استخدام أغشية BPM الجيوممبرينية في تخزين السدود

تؤدي السدود وخزانات تخزين المياه دورًا أساسيًا في الحفاظ على المياه، والري، والسيطرة على الفيضانات، وتوليد الطاقة الكهرومائية، وإدارة النظم البيئية. ومن القضايا الحاسمة في هندسة السدود ضمان عدم نفاذيتها واستقرار هيكلها على المدى الطويل. توفر أغشية BPM الجيولوجية حلاً فعالًا وعالي الأداء لتبطين وعزل خزانات السدود، والسدود الترابية، والهياكل الهيدروليكية المرتبطة بها.

1. أهمية الأغشية الجيوممبرانية في تخزين السدود

يمكن أن يؤدي تسرب المياه عبر خزانات السدود أو الجسور إلى عواقب وخيمة، بما في ذلك عدم استقرار المنحدرات، والتآكل الداخلي، وحتى الفشل الكارثي. وللتخفيف من هذه المخاطر وضمان تخزين مستدام للمياه، تُستخدم بطانات الأغشية الأرضية على نطاق واسع كإجراء هندسي رئيسي.

2. التطبيقات الرئيسية لأغشية BPM الجيولوجية في مشاريع تخزين السدود

2.1 بطانة قاع الخزان

تُستخدم أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) على نطاق واسع في قاع الخزانات لبناء حاجز متواصل وغير منفذ يمنع الماء من النفاذ إلى طبقات التربة والصخور تحتها. يُعد هذا التطبيق ضروريًا في المناطق ذات التربة السطحية المسامية أو غير المستقرة، حيث قد يكون فقدان المياه كبيرًا. يُحسّن تبطين قاع الخزان كفاءة تشغيل السدود والسلامة البيئية من خلال الحفاظ على مستويات ترشيد استهلاك المياه ومنع تلوث المياه الجوفية.

-الوظيفة: منع التسرب الرأسي وفقدان المياه.

- المزايا: الحفاظ على سعة الخزان، وحماية طبقات المياه الجوفية من التلوث، وتقليل خطر تآكل الطرق النفاذة.

-المشاريع النموذجية: سدود الري، الخزانات البلدية، تخزين المياه في حالات الطوارئ.

2.2 بطانة وجه المنبع للسدود الصخرية الأرضية

بالنسبة للسدود الترابية والصخور، تُركّب الأغشية الجيوممبرينية عادةً على المنحدر العلوي كغشاء مانع لتسرب المياه لمنع تسرب هيكل السد. يمكن لهذه الميزة أن تُقلل بشكل كبير من التآكل الداخلي، وتُعزز سلامة هيكل السد، وتُطيل عمره الافتراضي. كما يُمكن تغطية الأغشية الجيوممبرينية أو حمايتها بطبقات واقية مثل ألواح الخرسانة أو التربة أو الحجارة، وذلك وفقًا لمواصفات الموقع وتفضيلات التصميم.

- الوظيفة: منع تسرب المياه من خلال هيكل السد.

- المزايا: إطالة عمر السد، ومنع عدم استقرار المنحدر، وتحسين أمن الخزانات ذات الارتفاع العالي.

- التركيب: يمكن استخدامه مع بطانية الجيوتكسيل أو غطاء خرساني، بالاعتماد على الدعاية والمنحدر.

2.3 التحكم في التسرب في السدود المساعدة والهياكل الملحقة بها

في إنشاءات السدود المعقدة، التي تشمل سدودًا مساعدة أو مفيضات أو قنوات تحويل، تُستخدم أغشية BPM لضمان تسرب آمن عبر جميع المكونات الإنشائية. تمر هذه المرافق المساعدة عادةً عبر مجموعة متنوعة من المواد الهيدروليكية والتضاريس الوعرة، مما يجعل الأغشية الجيوممبرينية المرنة والمقاومة للمواد الكيميائية الخيار الأمثل لعزل الأسطح ومنع فقدان المياه المفاجئ أو التآكل.

- الوظيفة: التأكد من عدم وجود عوامل حساسة في أدوات السد يمكن أن يتسرب من خلالها الماء.

- المزايا: تحسين فعالية الخزانات المقبولة وحماية الأراضي المجاورة من التشبع بالمياه.

