قناة البطانة: الغرض والعوائق والأنواع والاختيار

اقرأ هذه المقالة للتعرف على الغرض ، والعيوب ، والاقتصاد ، وأنواع واختيار بطانة القناة.

الغرض من قناة بطانة:

تنفيذ نظام الري الذي يشمل نظام توزيع واسع هو اقتراح مكلف. ومن ثم فمن الضروري للغاية ضمان عدم وقوع خسائر كبيرة أثناء النقل بسبب تسربها. لكن من الناحية العملية ، يحدث فقدان كبير للمياه بسبب تسرب المياه في القنوات الترابية. هذه الخسارة لا يمكن تجنبها ما لم تكن القناة مبطنة. ويقال إن قناة الري تكون مبطنة عندما يتم حماية سرير وجانبي المقطع العرضي للقناة بمواد غير منفذة أو غير منفذة إلى حد ما وذات قوة كافية.

وبالتالي فإن الهدف الرئيسي المتمثل في تبطين قنوات الري بمواد غير منفذة هو وقف التسرب ، وبالتالي توفير مياه ري قيمة. عندما تصطف القناة ، يمكن قيادة منطقة إضافية كبيرة بمساعدة الادخار الناتج عن تبطين القنوات.

عندما تكون القناة مبطنة ، يمكن بناء القناة إلى مقطع عرضي أصغر بكثير من مقطع غير مائل حيث لا يوجد عمليا أي خسارة في القنوات المبطنة بسبب تسرب المياه. تم تحسين حالة القناة أيضًا كثيرًا ونتيجة لذلك تتطلب صيانة أقل.

وقد أظهرت التجربة أن القنوات المبطنة تقوم بفحص قطع المياه في المناطق المجاورة للقنوات. كما يمكن اصطفاف القنوات القائمة ، ولكن عندئذ قد توقف أعمال البناء إمدادات الري. لا تحتاج القناة في متناول اليد إلى البطانة. السبب الواضح هو عدم تسرب الماء المنبعث بالكامل. يعود إلى النهر.

ومع ذلك ، في بعض الأحيان قد يصبح من الضروري ربط القناة في متناول الرأس أيضًا. ثم يصبح الحفاظ على القناة مشكلة مهمة حيث أن منسوب المياه الموجود في الرأس يصل عادةً إلى أعلى ، وقد يؤدي الماء خلف البطانة إلى خلق ظروف غير مستقرة. إن تبطين قناة الري الحالية أو المقترحة مبرر اقتصادياً عندما يمكن استرداد تكلفة البطانة من الفوائد النقدية المتزايدة في فترة قصيرة إلى حد معقول.

عيوب قناة البطانة:

على الرغم من أن الفوائد المستمدة من القناة المبطنة كبيرة جدًا ، إلا أن هناك بعض العيوب أيضًا.

هم ما يلي:

أنا. وبمجرد تلف البطانة ، يصعب إصلاحها.

ثانيا. يتم بناء القنوات المبطنة دون الحواجز. من المحتمل أن تسقط المركبات المتحركة والمشاة والحيوانات في القناة مباشرة في غياب سواتر السلامة.

ثالثا. القناة المبطنة هي هيكل دائم وبالتالي يصعب تغيير المنافذ في كثير من الأحيان.

د. لا يمكن وضع بطانة القناة إلا بعد تكبد نفقات باهظة.

اقتصاديات قناة البطانة:

على الرغم من أن البطانة تتميز بميزاتها إلى حد ما ، فإن تكلفة القناة المبطنة تبلغ 2 إلى 2.5 مرة بقدر تكلفة القناة غير المائلة. وبالتالي ، فمن الضروري للغاية التأكد قبل أن تبتعد القناة من أن التكلفة المتكبدة على البطانة يمكن استردادها خلال فترة حياة القناة. عند النظر في اقتصاديات قناة القناة ، من الضروري تقييم الفائدة الفعلية وتعويضهم عن تكلفة البطانة.

إذا تجاوزت قيمة المنافع السنوية التكلفة السنوية للبطانة ، فيمكن اعتبار بناء قناة القناة استثمارًا جيدًا. يمكن اعتبار الفوائد غير المباشرة كإضافة إضافية للادخار التي ستوفر اقتصادًا سليمًا لمشروع خطي.

