ژئوممبران چیست؟

ژئوسنتتیک‌ها گروهی از مواد مصنوعی هستند که از مواد پلیمری ساخته می‌شوند. یکی از مشتقات مهم ژئوسنتتیک‌ها ژئوممبران‌ها هستند. از کاربردهای مهم ژئوممبران‌ها در کشاورزی، استفاده از آنها در پوشش کانال‌های انتقال آب، استخرهای ذخیره آب و حوضچه‌های پرورش ماهی ، جلبک و… را می‌توان نام برد. متداول‌ترین نوع ژئوممبران‌ها، ژئوممبران‌های HDPE با تراکم بالا و ژئوممبران‌ها با تراکم پایین نظیر LLDPE که بسیار انعطاف پذیر هستند.

ژئوممبران ورق‌های پلاستیکی غیر قابل نفوذی هستند که به عنوان یک عایق بسیار مقاوم و کم هزینه و با طول عمر زیاد در بسیاری از صنایع کاربرد دارند. این پوشش‌ها نسبت به پوشش بتنی بادوام تر هستند.

مزیت‌های کاربرد پوشش‌های ژئوممبران:

• استحکام زیاد
• نفوذ ناپذیری
• مقاومت در برابر سوراخ شدگی
• انعطاف پذیری زیاد

کاربردهای ژئوممبران در صنعت و کشاورزی

• پوشش کانال‌های آبرسانی، حوضچه‌ها و استخرها
• عایق بندی سازه‌های زیر زمینی در برابر نفوذ آب
• چاله‌های دفن زباله شهری و صنعتی
• ترمیم کانال‌های آب و رفع مشکل آب بندی
• ترمیم کف کانال‌ها

چاله‌های دفن زباله نفت و گاز

اکتشاف نفت و گاز به حفاری‌های گسترده نیاز دارد که باعث تولید مقادیر زیادی زباله می‌شود. این زباله‌ها باعث آلودگی محیط زیست می‌گردند. جهت رفع این مشکل چاله‌هایی برای ذخیره سازی این زباله‌ها ساخته می‌شود. به همین منظور، برای جلوگیری از نشت مواد و محافظت از خاک محلی در برابر آلاینده‌ها، این چاله‌ها را با ژئوممبران HDPE روکش می‌کنند.

پوشش استخرهای پرورش ماهی

از روکش‌های ژئوممبران انعطاف پذیر، غیرسمی‌و با دوام برای نگهداری و پرورش آبزیان استفاده می‌شود. در این سیستم غشای صاف ژئوممبران‌ها اجازه اتصال میکروارگانیسم به سطوح را نمی‌دهد. همچنین این سطوح به دم و باله ماهی‌ها و سایر آبزیان نیز آسیب نمی‌رساند. این سیستم به راحتی تمیز می‌شود و راندمان پمپ آب را نیز بهبود می‌بخشد.

سیستم تصفیه فاضلاب

در تاسیسات تصفیه فاضلاب ضروری است که سیستم در برابر عواملی مانند مواد شیمیایی، اسیدهای چرب آلی و روغن‌ها در زمان طولانی مقاوم باشد. عایق بندی و نصب ژئوممبران، سیستم‌های تصفیه فاضلاب را در مقابل عوامل و نیروهای خارجی محافظت می‌کند. از ژئوممبران‌ها جهت ساخت لا گون‌های تصفیه خانه فاضلاب نیز استفاده می‌شود.

صنعت پتروشیمی

تاسیسات ذخیره سازی در صنعت پتروشیمی‌حجم زیادی از مواد شیمیایی را در خود جای می‌دهند. جهت جلوگیری از نشت و خارج شدن مواد از داخل این مخازن از پوشش ژئوممبران استفاده می‌شود. این مواد مقاومت شیمیایی بالایی دارند، به همین جهت برای عایق کردن مخازن صنعت نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی‌کاربرد دارند.