-التطبيقات: مشاريع تخزين الضخ، وخزانات الطاقة الكهرومائية، وبنوك القنوات والممرات المائية.

2.4 إعادة تأهيل الخزانات المتسربة

عندما تبدأ الخزانات والسدود القديمة بإظهار علامات وأعراض التسرب، يُمكن أن يُوفر تجديدها باستخدام الأغشية الجيوممبرينية حلاً سريعًا واقتصاديًا. بالمقارنة مع إعادة البناء بالكامل، يتطلب تركيب بطانة غشائية جيوممبرينية الحد الأدنى من الحفر والتلف للهيكل الحالي. كما يُمكنها إصلاح عدم نفاذية المياه، وتحسين أداء الخزان، وإطالة عمر المنشأة، بالإضافة إلى تكاليف الهندسة المدنية الباهظة.

- الوظيفة: بمثابة طبقة مانعة للتسرب على الخرسانة المتشققة أو الطين المتآكل أو بطانات الأسفلت المتدهورة.

-المزايا: التثبيت السريع، والحل الأرخص بشكل ملحوظ، والتأثير الضئيل على التطوير أو العمليات الحالية.

- أمثلة على الاستخدامات: إعادة تأهيل البرك الزراعية، وإصلاح السدود التاريخية المتسربة، وإصلاح إصابات البطانة في الخزانات الصناعية.

3. لماذا تختار أغشية BPM لتخزين السدود؟

يُعد اختيار جهاز التبطين المناسب أمرًا بالغ الأهمية لضمان النجاح والسلامة والفعالية من حيث التكلفة لمشاريع السدود والخزانات على المدى الطويل. وتُعد أغشية BPM الأرضية الحل الأمثل لأغراض تخزين السدود بفضل أدائها المُجرّب، وتعدد استخداماتها الهندسية، وجودتها الموثوقة عالميًا.

3.1 نفاذية فائقة

تتميز أغشية BPM، وخاصةً تلك المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، بنفاذية منخفضة للغاية - عادةً أقل من 1×10⁻¹³ سم/ثانية - مما يضمن أعلى معدلات احتباس للماء. يُعد هذا ضروريًا للغاية في كل من المناخات القاحلة حيث تتساقط الأشياء وفي المناطق الحساسة بيئيًا، حيث يجب منع التسرب بأي ثمن.

3.2 قوة ميكانيكية عالية

صُممت أغشية BPM الجيولوجية للعمل تحت الضغط، وتتميز بقوة شد ممتازة، ومقاومة للثقب والتمزق، مما يجعلها مناسبة للخزانات العميقة والسدود ذات الأحمال الثقيلة أو الأساسات الصخرية. تضمن متانتها أداءً طويل الأمد حتى في ظل الإجهاد الهيدروستاتيكي والهبوط.

3.3 مادة كيميائية ممتازةالمقاومة للأشعة فوق البنفسجية

تتميز أغشية BPM HDPE بمقاومة عالية لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية، مما يجعلها مثالية للخزانات التي توفر مياه الري، والمياه الصناعية، أو الإمدادات التي تُعالج كيميائيًا. كما أنها مقاومة للأشعة فوق البنفسجية لمقاومة التآكل الناتج عن التعرض لأشعة الشمس، وهي ميزة أساسية في واجهات السدود المكشوفة أو البيئات القاحلة.

3.4 قابلة للتكيف مع تصميمات السدود المختلفة

سواءً لبطانة الجزء الخلفي من الخزان، أو كسوة المنحدرات، أو سد السدود السرجية، أو بطانة التدعيم، فإن أغشية BPM مناسبة تمامًا لمختلف أنواع السدود. كما أنها تُدمج بسهولة في هياكل البطانة المركبة باستخدام المنسوجات الأرضية، أو ألواح الجبس، أو الأغطية الخرسانية، وذلك حسب التصميم الهندسي.

3.5 التثبيت السريع والفعال

تُصنع أغشية BPM الجيوممبرين من لفات كبيرة مسبقة الصنع، وتُسهّل التركيب بتقنية اللحام بالانصهار للحصول على طبقات متينة ومقاومة للتسرب. كما تُتيح موادها المرنة سهولة النشر على الأراضي غير المستوية، والمنحدرات الشديدة، والأشكال غير المنتظمة، مما يُقلل من تكاليف العمالة ووقت البناء.

