ارزیابی تأثیر افت سطح ایستابی بر ناپایداری و تخریب اسکرین‌‌های چاه‌‌های آب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد/ هیدروژئولوژی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 کارشناس ارشد/ زمین‌شناسی مهندسی، مهندسین مشاور سازه‌پردازی ایران، تهران، ایران

3 دکترای /هیدروژئولوژی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.

4 دکترای/ زمین‌شناسی مهندسی، مهندسین مشاور سازه‌پردازی ایران، تهران، ایران.

5 کارشناس ارشد/ زمین‌شناسی اقتصادی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.

چکیده

با افت سطح آب زیرزمینی، تنش موثر عمودی وارده بر لوله‌های جدار چاه (σ'V) افزایش یافته و به همراه آن تنش موثر افقی (σ'h) نیز افزایش می‌یابد که این افزایش تنش به لوله‌های جدار چاه‌های آب و اسکرین‌ها نیرو وارد نموده و می‌تواند موجب تخریب و گسیختگی لوله‌های جدار شود. در این تحقیق به بررسی نقش افت سطح ایستابی در افزایش تنش‌های وارده بر لوله‌‌های جدار و اسکرین‌های چاه‌های آب پرداخته شده است. در بررسی مقاومت تسلیم لوله‌‌های جدار و اسکرین‌ها و تلفیق محاسبات با مقادیر تنش‌های وارده از سفره به لوله‌‌ها، مشخص گردید که با افزایش افت سطح ایستابی به تدریج تنش‌های وارده بیشتر شده و در افت‌های بحرانی می‌تواند موجب تخریب لوله‌‌های جدار و اسکرین‌ها گردد. همچنین در این تحقیق نقش قطر، ضخامت و تعداد شکافها بر مقاومت اسکرین‌ها ارزیابی شده است. با توجه به نتایج این تحقیق، پیشنهاد می‌گردد که در دشت‌های مسئله‌دار که آمار تخریب‌‌ها بالا بوده و افت سطح ایستابی زیادی دارند، برای افزایش مقاومت لوله‌‌ها، تا حد ممکن از لوله‌‌های جدار با قطر کمتر، ضخامت بیشتر ولی تعداد شکاف اسکرین‌‌های بیشتر و ضخامت فیلترپک بزرگتر استفاده گردد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Impact of the Groundwater Drawdown on The Instability and Deterioration of Water Well Screens

نویسندگان [English]

  • M.R Ghafouri 1
  • A Shamohammadi 2
  • G.A Kazemi 3
  • K Moradi Harsini 4
  • H Sharafi 5
1 M.sc.in Hydrogeology, Shahrood University, Iran
2 Msc in Engineering Geology, Sazeh Pardazi Iran Consulting Engineering Co, Tehran, Iran.
3 Ph.D in Hydrogeology, Shahrood University of Technology, Dep of Geosciences, Shahrood, Iran
4 Ph.D in Engineering Geology, Sazeh Pardazi Iran Consulting Engineering Co, Tehran, Iran
5 M.sc. in Economic Geology, Kharazmi University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Vertical effective stress (σ'V) as well as horizontal effective stress (σ'h) are increased when groundwater levels declines. This in turn increases the stresses on the water well casings and screens resulted in deteriorated and ruptured casing/screens. In this research, the impact of water level drawdown on the increasing stresses on the water well casings is investigated. By studying yield strength of casings and screens, and the stresses imposed by the aquifer materials on them, it has been found that the stresses gradually increases during water table drawdown. Critical drawdowns can even destroy and break the casings/screens. The effect of diameter, thickness, and the slot specifications of  the  screens on  their strength has also been assessed in this study. Based on the results, it is a worthwhile practice to use small diameter, thick casings/screens, with large number of slots, and thick filter packs for the problematic plains; plains with a high rate of well destructions.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • effective stress
  • Pore water pressure
  • Yield strength
  • Water well deterioration
  • Water casing

ابراهیمی لویه ع (1387) بهره‌برداری بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و پیامدهای آن، مطالعه موردی: دشت رفسنجان. تحقیقات منابع آب ایران، سال 4، شماره 3: 79-76.

احمدی عامله ع (1384) گزارش بررسی عوامل مؤثر بر پارگی و انحراف لوله‌‌های جدار چاه‌ها در دشت روانسر ـ سنجابی کرمانشاه. شرکت سهامی آب منطقه‌ای غرب.

اصغری مقدم ا، افزون م (1374) مطالعه علل تخریب ساختمان چاه‌‌های آب در حوضه آبریز تلخه رود، استان آذربایجان شرقی. مجموعه مقالات دومین همایش زمین شناسی ایران.