صنایع معدن

کاربرد ژئوممبران در صنعت معدن منجر به استخراج بیشتر ذخایر از معادن می‌شود. در فرآیندهای جدید از مواد شیمیایی جهت شستشو و استخراج فلزات گران بها استفاده می‌شود. وجود پوشش‌های ژئوممبران از آلوده شدن خاک و آب‌های زیرزمینی توسط این مواد شیمیایی جلوگیری می‌کند.

پوشش کانال‌ها

کانال‌های آبیاری و مخازن ذخیره ی آب نقش مهمی‌در انتقال بهینه و تنظیم مصارف آب کشاورزی دارند. با توجه به روند افزایشی مصرف و محدودیت منابع آب، حفظ و کاهش تلفات آب از مخازن ذخیره و کانالهای انتقال آب، به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

کاهش تلفات آب علاوه بر افزایش راندمان ذخیره و انتقال آب، به کاهش زمان انتقال آب کمک نموده و ضمن افزایش تولیدات کشاورزی هزینه تولید را نیز کاهش می‌دهد. پوشش مناسب مخازن ذخیره ی آب و کانال‌های انتقال می‌تواند نقش موثری در افزایش بهره وری آب ایفا نماید. یکی از مصالح مرسوم در پوشش کانال‌های آبیاری و استخرها ژئوممبران‌ها است. ژئوممبران‌ها از لحاظ زمان اجرا و هزینه اجرایی نسبت به سایر مصالح برتری دارند. مقدار تلفات نشت آب در ژئوممبران‌ها 100 هزار برابر کمتر از رس و 10 هزار برابر کمتر از بتن است.

یکی از مصالح پوشش کانال‌های آبیاری و استخرها، ژئوممبران است که می‌تواند نقش مهمی‌در بهروری و کاهش هدر رفت آب داشته باشد.
استفاده از ژئوممبران در ایزولاسیون کانال آب

بررسی‌های رحیمی‌در سال 2011 نشان می‌دهد که مناسب ترین گزینه برای مقابله با زیرشویی در کانال‌های دشت مغان استفاده از پوشش ژئوممبران در زیر پوشش بتنی کانال‌های آبیاری است. پوشش‌های بتنی استخرها ممکن است بعد از گذشت مدت کوتاهی از اجرا به دلیل عوامل مختلفی نظیر ذوب، یخبندان و عوامل شیمیایی و مکانیکی دچار ترک خوردگی و تخریب شوند.

یکی از این روشهای کاهش تلفات نشت آب از مخازن ذخیره و استخرهای ذخیره آب به خصوص وقتی میزان نشت زیاد باشد، استفاده از ژئوممبران‌های پلیمری است . مطالعات رحیمی‌و قبادی نیا در کانال‌های آبیاری شهرستان داراب نشان می‌دهد که میزان متوسط نشت در کانال‌های فاقد پوشش مورد مطالعه 7/197 میلیمتر در روز بر مترمربع بوده که پس از اجرای پوشش بتنی به 3/16 میلیمتر در روز بر مترمربع کاهش می‌یابد.

موحدیان و عباسی در پژوهشی در سال 2014 در ارزیابی فنی و اقتصادی پوشش‌های ژئوسنتتیک در کانال‌ها و مخازن آب نتیجه گرفتند که در صورت طراحی صحیح و اجرای درست، پوشش‌های ژئوممبران در استخرها می‌توانند مقدار نشتی را تا حد زیادی کاهش دهند.

ارزیابی میزان نشت از یک استخر ذخیره ی آب کشاورزی با پوشش ژئوممبران نشان داد که مقدار نشت از استخر بتنی قدیمی‌که با ژئوممبران روباز پوشش شده است تا حد نسبتاً زیادی کنترل شده است.

در پژوهشی دیگری مقدار تلفات آب در 7 مورد از کانالهای انتقال آب در دشت‌های زاینده رود، کرمان و مغان، با پوشش ژئوممبران با مشخصات فنی یکسان از نوع ژئوممبران HDPE و طول عمر یکسان، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور میزان تلفات کل آب در استخرها به روش ورودی-خروجی تعیین گردید. نتایج این بررسی نشان داد که کانال‌های آبیاری با پوشش ژئوممبران با راندمان انتقال 99 درصد نسبت به پوشش بتنی با 79 درصد، از 20 درصد راندمان انتقال بیشتری برخوردار است.

