نیز همزمان با ساخت سد به سمت بالا، منطبق می شوند.
د) سد باطله انباشت خشک:
باطله های انباشت خشک آب پسماندهای معدنی را جذب می کنند؛ بنابراین همانند یک خاک خشک می توان آن ها را به طور ایمن ذخیره کرد. این روش گران بوده و به معادن کوچک محدود می شود اما این رویکرد پتانسیل خوبی در افزایش بازیافت آب در آب و هوای خشک را دارد و همچنین به میزان قابل توجهی اثرات ژئوتکنیکی سدهای حجیم ذخیره کننده باطله های تر را کاهش می دهد. شکل زیر نمای کلی این روش را نشان می دهد.
با توجه به پیشرفت محصولات ژئوسنتتیک در ایران و کاربردهای بسیار زیاد این محصولات امروزه از این محصولات و ترکیب آنها در ساخت و عایق بندی سدهای خاکی استفاده می شود. سدهایی که از این نوع محصولات ژئوسنتتیک استفاده می کنند، سدهایی از نوع خاکی غشایی است که نیاز به داشتن یک غشای نفوذ ناپذیر در هسته خاکی آن است. در این سدها معمولا در رویه بالا دست از ژئوممبران یا ژئوکمپوزیت استفاده می شود که لایه هایی با نفوذ ناپذیری بسیار بالاست و نیاز آب بندی سد را برطرف می سازد. ژئوممبران ها موادی پلیمری و بطور جزئی تر پلی اتیلن هستند که بصورت ورقه ای تولید و به شکل رول هایی با طول و عرض مشخص به دست مشتری می رسد. در سدهای باطله نیز در بخش های مختلف از پوشش ژئوممبران استفاده می شود.
از این بخش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بخش بالا دست سد در تماس با آب و باطله (رویه)
- در هسته های مرکزی سد خاکی
- دیوارهای آب بند
- ترمیم و تعمیر بخش های آسیب دیده و نشتی های سد
- قابل استفاده در جهت ذخیره هرزآب ها
دلایل این کاربردها وجود ویژگی های مختلف و متنوع این محصولات یعنی ژئوممبران هاست که این ویژگی ها به شرح زیر است:
- با توجه به نیاز پروژه مورد نظر می توان خرید ژئوممبران را انجام داد.
- حمل و نقل ژئوممبران ها به محل کارگاه و پروژه و با هزینه ای اندک قابل انجام است.
- کاربرد ژئوممبران ها درنقاط مختلف دنیا طی ۵۰ سال گذشته و موفقیت و عدم بروز مشکل در طرح اجرا شده
- اجرا و نصب سریع و ساده این لایه های ژئوممبران در سدهای باطله خاکی و یا بتنی
- قابل اجرا برای انواع طرح ها از جمله سدهای خاکی و یا بتنی سیمانی
- در سدهای با هسته خاکی که منابع قرضه کفایت نمی کند و به مشکلات کمبود آن برمی خوریم ژئوممبران ها جایگزین بسیار مناسبی می تواند باشد.
- یکنواخت بودن جنس مصالح در بخش آب بندی یک سازه حائز اهمیت بسیاری است و این یک خصوصیت و ویژگی در ژئوممبران هاست که در سراسر طرح اجرایی یک جنس از آن استفاده می شود و دچار مشکل اختلاف کاربری نمی شویم و ضعف های اجرایی به حداقل می رسد.
- در سدهایی که حجم قابل توجهی از مصالح استفاده شده در آن سنگریزه ای اجرا می شود می توان سرعت پیشرفت پروژه را بوسیله ژئوممبران ها بالا برد چرا که در پروژه های رسی سرعت پروژه در شرایط جوی نامناسب بسیار افت کرده و گاها متوقف می شود.
- یکی از مهمترین ویژگی های این نوع سدها که در آن از ژئوممبران ها استفاده می شود، ایمنی بسیار عالی سد است که در صورت بروز مسائلی چون آسیب دیدگی احتمالی غشا است به طوریکه مصالح بدنه بسیار کمتر تحت تاثیر خطر تخریب و یا شکست قرار می گیرد.
- در این سدها حجم بدنه قابل کاهش است که نتیجه ی آن بسیار به صرفه اقتصادی بوده و برای مثال در هزینه های خاکبرداری نشیمن گاه هسته رسی و آماده سازی پی بسیار کاهش می یابد.
با وجود رعایت این مسائل و استفاده از این پوشش ها همچنان سدهای باطله کشور ما و بسیاری از نقاط جهان غیر اصولی و مشکل ساز است. به طور کلی و در بسیاری از کشورها به دلیل مشکلات احتمالی که در اثر تخریب سد باطله ایجاد می گردد و مسائل پیرامون آن، احداث این سدها ممنوع می باشد. برخی از سدهای باطله قدیمی در جهان وجود دارند که بسته شده و به تدریج وضعیتی باثباتی به خود می‌گیرند. کم و بیش هم می‌توان سدهایی یافت که با طبیعت اطراف خود تلفیق می‌شوند. برخی نیز معتقدند سدهای باطله، سازه‌های بسیار پیچیده‌ای هستند که نمی‌توان برای آنها مقررات از پیش تدوین شده‌ای نوشت و این موضوع، کار را دشوارتر می‌کند.