تشمل التكلفة السنوية لبطانة القناة ما يلي:

أنا. رسوم فائدة سنوية على متوسط الاستثمار خلال فترة حياة البطانة.

ثانيا. التغيرات السنوية في الاستهلاك.

سمح

P تكون التكلفة الأولى للبطانة لكل كيلومتر مربع هي سعر الفائدة

n هي العمر الإنتاجي المقدر للقناة في السنوات (قبل تجديد القناة مطلوب)

د يكون الاستهلاك السنوي

أنا متوسط رسوم الفائدة السنوية.

ثم

رسم الإهلاك السنوي ، d = P / n = التكلفة الأولى / الحياة المفيدة

متوسط سعر الفائدة السنوي ، i = P / 2. r = متوسط التكلفة x معدل الفائدة

والسبب الواضح لأخذ متوسط التكلفة هو تخفيض التكلفة الأولى كل عام بسبب عملية خصم الاستهلاك. سيكون انخفاض التكلفة كل عام مساويًا لرسوم الاستهلاك السنوية.

ثم متوسط التكلفة السنوية للبطانة لكل كيلومتر هو

d + i = P / n + P / 2. ص .................................... (1)

الفوائد السنوية المستمدة بالفعل من خلال تبطين القناة تشمل:

أنا. الادخار في خسارة تسرب

ثانيا. الادخار في تكاليف الصيانة والتشغيل

ثالثا. فوائد إضافية أخرى.

سمح

(أ) يكون الادخار في خسارة النزف لكل كيلومتر على طول القناة B المبطنة يكون الادخار في الصيانة وتكلفة التشغيل لكل كيلومتر مربع C هي المزايا الإضافية.

ثم مجموع الفوائد السنوية لكل كيلومتر = A + B + C .................... (2)

للتبرير الاقتصادي يجب أن تكون الفوائد السنوية في (2) أكثر من التكلفة السنوية بما فيه الكفاية في (1).

يمكن أن نذكر هنا بشكل خاص أنه إذا تم التخطيط لبطانة قبل إنشاء القناة ، فستكون عملية التوفير أكبر بكثير. وبالتالي بسبب زيادة المدخرات الإجمالية ، ينبغي ترجيح الحاجة إلى تبطين القناة بعناية جيدة مسبقاً وإذا لزم الأمر واعتبارها مناسبة ينبغي إدراجها في برنامج البناء الأصلي.

أنواع البطانة:

يمكن جعل القنوات للماء إلى حد ما عن طريق تبطين قسم القناة بمواد مختلفة. المواد المستخدمة بشكل شائع للبطانة هي الاسمنت ، الطوب ، الطين الطيني ، الكتل الحجرية ، كربونات الصوديوم ، الأسفلت وزيوت الطرق. أنواع مختلفة من بطانات تختلف في التكلفة الأولى ، إجراءات البناء.

بطانة الأسمنت الخرسانية:

هناك أنواع مختلفة من البطانة التي يتم فيها استخدام الأسمنت لبطانة القناة. هذا المصطلح محجوز إما لخرسانة بلاستيكي عادي أو مقوى مصنوعة من الأسمنت ، الركام الخشن والماء الناعم والماء. وقد أظهرت التجربة أن هذا النوع من البطانة متين للغاية. وهي قادرة على تقليل الخسائر الناجمة عن التسرب بحوالي 90 إلى 95 في المائة. لا يمكن ذكر أي قاعدة عامة لتحديد سمك البطانات الخرسانية.

ومع ذلك ، ينبغي اعتماد سمك مناسب للبطانة لتلبية اثنين من المتطلبات الأساسية ، وهي:

أنا. ضيق المياه ، و

ثانيا. قوة هيكلية كافية لمقاومة التكسير.

وقد ثبت من خلال التجربة أنه بالنسبة للقنوات الصغيرة فإن البطانة الإسمنتية البسيطة بسماكة 4 إلى 6 سم مرضية. في حين يمكن توفير البطانات الكبيرة حتى سماكة 15 سم.