بررسی‌های انجام شده توسط مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان نشان می‌دهد که جایگزینی پوشش ژئوممبران به جای بتن در استخرها و کانال‌های آبیاری می‌تواند منجر به 5800 برابر کاهش در تلفات نشت و حدود 70 درصد کاهش در هزینه اجرا شود.

از جنبه اقتصادی نیز هزینه پوشش ژئوممبران یک سوم هزینه پوشش بتنی است. در کل نتایج این پژوهش‌ها تأثیر قابل توجه کاربرد پوشش ژئوممبران در کنترل تلفات نشت آب از کانال‌های مورد ارزیابی و برتری آن از جنبه فنی را نسبت به پوشش رایج بتنی نشان می‌دهد.

مراحل اجرای پوشش ژئوممبران در کانال

1- طراحی کانال:

در این مرحله با توجه به مقدار دبی، ابعاد و شکل مقطع کانال تعیین می‌گردد.

2- انجام عملیات خاکی:

در این مرحله با توجه به طراحی انجام شده اقدام به خاکبرداری و یا خاکریزی می‌شود و برای اجرای پوشش ژئوممبران معمولا شیب جانبی 45 درجه در نظر گرفته می‌شود. بسته به نوع خاک ممکن است شیب تغییر نماید ولی با افزایش بیش از حد شیب جانبی، از ورق ژئوممبران با ضخامت بالاتر استفاده می‌شود.

3- رگلاژ سطوح خاکبرداری یا خاکریزی شده:

پس از انجام عملیات خاکی، نسبت به متراکم نمودن بستر کانال تا حدود 90 درصد اقدام می‌گردد. کف و دیوارهای جانبی بایستی عاری از هرگونه سنگ و اجسام تیز باشد، لذا نسبت به حذف آنها اقدام و یا از کاه‌گل و یا شفته آهک با تراکم حجمی‌مناسب استفاده می‌شود تا از برخورد اجسام نوک تیز بر ورق ژئوممبران جلوگیری شود.

4- حفر ترانشه:

جهت مهار ورق ژئوممبران ترانشه ای در دو طرف کانال و به فاصله 50 تا 70 سانتیمتر و عمق 60 سانتیمتر حفر می‌گردد.

5- اجرای ژئوتکستایل:

در صورتی که بستر بعد از عملیات خاکی دارای سنگ و اجسام جامد و نوک تیز زیادی باشد، معمولا قبل از ژئوممبران از یک لایه ژئوتکستایل استفاده می‌گردد. گاهی به جای ژئوتکستایل از شفته آهک و یا کاه گل استفاده می‌گردد.

6- اجرای ورق ژئوممبران:

در این مرحله ابتدا رول‌های ژئوممبران در کنار لبه کانال چیده شده و سپس نسبت به پهن کردن و برش زدن اقدام می‌گردد. سپس عملیات دوخت ورقه‌ها به هم با استفاده از دستگاه اتوماتیک جوشکاری پلاستیک انجام می‌شود. نحوه کار دستگاه به گونه ای است که در هر مرحله جوشکاری دو خط جوش ایجاد می‌شود تا اطمینان از فرایند جوشکاری حاصل شود. در گوشه‌ها و یا محل اتصال از عملیات جوشکاری دستی با دستگاه اکسترودر و یا سشوار هوای داغ استفاده می‌گردد. در هر جای کانال که نیاز به لوله گذاری باشد، بایستی از لوله پلی اتیلن استفاده شود تا قابلیت اتصال به ورق ژئوممبران را داشته باشد.

7- مهار ورق در ترانشه:

در این مرحله لبه‌های ورق ژئوممبران در ترانشه قرار گرفته و با خاک مدفون می‌گردد.

8- آبگیری:

بعد از تکمیل اجرای پوشش ژئوممبران، اقدام به آبگیری در چند مرحله می‌گردد.