3.6 توفير التكاليف على المدى الطويل

على الرغم من أن الأغشية الجيوممبرانية قد تتمتع بقيمة نسيجية أولية أعلى من بطانات الطين العادية، إلا أنها توفر مزايا هائلة في تكلفة دورة الحياة، من خلال تقليل خسائر التسرب، وتقليل متطلبات الحفظ، وإطالة عمر خدمة السد. والنتيجة هي انخفاض التكلفة الإجمالية للملكية.

3.7 خبرة المشروع العالمية والدعم الفني

بفضل مبادراتها في أكثر من 100 دولة وعملائها في قطاعات الري والطاقة الكهرومائية والمياه البلدية والتعدين، تُوظّف شركة BPM Geosynthetic خبراتها العالمية في كل مشروع سد. وتقدم الشركة حلولاً مُخصصة، وإرشادات فنية في الموقع، وجودة معتمدة من جهات خارجية لضمان نجاح المشروع.

3. حالات تطبيقية عملية لأغشية BPM الجيوممبرينية في تخزين السدود

الحالة 1: بطانة غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة للسدود الزراعية في آسيا الوسطى

• نظرة عامة على المشروع

- الموقع: منطقة ألماتي، كازاخستان

- نوع المشروع: سد تخزين مياه الري

- المساحة المبطنة: 450,000 متر مربع

- المنتج المستخدم: غشاء أرضي HDPE نظيف 1.5 مم + نسيج أرضي غير منسوج

- العميل: هيئة الموارد المائية الإقليمية

• خلفية المشروع

تواجه منطقة ألماتي نقصًا مائيًا متكررًا خلال فصل الصيف بسبب قلة الأمطار والتبخر المفرط. ولدعم الري الزراعي وتعزيز الأمن الغذائي، شرعت الحكومة في بناء خزان سد ترابي ضخم خارج القناة. صُمم السد لاستيعاب ثمانية ملايين متر مكعب من مياه الجريان السطحي ومياه ذوبان الجليد.

بما أن الخزان كان من المقرر أن يُطوَّر فوق تربة رسوبيَّة ذات نفاذية ضعيفة، فقد أصبح التحكم في التسرب أولوية هندسية رئيسية. تطلبت هذه المهمة جهاز تبطين عالي الأداء لمنع فقدان الماء وضمان سلامة الخزان.

• التحديات والمتطلبات

- مخاطر التسرب العالية: تتكون الأرضية العشبية من تربة رملية وحصوية فضفاضة ذات نفاذية عالية.

- مساحة سطحية كبيرة: تجاوزت المنطقة المبطنة 250 ألف متر مربع، بما في ذلك كل من الجزء السفلي للخزان ومنحدرات الجسر.

- درجات الحرارة القصوى: تشهد المنطقة تقلبات واسعة في درجات الحرارة من -25 درجة مئوية في الطقس الشتوي إلى +40 درجة مئوية في الصيف.

- القيود الزمنية: كانت أجندة التنمية ضيقة بسبب الطبيعة الموسمية لتدفق المياه والطلب على الري.

- المتانة: تهدف البطانة إلى الاستمرار لأكثر من 20 عامًا مع الحد الأدنى من الصيانة.

• الحل المقدم من خلال BPM

بعد التقييم الفني والتشاور، اقترحت شركة BPM Geosynthetics آلة تبطين كاملة باستخدام:

• غشاء أرضي HDPE ناعم 1.5 مم:

- مصنوع من راتنج البولي إيثيلين عالي الكثافة البكر المستقر بالأشعة فوق البنفسجية

- مقاومة كيميائية ممتازة وثبات الأبعاد

- حاصلة على شهادة ISO9001 و CE

• 200 جرام لكل متر مربع من الجيوتكستايل غير المنسوج المثقوب بالإبر:

- يتم تركيبه كطبقة تخفيف أسفل الغشاء الجيوممبرين

- منع الثقب الناتج عن الحصى الحاد أو مخالفات التربة السطحية

• تكنولوجيا اللحام بالانصهار:

- تم لحام جميع اللحامات باستخدام آلات اللحام الإسفينية الحرارية المحوسبة

- تم فحص طاقة اللحام في الموقع وفقًا لمعيار ASTM D6392

• الدعم الفني في الموقع:

قامت شركة BPM بتزويد فني كبير بمعلومات عن طواقم المجتمع والتأكد من التثبيت المناسب ومراقبة الجودة والاختبار.

