دیدگاه”راعی” صاحب نظر حوزه آب درباره” احیاء و بازسازی چاههای آب “

به گزارش یزدی نیوز در علوم مهندسی همواره موضوع نگهداری و بازسازی سازه ها از اهمیت خاصی برخوردار بوده و به جهت هزینه بالنسبه اندک مرمت، نسبت به احداث سازه جدید، معمولا مورد توجه قرار دارد. این فرایند در حفر و نگهداری چاههای آب نیز صادق بوده و چنانچه این سازه مهندسی مطابق با مبانی علمی و فنی حفر گردد، در طی دوره بهره برداری نیز می توان با ارائه راهکارهای مناسب از افت کارایی و ضرورت نوکنی چاه جلوگیری نمود.
در واقع با اجرای عملیات احیاء و بازسازی می توان عمر مفید چاه را تا دو برابر افزایش داده و ضمن ممانعت از تغییر محل های مکرر و مشکلات اجتماعی ناشی از آن وجلوگیری از صرف هزینه های گزاف نوکنی،به کمک کشاورزی و صنعت آمد.
این موضوع بویژه با عنایت به حجم قابل توجه کف شکنی یا نوکنی چاههای بهره برداری در کشور بسیار با اهمیت می باشد.
جلوگیری از فرسودگی و اجرای عملیات احیاء و بازسازی چاه مستلزم شناخت اشکال فرسودگی، عوامل موثر بر آن و راهکارهای جلوگیری یا کاهش اثر این عوامل می باشد.

۱-    اشکال و عوامل فرسودگی :
مهمترین عوامل موثر در فرسودگی چاهها، دانه بندی خاک، کیفیت فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی آب و نحوه حفر، تجهیز و میزان بهره برداری از چاه است که معمولا به بصورت ماسه دهی،بازشدگی یا انسداد مکانیکی درزه های شبکه اسکرین، پوسته سازی (رسوبگذاری شیمیایی و بیوشیمیایی) آهن، منگنز و کربنات در سطح لوله جدار، زنگ زدگی یا خوردگی لوله جدار و نیز تجمع توده های مواد آلی در چاه نمایان می گردد.
برخی از این عوامل همچون ماسه دهی، بازشدگی یا انسداد درزه های شبکه اسکرین، زنگ زدگی و خوردگی و حتی پوسته زایی شیمیایی را می توان با انتخاب جنس مناسب لوله جدار، طراحی و اجرای صحیح چاه و نیز کنترل میزان بهره برداری در حد مجاز، کاهش داده و مهار کرد. مضافا اینکه اجرای دوره ای عملیات احیاء و بازسازی، موجب کاهش اثرات تخریبی این عوامل و عوامل دیگری همچون پوسته سازی بیوشیمیایی و تجمع مواد آلی بر افت کارایی چاه خواهد شد.
فرسودگی چاهها را می توان به سه گروه فیزیکی، شیمیایی و بیوشیمیایی تفکیک کرد. فرسودگی فیزیکی شامل بازشدگی یا انسداد مکانیکی درزه های شبکه اسکرین و نشست خاک در اطراف چاه و بریدگی لوله جدار بوده و اساسا ناشی از ماسه دهی چاه می باشد. فرسودگی شیمیایی شامل زنگ زدگی و پوسته سازی (رسوبگذاری شیمیایی) آهن، منگنز و کربنات در سطح لوله جدار چاه بوده و متاثر از مقدار و تغییرات کیفیت شیمیایی آب در اعماق مختلف چاه و تداخل آبهای با قلیائیت متفاوت می باشد و فرسودگی شیمیایی نیز شامل  خوردگی و پوسته سازی بیوشیمیایی آهن و منگنز بوده و حاصل فعالیت باکتریهای آهن خوار است.
ماسه دهی مهمترین عامل فرسودگی چاه است که بطور مشخص با فرایند حفر و تجهیز چاه مرتبط بوده و درصورت اجرای صحیح عملیات حفاری و تجهیز، تا حدی زیادی قابل کاهش و کنترل می باشد. در واقع طراحی فیلتر شنی می بایست متناسب به دانه بندی خاک تعیین گردد چراکه اجرای فیلتر شنی بسیار دانه درشت تر از متوسط دانه بندی خاک، امکان عبور و ورود ذرات ماسه به چاه را فراهم نموده و این ماسه دهی موجب فرسایش و بازشدگی درزه های شبکه اسکرین و تشدید ماسه دهی و نیز انسداد مکانیکی درزه ها توسط دانه های درشتر خواهد شد و اجرای فیلتر شنی بسیار دانه ریزتر از متوسط دانه بندی خاک نیز موجب تجمع ذرات ریز در پشت فیلتر شنی و کاهش نفوذپذیری و توان آبدهی چاه خواهد شد.