لتخفيف قناة مختلف القوات غير المدققة ، من الضروري الحد من المنحدرات الجانبية. يجب أن تكون المنحدرات التي تم تبنيها بحيث لا يتم تجاوز زاوية الرواية الداخلية للردم. بعد ذلك ، سيكون الردم ثابتًا ولن يمارس أي ضغط على البطانة. وبالتالي فإن المنحدرات الجانبية تقتصر على نطاق من 1.25: 1 إلى 1.5: 1. في بعض الأحيان قد يتم استخدام المنحدرات الجانبية مثل الحاد 1: 1.

يوضح الشكل 10.1 تفاصيل بطانة الخرسانة.

بناء بطانة خرسانية:

المرحلة الأولى في بناء البطانة الخرسانية هي إعداد الصف الثانوي. يجب أن تكون الدرجة الفرعية بترتيبها مسامية بدرجة كافية للسماح بالصرف.

عندما تتكون الطبقة الفرعية من التربة مثل الطين الذي تحدث فيه تغيرات كبيرة في الحجم بسبب الرطوبة يصبح من الضروري التحكم في محتوى الرطوبة في التربة.

يجب أن تكون الطبقة الفرعية الثانية مدمجة بشكل كاف. عندما توضع البطانة على سطح أرضي منخفض في تربة غير مضطربة لا داعي للضغط. لكن عندما يتم ملء القناة ، تحتاج البنوك إلى الضغط. يمكن أن يتم الدمك بنجاح في أفضل محتوى رطوبة باستخدام أسطوانة الأغنام.

من الملاحظ أنه عندما يتم وضع الخرسانة على الطبقة السطحية مباشرة فإن الطبقة السطحية تمتص الماء من الخرسانة. ونتيجة لذلك ، تصبح الخرسانة ضعيفة بسبب نقص الرطوبة. ثم المعالجة ليست مرضية وتصبح الخرسانة مسامية.

من الواضح أنه من الضروري جداً أن نرى أنه عندما تكون التربة الأرضية مصنوعة من تربة جافة جداً ، يجب أن تكون مبللة بما فيه الكفاية قبل وضع الخرسانة. حتى هذا لا يكفي في كثير من الحالات. ثم يتم استخدام أساليب أخرى أيضا كمكمل.

(أ) وضع طبقة أساسية من 1: 4 ملاط رمل أسمنتي:

يمكن تطبيق الملاط للرمل الأسمنتي 1: 4 على الطبقة السطحية لإعطاء طبقة قاعدية بسمك 3 مم. يتم وضع هذا الطين بشكل عام قبل بضع ساعات من وضع الخرسانة.

(ب) نشر ورق الزيت على الطبقة الأساسية:

قبل وضع ورقة النفط ملموسة تنتشر على الطبقة التحتية. لقد كان من ذوي الخبرة أنه يعطي نتائج جيدة.

(ج) رش النفط الخام على الطبقة الأساسية:

قبل وضع النفط الخام ملموسة قد رش على subgrade لإعطاء طلاء جيد.

(د) تطبيق 1: 6 جص أسمنتى على الطبقة الأساسية:

في البداية يتم لصق الطبقة الجصية مع الجص الأسمنتي 1: 6 قبل وضع الخرسانة. ليس من الضروري جعل سطح الجبس سلسًا. لقد تم تجربة أن طريقة تطبيق الملاط الرمل الأسمنتي هي الأرخص. المرحلة الثانية في بناء البطانة هي وضع الخرسانة الفعلي. يمكن أن يتم خلط الخرسانة في الموقع أو في مصنع الخلط و الخلط المركزي. قد يكون نسبة Z للخرسانة 1: 3: 6 أو 1: 5: 6 أو 1: 4: 8 حسب المتطلبات.

يمكن وضع الخرسانة باليد أو الآلات. عندما يتم استخدام أساليب اليد يتم إنشاء شكل العمل المؤقت ووضعها بشكل عابر عبر القناة. يجب أن يكون حجم العمل بالنموذج مساويًا لحجم الكتل التي سيتم توفيرها. وضعت عموما كتل بالتناوب. يجب أن يكون الفاصل الزمني بين مكانين متجاورين حوالي 7 أيام.

عن طريق القنوات يمكن وضع الخرسانة باستخدام الآلات. تسافر الآلات على القضبان. وضعت القضبان على ضفاف القناة. ويمكن أيضا أن تتم عملية التمسك للصف الثانوي بمساعدة آلة تسير على نفس القضبان.