• يسلط الضوء على البناء

- تم تسليم الغشاء الجيوممبرين في السابق على شكل لفات بعرض 12 مترًا لنشر أسرع

- متوسط ​​تكلفة التركيب 10000 متر مربع / يوم في مرحلة ما في المراحل العليا

- تم إجراء اختبار السلامة اليومي باستخدام اختبار ضغط الهواء وطرق حقل الفراغ

- كان يتم استخدام خندق الحصى على طول المحيط لتثبيت حواف الغشاء الجيوممبريني

• النتائج وملاحظات العملاء

بعد التشغيل، احتفظ الخزان بالمياه بشكل فعال في مرحلة ما من موسم الري الأول مع عدم وجود أي تسرب يمكن اكتشافه. أثبت تقييم الرطوبة عبر القمر الصناعي الحد الأدنى من فقدان الماء، وأكدت عمليات التفتيش في الموقع عدم وجود أي ضرر للبطانة أو نقاط ضغط.

فاق أداء جهاز الأغشية الأرضية من شركة BPM التوقعات. قدّم الفريق الفني دعمًا مثاليًا، وأصبح الخزان الآن جاهزًا للعمل بكامل طاقته باستثناء التسرب. ساعدنا هذا الحل في الحفاظ على المياه الثمينة ودعم المجتمعات الزراعية المحلية.

• التأثير والفوائد

- تقليل خسائر المياه: تقديرات الوفورات المالية السنوية تزيد عن 700 ألف متر مكعب من المياه

- كفاءة التكلفة: تكاليف حفظ منخفضة على المدى الطويل مقارنة بالبطانات الطينية أو الخرسانية

- الاستدامة: تعزيز سلامة المياه الإقليمية والإنتاجية الزراعية

- قابلية التوسع: أدى نجاح هذا التحدي إلى توفير وظائف خطوط ملاحية منتظمة مماثلة في المقاطعات المجاورة

الحالة 2: غشاء أرضي LLDPE لسد الطاقة الكهرومائية في أمريكا الجنوبية

 

• نظرة عامة على المشروع

- الموقع: منطقة كوزكو، بيرو (مرتفعات الأنديز)

- نوع المشروع: سد جبلي للطاقة الكهرومائية – حوض تخزين المياه

- المساحة الإجمالية المخططة: 470,000 متر مربع

- المنتج المستخدم: غشاء أرضي من مادة LLDPE بسمك 1.5 مم + نسيج أرضي 300 جرام للمتر المربع

- العميل: وزارة الطاقة والمناجم البيروفية

• خلفية المشروع

في إطار خطة وطنية لتنويع مصادر الطاقة، موّلت الحكومة البيروفية مشروع إنشاء محطة للطاقة الكهرومائية على ضفاف الأنهار في مرتفعات كوزكو. ولمواجهة ذوبان الجليد الموسمي وتحسين كفاءة الطاقة، تم إنشاء حوض تخزين مرتفع على ارتفاع 3900 متر فوق مستوى سطح البحر.

كان الحوض محاطًا سابقًا بتضاريس جبلية غير مستقرة ذات صخور متشققة وحجارة متداعية. وكانت البطانة غير المنفذة ضرورية للحفاظ على المياه، ومنع التسرب إلى الصخور المتشققة، ومنع تلوث الأراضي الرطبة المحيطة في المرتفعات.

• التحديات والمتطلبات الفنية

- الارتفاع الشديد والمناخ البارد: تنخفض درجات الحرارة بانتظام إلى ما دون درجة التجمد؛ كان التعرض للأشعة فوق البنفسجية مفرطًا عند الارتفاع المفرط.

- الطبقة الأساسية غير المستوية والصخرية: تتطلب الطبقة الأساسية بطانة تتوافق مع التضاريس غير المنتظمة وتقاوم الثقب.

- استقرار المنحدر: المنحدرات الشديدة تسبب إجهاد قص مفرط وخطر الانزلاق.

- الحساسية البيئية: كان الحوض يقع بالقرب من نظام بيئي هش للأراضي الرطبة، مما يتطلب منع التسرب بشكل صارم.

