عوامل موثر بر انتخاب پوشش کانال آبیاری

اگرچه از نظر مهندسی «پوشش کانال» یک سازه بسیار ساده است اما به دلیل سرمایه گذاری بسیار زیاد و نیز نیاز به نیروی انسانی زیاد، انتخاب نوع و طراحی پوشش کانال باید با دقت بسیار زیاد و با در نظر گرفتن عوامل موثر انجام پذیرد.

• ویژگی‌های خاک

در صورت احداث کانال در مناطق دارای مصالح گچی یا رس‌های متورم شونده، انتخاب پوشش مناسب در این شرایط باید با دقت بسیار انجام پذیرد. در این‌گونه موارد به طور معمول پوشش انعطاف‌پذیر، مانند پوشش خاکی ضخیم و یا پوشش غشایی مدفون شده بسیار مناسب‌تر است.

در صورتی که تنها احداث کوتاهی از کانال در این اراضی در نظر باشد، ممکن است برداشت خاک نامناسب تا عمق مشخص و تعویض آن با شن یا با مصالح مناسب دیگر به عنوان لایه زیرین پوشش‌های سخت، الزامی و دارای مزیت نیز باشد. در غیر اینصورت شاید بهترین گزینه تغییر مسیر کانال باشد. تهیه نقشه خاک در این رابطه راهنمای خوبی برای انتخاب مسیر کانال است.

دانه‌بندی مصالح تشکیل دهنده اراضی که مسیر کانال در آنها واقع شده است، کمک شایانی به انتخاب نوع پوشش می کند. برای مثال، در صورتی که به دلیل خاکبرداری در مسیر کانال، مقادیر شن و ماسه به مقدار کافی در دسترس قرار گیرد یا در فاصله‌ای مناسب، حجم زیادی از این مصالح وجود داشته باشد، بهترین گزینه پوشش کانال، پوشش بتنی یا خاک- سیمان است. در صورتی که تراکم‌پذیری خاک‌ها زیاد باشد، گزینه پوشش خاکی متراکم شده باید بررسی شود و در جایی که خاک مسیر کانال از جنس شن و ماسه نبوده و نیز دارای تراکم‌پذیری زیادی نباشد، پوشش ممکن است به صورت غشای مدفون شده در نظر گرفته شود.

• توپوگرافی

ویژگی‌های توپوگرافی مسیر کانال، نقش مهمی در انتخاب نوع سامانه آبیاری ایفا می‌کنند. برای مثال، در یک منطقه با پستی و بلندی زیاد، انتخاب شبکه لوله زیر فشار زیاد، بهترین گزینه برای انتقال آب آبیاری (با وجود هزینه زیاد) است. در شرایط شیب کمتر، ولی در مناطق کوهستانی، لوله‌های کم‌فشار و ناوها همراه با کانال‌های سنگی و آجری مورد استفاده قرار می‌گیرند و در شرایط توپوگرافی کمی شیب‌دار یا مسطح، پوشش‌های خاکی یا غشای مدفون شده، گزینه‌های مناسب‌تری هستند. در صورت انتخاب مسیر کانال بر روی خطوط هم ارتفاع، پوشش‌های سخت توصیه می‌شوند. همچنین در مجاورت تپه‌ها با توجه به لزوم حداقل کردن سطح مقطع کانال و افزایش شیب کف کانال، کانال بتنی با مقطع مستطیلی (ناو زمینی) توصیه می‌شود.

• سطح آب زیرزمینی

در شرایطی که سطح آب زیر‌زمینی از کف کانال بالاتر باشد در صورت تخلیه کانال، فشار آب هیدرواستاتیکی خارجی بر روی پوشش کانال وجود دارد و اگر این فشار با وزن پوشش و یا خواص ارتجاعی آن کنترل نشود، باید از شبکه زهکشی زیر پوشش کانال‌ها برای تخلیه آب استفاده شود. در شرایط آب و هوایی سرد در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالاست، به دلیل احتمال یخ‌زدگی و گسترش آن، امکان ایجاد ترک در پوشش کانال در زمان خالی بودن کانال بسیار زیاد است. احداث سیستم زهکشی زیر پوشش در شرایطی که خاک بستر از نوع غیر متعارف (‌خاک‌های متورم‌شونده گچی، وگرا) باشد، برای هدایت آب نفوذی، جلوگیری از تماس طولانی آب با بستر و در نتیجه، ممانعت از تخریب پوشش، به عنوان بخشی از تمهیدات ایمنی کانال به کار گرفته می‌شود.

• کاربری اراضی و سامانه‌های آبیاری

در مناطق شهری که ارزش اراضی زیاد است، احداث شبکه لوله مدفون شده، ناوهای زمینی و یا کانال‌های دارای پوشش سخت با شیب‌های تند، گزینه مناسب به منظور انتقال آب هستند. این مسئله زمانی اهمیت می‌یابد که توسعه اراضی کشاورزی و بهبود سیستم‌های آبیاری در الویت قرار می‌گیرد و در نتیجه طول کانال‌ها بیشتر و دبی مورد نیاز افزایش می‌یابد. در این شرایط، پوشش‌های سخت موجب می‌شوند که از بین رفتن اراضی به حداقل برسد. در این حالت همچنین امکان کنترل بهتر آب در سیستم‌های تحویل چرخشی نیز میسر خواهد بود.