المرحلة الثالثة هي علاج الخرسانة وهي ذات أهمية كبيرة. يمكن تحقيق المعالجة الصحيحة بطريقتين. أولا عن طريق تغطية البطانة الطازجة مع الأرض الرطبة. ثانياً ، يمكن أن تبقى الخرسانة مبللة باستمرار لمدة 5 أيام. في القنوات الكبيرة ، على السلالم الجانبية يتم توفير سلالم في فترات زمنية مناسبة على طول القنوات المبطنة. سلم يخدم غرض مزدوج. أولا ، أنه يساعد أثناء التفتيش على القناة الجافة. ثانياً ، يوفر وسيلة سهلة للخروج من قناة الجري بأمان لسقط البشر.

يتم توفير سلالم على كلا البنكين يقول حوالي 250 إلى 300 متر على حدة. على اثنين من البنوك يتم ترتيبها بطريقة متداخلة. عندما تدخل القناة إلى أي مبنى تحت الأرض ، يتم توفير السلالم دائمًا حوالي 30 مترًا عند نقطة دخول القناة. يتكون السلم من قضبان فولاذية معتدلة مستديرة ناعمة ، ويتم إنشاء درجات السلم في بطانة القناة. المجلفن الصلب أو المجلفن بالفحم القاري بعد التثبيت لتجنب الصدأ.

أنواع أخرى من البطانة باستخدام الاسمنت:

1. بطانة Shotcrete:

هو نوع من البطانة التي يتم فيها استخدام الملاط من الأسمنت البورتلاندي ، الرمل المعالج والمياه النقية بالهواء المضغوط من خلال الفتحات الموجودة على سطح الطبقة التحتية. عادة ما يتم استخدام خليط من الاسمنت والرمل (1: 4). يتم اطلاق النار على الملاط من الملاط الاسمنت هاون في الطبقة التحتية ، وبالتالي يسمى هذا النوع من البطانة المرشوشة.

يختلف سمك هذا النوع من البطانة بشكل عام من 2.5 سم إلى 6 سم. هذا النوع من البطانة يعطي معدل عمل جيد بغض النظر عن طبيعة أو حالة subgrade. وهو يعمل بنفس القدر بنجاح على الأسطح غير المتجانسة أو غير المتساوية أو المتشققة.

صحيح بالطبع أنه بالنسبة للأسطح غير المنتظمة والمتشققة ، فإن الكمية المطلوبة هي أكثر. هذا النوع غني بالأسمنت ومن ثم فتكلفته مرتفعة. المعالجة المرضية للخرسانة المرشوشة هي شرط مهم جدا للبطانة الناجحة. تم العثور على هذا النوع من البطانات الأكثر نجاحًا.

2. بطانة الخرسانة سابقة الصب:

تم بناء هذا النوع من البطانات مع ألواح خرسانية مسبقة الصب. يتم تصنيع الألواح في مكان مركزي مناسب. ويمكن بعد ذلك أخذ الألواح إلى الموقع في وقت البناء. يجب أن يكون حجم البلاطة الخرسانية بحيث يمكن التعامل معها من قبل رجل واحد أو اثنين. قد يكون الحجم 50 سم × 30 سم. قد تتراوح سماكة البلاطة من 5 إلى 6.5 سم. يتم تصنيع الكتل ببعض الترتيب المتشابك في الأطراف.

توفير وصلة مناسبة يضمن استمرارية البطانة. ثم توضع الألواح على طبقة تحتية مضغوطة بشكل جيد. يتم إغلاق المفاصل بعد ذلك باستخدام ملاط الإسفلت أو الأسمنت لمنع التسرب.

3. بطانة هاون الاسمنت:

في هذا النوع من البطانة من الضروري جدًا الحصول على رمل متدرج جيدًا. يجب أن يتراوح الرمل من غرامة إلى خشن لتلبية متطلبات المتانة والمظهر. كمية الأسمنت المطلوبة أكثر وبالتالي التكلفة أكثر. قد يختلف سمك هذا النوع من البطانة من 9 مم إلى 38 ملم. طريقة البناء مماثلة لتلك التي من بطانة ملموسة.