- فترة بناء محدودة: لم يتبق سوى 4 أشهر للإعداد بسبب الطقس الموسمي.

• الحل من خلال BPM Geosynthetics

ولمعالجة المشكلة المذكورة أعلاه، اقترحت شركة BPM نظام بطانة مركب مصمم لتحقيق المرونة والمتانة والالتصاق بالمنحدر:

• غشاء أرضي من مادة LLDPE بسماكة 1.5 مم:

- يوفر استطالة ومرونة أكبر عند السحق مقارنة بالبولي إيثيلين عالي الكثافة

- الأرضية المزخرفة تتفاعل بشكل أفضل مع الاحتكاك مع المنحدرات الشديدة

- مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ومناسبة للظروف غير المغطاة على ارتفاعات عالية

• جيوتكستايل مثقوب بالإبر 300 جرام لكل متر مربع:

- يتم وضعها أسفل البطانة لضمان سلامة القاعدة ومقاومة الثقب

- يتم تركيبه في طبقتين في المناطق ذات الضغط العالي (منطقة أصابع القدم ومنافذ الصرف)

• تصميم خندق المرساة:

- تم تعزيز محيط وخنادق تثبيت القمة بكتل خرسانية لمواجهة الرفع والانزلاق

- تم إجراء اختبار رفع الرياح قبل نشر البطانة

• مراقبة الجودة وضمان الجودة الكاملة:

- خضعت كل اللحامات الملحومة لاختبار إجهاد القناة الهوائية

- أجرى المختبر الموجود في الموقع فحوصات طاقة القص والتقشير وفقًا لمعيار ASTM D7002

• البناء والتنفيذ

- تم نقل المواد جواً إلى الموقع بسبب صعوبة الوصول إليه

- على الرغم من البيئة القاسية، كان يتم تركيب الغشاء الجيوممبرين بمعدل شحن يتراوح بين 6000 و8000 متر مربع يوميًا

- تم تنفيذ غشاء جيولوجي محكم بشكل صحيح على المنحدرات الشديدة، مما يلغي الحاجة إلى تعزيزات الشبكة الجيولوجية

- تلقى السكان المحليون تعليمًا من مهندسي BPM حول التعامل مع أساليب اللحام على ارتفاعات عالية

• النتائج وملاحظات العملاء

أُنجزت المهمة في الوقت المحدد، وأصبح الحوض جاهزًا للعمل لموسمين كاملين من الأمطار. تجاوزت نسبة الاحتفاظ بالماء التوقعات، ولم يُظهر نظام البطانة أي علامات انزلاق أو تسرب أو تدهور بسبب الأشعة فوق البنفسجية.

• ملاحظات العميل:

كان الأداء العام لأغشية البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي من شركة BPM رائعًا في ظل الضغوط العالية. فقد قاومت البرد والتضاريس والتعرض للرياح بشكل أفضل من المتوقع. كما منحتنا الأرضية المزخرفة ثقةً أكبر في المناطق شديدة الانحدار. نوصي بشدة بشركة BPM لمشاريع السدود والخزانات المعقدة.

• فوائد المشروع وتأثيره على المدى الطويل

- منع التسرب: حماية الأراضي الرطبة الواقعة أسفل مجرى النهر من التسرب المحتمل

- استقرار توليد الطاقة: تمكين تدفق المياه بشكل منتظم للمولدات على مدار العام

- الامتثال البيئي: استيفاء جميع المتطلبات المحددة بمساعدة هيئة الرقابة البيئية في بيرو (OEFA)

- نموذج قابل للتكرار: تم اعتماده على نطاق واسع لبطانات الخزانات المختلفة على ارتفاعات عالية في جبال الأنديز

4. هل يعتبر غشاء BPM Geomembrane الشريك المناسب لمشروع تخزين السدود الخاص بك؟

بخبرة تزيد عن 18 عامًا، وتصديرٍ لأكثر من 100 دولة، وشهاداتٍ خارجية (ISO، CE، SGS)، تُقدّم BPM منتجاتٍ موثوقةً، ودعمًا فنيًا متخصصًا، وسجلًا حافلًا في مجال البنية التحتية المائية المعقدة. سواءً كان بناءً جديدًا أو إعادة تأهيل، فإن أغشية BPM الأرضية مصممةٌ لأداءٍ مثالي.