• بهره‌برداری و نگهداری

در سیستم‌های آبیاری که جریان آب در کانال به طور مداوم قطع و وصل می‌شود، کانال‌‌های پوشش نشده به همراه کانال‌های با پوشش غشایی به عملیات نگهداری بیشتر نیاز دارند و در شرایطی که هزینه کارگر زیاد باشد، افزایش هزینه‌های نگهداری با افزایش ناشی از هزینه‌های پوشش برابری می‌کند.

• آب‌بندی

در صورتی که ارزش آب زیاد و مقدار نشت نیز قابل توجه باشد، می‌توان از لایه پلاستیک نازک، لایه ژئوممبران یا غشای لاستیکی در زیر پوشش بتنی معمولی استفاده کرد. بر اساس گزارش موجود، استفاده از این پوشش اضافی در یک پروژه، موجب کاهش نشت به مقدار ۹۵ درصد نسبت به شرایط بدون پوشش شد. بنابراین در صورتی که طول عمر مفید این پوشش زیاد باشد، صرفه‌جویی به عمل آمده در آب ممکن است پوشش کانال را از نظر اقتصادی توجیه کند.

• طول عمر مفید

طول عمر مفید پوشش کانال به نوع پوشش، کیفیت مصالح مورد استفاده، کیفیت و دقت در نصب آن، شرایط آب و هوایی و شرایط بهره‌برداری و نگهداری از کانال بستگی دارد. در شرایط عادی عمر مفید پوشش‌های بتنی، حدود ۴۰ سال و در برخی کشورها برای ارزیابی اقتصادی ۵۰ سال در نظر گرقته شده است. طول عمر کانال سیمانی آجری با تعمیرات عادی سالیانه حدود ۲۰ سال و برای لوله‌های بتنی مدفون شده ۵۰ سال است. عمر مفید مخلوط آسفالت- رس با هزینه نگهداری ۱۰ درصد در هندوستان، ۵ سال برآورد شده است.

• دسترسی به مصالح ساختمانی

یکی از پارامترهای مهم در تعیین نوع پوشش، به ویژه پوشش بتنی، دسترسی آسان به مصالح مورد نیاز است. در غیر اینصورت هزینه حمل مصالح مورد نیاز در برخی مواقع هزینه‌های پوشش را به شدت افزایش داده و ممکن است، استفاده از نوع دیگری از پوشش اقتصادی‌تر باشد.

• دسترسی به نیروی کار انسانی و ماشین آلات

انتخاب نوع پوشش، به سهولت دسترسی به نیروی کار انسانی و ماشین‌آلات نیز بستگی دارد. در مناطقی که نیروی کار انسانی فراوان و ارزان است، باید نوعی از پوشش انتخاب شود که از نیروی انسانی بیشترین استفاده به عمل آید (برای مثال بلوک‌های بتنی). در صورتی که ضخامت خاک متراکم‌شونده اندک باشد، در کانال‌های کوچک و یا متوسط می‌‌توان با استفاده از نیروی انسانی خاک را متراکم کرد و در صورتی که ضخامت خاک از نیم‌متر بیشتر باشد، تجهیزات مکانیکی نظیر گریدر، بیل مکانیکی و غلطک را به کار گرفت. در صورتی که امکان دسترسی به این ماشین‌آلات وجود نداشته باشد، انتخاب پوشش آجری به جای پوشش خاکی ضخیم متراکم، اقتصادی‌تر خواهد بود.

نکته مهم دیگر تجربه پوشش‌های استفاده شده در منطقه است. در صورتی که در یک منطقه از مصالح معین برای پوشش کانال‌ها استفاده شده باشد، انتخاب آن پوشش دارای مزیت‌هایی، چون آشنایی مهندسان و کارگران با چگونگی اجرا، در دسترس بودن ابزار و ماشین‌آلات مورد نیاز برای اجرای پوشش، تجربه‌های بهره‌برداری و نگهداری و نیز تطبیق کانال‌های موجود و کانال‌های جدید با یکدیگر و نیز استفاده از اطلاعات فنی و اقتصادی برای افزایش دقت در طراحی پروژه است.

• هزینه‌ها و موارد اقتصادی

از دیدگاه نظری و با چشم‌پوشی از هزینه‌ها، باید اقتصادی‌ترین راه حل برای پوشش کانال انتخاب شود. در عمل، منابع مالی پروژه تعیین کننده لزوم پوشش و نیز نوع آن است. در صورتی که هزینه‌های اجرای پوشش از منابع مالی اختصاص یافته بیشتر شود (هر چند که طرح اقتصادی‌ترین نیز باشد)، می‌توان کل شبکه را با انتخاب یک گزینه ارزان پوشش‌دار کرد یا این که قسمتی از کانال را با پوشش انتخابی مناسب در مرحله اول اجرا و بقیه پوشش را پس از تامین اعتبار مالی مناسب در مراحل بعد اجرا کرد. انتخاب روش دوم به طول مدت زمان عدم استفاده از کانال در طول فصل زراعی نیز بستگی دارد.