علاوه بر اندازه دانه های فیلتر شنی، سرعت حرکت آب در اطراف چاه نیز از بر حرکت و ته نشت ذرات خاک موثر می باشد و چنانچه سرعت حرکت آب بیشتر از حد بحرانی شود، جریان متلاطم گردیده و باعث جابجایی ذرات، ماسه دهی و ته نشست ذرات درشت در پشت یا داخل درزه های شبکه اسکرین و کاهش توان آبدهی چاه خواهد شد و لذا به منظور جلوگیری از ماسه دهی، علاوه بر طراحی فیلتر شنی مناسب، می بایست همواره آبدهی چاه در حد کمتر از آبدهی بحرانی (در حد آبدهی مجاز) باشد.
این پدیده بویژه به دلیل سایش لوله جدار، تجهیزات چاه و خطوط آبرسانی از اهمیت خاصی برخوردار است. این سایش در چاههای با لوله جدار دارای پوشش ضد خوردگی همچون رنگ، پلی اتیلن و غیره می تواند با از بین بردن پوشش، موجب تشدید سایر اشکال فرسودگی همچون زنگ زدگی و خوردگی لوله جدار گردد.
ماسه دهی را می توان با انتخاب صحیح دانه بندی و ضخامت فیلتر شنی و میزان بازشدگی درزه های شبکه اسکرین متناسب با متوسط دانه بندی خاک، طراحی صحیح لوله گذاری مطابق با مقطع زمین شناسی چاه، توسعه مناسب چاه و کنترل برداشت در حد کمتر از آبدهی بحرانی (در حد آبدهی مجاز)  تاحد زیادی کاهش داد.
مهمترین اثر جانبی ماسه دهی، نشست خاک و عوارض تخریبی ناشی از آن همچون لوله زایی و بریدگی لوله جدار می باشد. این پدیده در اثر خروج آب و کاهش فشار آب منفذی (تنش موثر) در خاکهای دانه ریز (رسی- سیلتی) و یا خروج ذرات دانه ریز از چاه (ماسه دهی) صورت گرفته و در هر حال با افزایش فشار جانبی بر لوله جدار چاه باعث خم شدگی یا بریدگی لوله خواهد شد.
همچنین شن ریزی نامناسب صافی شنی و ایجاد پل حین شن ریزی، عدم توسعه مناسب چاه و تخریب پل ها در طی دوره بهره برداری نیز می تواند موجب نشست خاک در اطراف چاه گردد که به منظور جلوگیری از رخداد این پدیده می بایست شن ریزی با استفاده از لوله شن ریز و همراه با آب (مطابق دستورالعمل مربوطه) صورت گیرد.
در برخی مواقع نیز اجرای عملیات احیاء مکانیکی چاه با استفاده از موج ضربه ای موجب نشست زمین و تراکم خاک در اطراف چاه می گردد که در این موارد، عملیات احیاء باعث کاهش توان آبدهی چاه خواهد شد.
زنگ زدگی، خوردگی و پوسته زایی (رسوبگذاری شیمیایی و بیوشیمیایی) ناشی از مقدار و تغییرات کیفیت شیمیایی آب در اعماق مختلف و تداخل آبهای با قلیائیت متفاوت و یا فعالیت باکتریهای آهن خوار بوده و این نوع فرسودگی را می توان با انتخاب مناسب جنس لوله جدار یا ایجاد لایه های حفاظتی همانند رنگ و پوشش پلیمری و یا فسفاته کردن سطح لوله کنترل کرد که در این صورت، محل جوش لوله ها از نقاط ضعیف و آسیب پذیر بوده و چنانچه این لایه حفاظتی به هر دلیل، حین تجهیز چاه یا پس از آن دچار آسیب دیدگی شود، محل آسیب دیده در معرض زنگ زدگی شدید قرار خواهد داشت.
زنگ زدگی شیمیایی معمولا در اعماق کم، بخش نیمه اشباع خاک و نواحی نزدیک به سطح آب زیرزمینی رخ داده و زنگ زدگی بیوشیمیایی ناشی از فعالیت باکتریها، معمولا در محیطهای احیاء قسمتهای عمیق تر آبخوان صورت می گیرد و در مناطق شهری و شرایطی که منابع آب زیرزمینی غنی از نیترات و فسفات باشد، به دلیل تشدید فعالیت و تجمع باکتریهای آهن خوار، از شدت بیشتری برخوردار است.
این پدیده از یک سو باعث بازشدگی درزه های شبکه اسکرین و افزایش ماسه دهی چاه و نیز انسداد فیزیکی درزه ها توسط دانه های درشتر شده و از سوی دیگر پوسته زایی (رسوبگذاری شیمیایی و بیوشیمیایی) متعاقب آن،موجب گرفتگی درزه ها و کاهش توان آبدهی چاه خواهد شد.
رسوبگذاری یا پوسته سازی کربنات در سطوح داخلی و بویژه خارجی لوله جدار، از دیگر عوامل فرسودگی چاه است که اساسا در چاههای محفوره در آبهای غنی از کربنات صورت می گیرد، اما علت اصلی ته نشست کربنات در سطح لوله جدار چاه، خروج گاز ناشی از تلاطم و آشفتگی جریان آب در مجاورت چاه بوده و لذا این پدیده نیز اصولا متاثر از برداشت بیشتراز آبدهی بحرانی و عبور سرعت جریان آب زیرزمینی از حد بحرانیمی باشد.