هذا النوع ليس متينًا ، وبالتالي يمكن استخدامه فقط مع بعض المواد الواقية الأخرى. لإعطاء مثال على ذلك قد تكون محصورة بين طبقتين من الطوب عندما تستخدم لاحقا كمواد بطانة. وقد ثبت أن طبقة الملاط الأسمنت بسمك 25 مم تقلل من التسرب بحوالي 75 في المائة.

4. بطانة الاسمنت التربة:

في بعض الأحيان ، يمكن خلط الأسمنت بالماء والتربة المتاحة محليًا. يجب تحليل التربة قبل استخدامها في المختبرات بإجراء اختبارات متعددة. يتم خلط التربة المائية والاسمنت للحصول على خليط عملي. بعد توزيع هذا الخليط على الطبقة التحتية ، يتم ضغطه لتحقيق أقصى كثافة. يمكن بناء هذا النوع من البطانة باستخدام خلاط متنقل مع شكل زلة. لقد تم تجربة أن هذا النوع من البطانة يمكن بناؤه بسرعة ولديه تكلفة منخفضة.

بطانة الطوب:

ويقال إن القناة مبطنة بالطوب عندما يتم حماية الجانبين والسرير بالطوب المطرز في الملاط الأسمنتي.

لقد تم اختبار أن بطانة الطوب عموما تفشل بسبب:

(أ) إراقة الماء:

يمكن التحقق من ذلك من خلال توفير مساحة كافية.

(ب) تسوية ضعف المستوى الفرعى:

قد يتم منعه عن طريق إعطاء الضغط الكافي للملء الخلفي.

(ج) ضغط الماء خلف البطانة:

قد يتم منع فشل البطانة عن طريق توفير نظام تصريف مصمم بشكل مناسب في البنوك.

لجعل البطانة ناجحة يمكن بناء البطانة من طبقتين من الطوب وضعت شقة في المونة. وضعت الطبقة الأولى على طبقة 12 مم من هاون الاسمنت 1: 6. هذه الطبقة السميكة بسمك 12 مم من الاسمنت تنتشر على الطبقة التحتية المدمجة والمبللة.

ثم في الجزء العلوي من الطبقة الأولى من الطوب ، يتم إعطاء طبقة 12 ملم من هاون إسمنت 1: 3. يسمح لعلاج لمدة يومين. وأخيراً وضعت الطبقة الثانية من الطوب في المونة على القمة. وهكذا يتم وضع طبقة من المونة الاسمنتية الغنية (12: 1) بطول 12 ملم بين طبقتين من الطوب ، وهذه الطبقة مسؤولة فعلاً عن جعل البطانة مانعة للماء عملياً.

حجم الطوب المستخدم عموما هو 30 سم × 15 سم × 6.5 سم. ومع ذلك ، فإن هذا الحجم من الطوب ليست قياسية. لإعطاء ثبات إضافي للبطانة ، يمكن تعزيز البناء باستخدام قضبان فولاذية معتدلة. يتم وضع هذا الفولاذ المقوى بشكل عام في طبقة الملاط الأسمنت المحصورة بين طبقتين من الطوب.

يجب أن يتم تصنيع الطوب المستخدم للبطانة مع أرضية جيدة. والأرض الجيدة هي التربة التي تحتوي على حوالي 10 إلى 20 في المائة من الطين ، وفيها تقل نسبة كربونات الكالسيوم عن 2 في المائة ولا يزيد محتوى الملح عن 0.3 في المائة. يجب ترطيب الطوب جيدا بالماء قبل الاستخدام.

وقد تم بنجاح لبنة لبنة على قنوات مختلفة في البنجاب ، على سبيل المثال ، قناة هافيلي وقناة Bhakra. قناة Sarda في ولاية أوتار براديش تصطف أيضا بالطوب. بطانة قناة هافيلي تضررت في العديد من الأماكن في غضون عام بعد إنشائها. وكان السبب الرئيسي للفشل هو أن البطانة لم يتم تصميمها وبناءها لتلبية متطلبات السلامة بشكل صارم. (كان الدمج غير اللائق ، والمواد المعيبة ، وعدم كفاية الحشوة الكافية هي الأسباب الرئيسية).