افشار س، غفوری م، لشکری پور غ، موسوی مداح س م (1389) بررسی چگونگی نشست زمین و تخریب لوله‌‌های جدار چاه‌های آب در شمال غرب دشت مشهد. سیزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران.

آل‌خمیس ر، کریمی‌نسب س، آریانا ف (1385) تأثیر نشست حاصل از تخلیه آب زیرزمینی بر تخریب لوله‌ جدار. آب و فاضلاب، شماره 60: 88-77.

داس ب ا (1941) اصول مهندسی ژئوتکنیک، طاحونی ش، (مترجم)، مؤسسه انتشارات پارس‌آئین، جلد اول، ویرایش دوم، 831 صفحه.

شاهی دشت ع، عباس‌نژاد ا (1389) ارزیابی اثرات زیست محیطی تخلیه سفره آب زیرزمینی دشت جیرفت و پیش‌بینی شرایط در آینده. تحقیقات منابع آب ایران، سال 7، شماره 1: 81-77.

غفوری م (1389) گزارش مطالعات بررسی علل تخریب و ناپایداری چاه‌های آب دشت شبستر. جهــاد دانشگاهـی واحـد صنعتی امیر‌کبیر، ویرایش دوم، اسفند 89.

غفوری م، کاظمی غ ع، سمیعی ع، حشمتی س، شکریان د (1389) بررسی علل تخریب و ناپایداری چاه‌‌های آب دشت شبستـر، آذربایجان شرقی. نخستین کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی منابع آب ایران، کرمانشاه.

غفوری م، موسوی مداح س م (1389) بررسی اثرات نشست زمین بر گسیختگی لوله‌‌های جدار چاه‌های آب در دشت مشهد و ارائه راهکار‌های مناسب. پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران.

کیومرثی ک (1381) مدل‌بندی نشست زمین در اطراف یک چاه پمپاژ به کمک روش اجزاء محدود. پایان نامه کارشناسی ارشد عمران، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

Ajalloeian R and Bahadoran B (1998) Ground subsidence due to percolating and pumping water (case studies in Iran). In: Proc. The 19th Asian Conference on Remote Sensing, Manila.

Bell FG (1987) Subsidence, Ground Engineer's Reference Book, 1st edition, Butterworths and Co. Publishers.

Blackwell IM, Howsam P and Walker MJ (1995) Borehole performance in alluvial aquifers: particulate damage. Journal of Eng Geol 28:151–162.

Booker JR, Small JC and Carter JP (1985) Prediction of subsidence caused by pumping of groundwater. Proc. 21st the IAHR congress, Melbourne, Australia: 130-134.

Bradford SA, Simunek J, Bettahar M, Tadassa YF, Van Genuchten MT and Yates SR (2005) Straining of colloids at textural interfaces. Water Resour Res 41:W10404.

Breedveld R, Van Beek K and Doedens G (2007) Towards a clogging free well field Tullen’t Waal (Vitens MN), Abstraction wells of the future (in Dutch). H2O 40(2): 48–50.

Carillo N (1984) Influence of artesian wells on the sinking of Mexico City. Proc. 2nd Int. Conf. Soil Mech. Foundation Eng, Rotterdam 3: 156-159.

Driscoll F (1986) Groundwater and Wells, Johnson Division, St. Paul, Minnesota.

Hunt RE (1984) Geotechnical Engineering Investigation Manual, McGaw Hill.

Juhász M, Balemans M and Jansen C (2004) Better understanding in well clogging by flow measurements and high frequent potential measurements (in Dutch). H2O 37(17): 29–31.

Larson KJ, Barasaoslu H and Mariño MA (2001) Prediction of optimal safe groundwater yield and land subsidence in the Los Banos-Kettleman City area, California, using a calibrated numerical simulation model. Journal of Hydrology; 242, 79–102.

Lofgren BE (1979) Changes in aquifer-system properties with ground water depletion. In: Proc. International Conference on Evaluation and Prediction of Land Subsidence, Pensacola, American Society of Civil Engineers: 26- 46.

Mousavi SM, Shamsai A, EI Naggar MH and Khamehchian M (2001) A GPS-based monitoring program of land subsidence due to groundwater withdrawal in Iran. J. Civ. Eng. 28(3); 452-464.

Roscoe Moss Company (1989) Handbook of Groundwater Developmen, 2nd Ed., John Wiley & Sons, New York.

Rudolph DL and Frind EO (1991) Hydraulic response of highly compressible aquitards during consolidation. Water Resources Research 27 (1):17–30.

Timoshenko SP (1983) History of Strength of Materials. Dover Publications, 452 pages, ISBN: 0486611876.

Van Beek K, Breedveld R and Stuyfzand P (2009) Prevention of two types of well clogging. Journal of Am Water Works Assoc 101(4): 125–134.