أنواع متنوعة من بطانة القنوات:

(ط) بطانة عازلة من الطين:

يمكن أيضا أن تكون القناة مبطنة مع بركة طينية. يعتبر الطين المصنوع من الطين غير قابل للنفاذ إلى حد ما عند تعشيقه جيدًا وتشبعه بالماء. يمكن وضعها على الطبقة التحتية لتشكيل طلاء مقاوم للماء. ثم يتم حماية الطبقة السميكة من الطين الطيني بطبقة 30 سم من التربة الطرية. وقد لوحظ أنه يمنع فقدان نسبة 80٪.

(2) البطانة مع الحجر البناء:

تم بناء هذا النوع من البطانات مع كتل حجرية ملبسة في الهاون. الحجارة يرتدي بشكل صحيح غير متوفرة في الطبيعة. تلبس كتل حجرية غير منتظمة وتكسر حسب المتطلبات. يجعل هذا النوع مكلفة. عندما تستخدم أحجار متشابهة تقريبا للبطانة ، فإن السطح يصبح خشناً مما قد يضع الكثير من المقاومة عند مستوى منخفض. من الناحية الفنية فإن معامل البوغوثية سيكون أعلى. وبالتالي فإن البطانة الحجرية تقتصر على الحالة التي لا يكون فيها فقدان الرأس أحد الاعتبارات المهمة ، حيث تتوفر الأحجار بتكلفة معتدلة.

(3) البطانة البلاستيكية:

كما أن استخدام التقنية الحديثة من البلاستيك في بطانة القناة يحمل وعدا جيدا.

هناك ثلاثة أنواع من الأغشية البلاستيكية المستخدمة في بطانة القنوات ، وهي:

أنا. بولي اثيلين منخفض الكثافة (LDPE)

ثانيا. بوليثين عالي الكثافة الجزيئي (HM) ؛ و

ثالثا. كلوريد البوليفينيل (PVC)

يوفر البلاستيك كمواد لبطانة القناة مميزات مميزة معينة مثل الوزن الضئيل ، سهل في المناولة ، الانتشار والنقل ، محصن ضد العمل الكيميائي والبناء السريع. ينتشر الفيلم البلاستيكي على الطبقة التحتية المحضرة للقناة. لترسيخ الغشاء على خنادق V البنوك يتم توفيرها. ثم يتم تغطية الفيلم مع غطاء التربة واقية.

تتوفر الأفلام البلاستيكية مثل القماش بعرض 3 أمتار. تختلف سماكة الغشاء البلاستيكي وفقا لجودته ، على سبيل المثال ، يتم استخدام خواص LDPE ، HM و PVC بسماكات 250 و 100 و 15 ميكرون على التوالي. يمكن لحام الألواح البلاستيكية معا في الموقع لزيادة العرض. وستؤدى عوامل مثل التكلفة الرأسمالية الأولية وتكلفة التركيب وفعالية البطانة البلاستيكية إلى قطع شوط كبير في تقليل فقد المياه في نظام نقل المياه.

اختيار نوع البطانة:

ينبغي أن يستند اختيار نوع معين من البطانات إلى الاعتبارات التالية:

1. النجاح الوظيفي:

يتم اصطف القنوات لمنع فقدان التسرب. من الواضح أنه يجب اختيار النوع الذي يعطي الحد الأقصى المطلوب لضيق المياه لقسم القناة.

2. النظر الاقتصادي:

من الضروري جداً التأكد من أن النوع المختار يكون كافياً لأن الفوائد المستمدة منه كافية لموازنة التكلفة السنوية للبطانة مع هامش آمن.

3. الاستقرار الهيكلي:

يجب أن يكون نوع البطانة المختارة قوياً بما فيه الكفاية لمقاومة القوى المدمرة. يجب أن يكون البطانة مرنًا بما فيه الكفاية للسماح بالتسوية المتوسطة للحياة الطبيعية دون تكسير.

4. الكفاءة الهيدروليكية:

يجب أن تعطي البطانة المختارة لمسة نهائية على السطح. إذا كان السطح قاسيًا فإن معامل البوغة سيكون مرتفعًا. يقلل من سرعة التدفق وبالتالي يتم تقليل قدرة التفريغ للقناة.