Бетон хашлагаар ус тэжээлийн худагт элсэрхийлэл, ус алдагдлыг шийдвэрлэх

Хэрхэн Бетон хашлага Шороон цэвэрлэхийн цэвэрлэхийн усны нэвтрэлтийг бууруулдаг

Шороон цэвэрлэхийн цэвэрлэхийн ус алдагдлын шалтгааныг ойлгох

Хашлагаагүй шороон цэвэрлэх нь зөөвөрлөж буй усны 30–50%-ийг нэвтлэх замаар алддаг бөгөөд нэвтрүүлэх чадвар сайтай хөрстэй газраар цагт метр тутамд 14.66 л (Ghazaw 2011) хүрч болно. Энэ алдагдал гидравлик градиент өндөр, элсэн суурьтай газруудад илүү ихэсдэг бөгөөд судалгаа нь ус шороон цэвэрлэхийн 60%-с дээш хувь нь тариан талбайд хүрэхээс өмнө алдагддаг гэж баталжээ.

Бетон хашлага шороон цэвэрлэхийн усны агуулах чадварыг хэрхэн сайжруулах вэ

Бетоны нэвтрэх чадвар бага (10⁻⁶ см/с) учраас гидравликийн саад үүсгэж, урсгалын алдагдлыг ≤1.94 л/(ц·м)-т хүртэл бууруулдаг бөгөөд шугамжуулагдаагүй хоногийн алдагдлаас 85% илүү сайжруулалттай (Ding & Gao 2020). Бүтцийн тогтвортой байдал нь бусад шугамжуур материалаас илүү ихэвчлэн трещин үүсэхээс сэргийлдэг бөгөөд 25 гаруй жилд 90%-иас дээш үр дүнтэй ажилладаг.

Тохиолдол судалгаа: Раҗастхан, Энэтхэгт бетоноор шугамжуулсан хоногийг ашиглан ус хадгалж хадгалалтын арга

2014 онд Ражастханы цэцэрлэг бүсэд эхлүүлсэн хоногийн шугамжуулалтын төслийн дүнд жилд 72 сая м³ усны алдагдал буурсан бөгөөд нэмэлтээр 15,000 га-д тариаланг поливоор хангах боломжтой болсон. Тариаланчид хуурай улиралд тогтвортой усны хангамжийг хангасан нь борлуулалтын өсөлтийг 28% болж нэмэгдүүлсэн гэж тайлагнажээ (Jadhav et al. 2014).

Усны урсгалын үр ашгийг шугамжуулсан ба шугамжуулаагүй хоногтой харьцуулах

Талбайн харьцуулалт нь илүү гладкийн гадаргуу болон багассан ургамлын өсөлтийн улмаас шугамлагдсан системүүдийн урсгалын хурд 25%-иар илүү их байдгийг харуулж байна.

Бетон шугамлах замаар усны хэмнэлтийг тооцоолох

Зөв суурилуулсан бетон шугамлалт нь километр тутамд өдөрт 180,000—240,000 литр ус хэмнэнэ. Энэ нь хэсэг бүрт жилд 650 гектар талбайг полоход хангалттай хэмжээ юм. Усны нойролтын хэмжээг 97%-иар бууруулах чадвартай (Eltarabily et al. 2024) эдгээр системүүд нь цахилгаан насослохоос гарах зардлыг бууруулах замаар гектар тутамд жилд $74 хэмнэлт олгоно.

Усалгааны худгын эрэгшээг засварлахад бетон шугамлалт ашиглах

Эрэгшээний нөлөөлөл усалгааны дэд бүтцийн хувьд

Хяналтгүй эрэгшээ жилд 15—30% усны нөөцийг алдагдуулдаг бөгөөд турбулент урсгал, хөрсний шилжилтийн улмаас худгын эрэгийг суллаж, худгийн салаанд орших тариалангийн талбайг үерлүүлэх эрсдэл үүсгэдэг (FAO 2023).

Бетон шугамлалтаар худгын бүтцийг бэхжүүлэх

Сүүлийн үеийн Хөдөө аж ахуй, хоол хүнсний байгууллагын 2023 оны судалгаагаар тогтоосноор бетон хашлага нь энгийн шороон цэвэрлэгээний замаас хурд нь секундэд ойролцоогоор 6 метр байх усны урсыгалыг зөөх боломжтой бөгөөд эргийн элэгдлийг ойролцоогоор 60 хувиар бууруулдаг. Хатуу гадаргуу нь шорооны жижиг хэсгүүдийг угаагдахаас сэргийлдэг бөгөөд цэвэрлэгээний замын хэлбэрийг тогтвортой байлгадаг тул ус түүний дагуу жигд урсана. Демократик Бүгд Найрамдах Улс дахь Колвезийн сувгийн засварын ажлыг жишээ болгон авч үзье. Тэд тухайн газар усанд байнгахан их хэмжээний туузлаг материал унах эдгээр нөхцөлд ч маш сайн элэгдэлд тэсвэртэй тусгай төрлийн бетон ашигладаг.

Тохиолдол: Нил голын дельтагийн сувгуудын элэгдлийг урьдчилан сэргийлэх

Египетийн Усны нөөцийн яам мэдээлсэнээр:

• дельтагийн 142 км сувгийг хашсанаар эргийн элэгдэл 72% буурсан
• 5 жилийн турш татах зардал 44% буурсан
• усалгааны үр ашгийг 18% нэмэгдүүлсэн

Анхдагч өндөр зардлыг урт хугацааны элэгдлийн хяналтын давуу талаар тэнцвэржүүлэх

Эхний зардал нь шугаман метр тутамд 18–32 ам.доллар байхад бетонон хашлага нь жил ирэх тутамд засварын зардлыг 40%-иар бууруулдаг (Ponemon, 2023). Хийцээр хэлбэржсэн бетон системийг ашигладаг байгууллагууд глиний хашлага бүхий сувагтай харьцуулахад аварга засварын тоог 90%-иар багасгасан гэж мэдээлжээ.

Эрэгшээлтээс хамгаалах үр дүнтэй бетон сувган хашлага хийх ажлын сайн жишээ

• Гулсаж унах хүчийг багасгахын тулд элсийн туузны налалтыг 30°-иас доош байлгах
• 4—6 метр тутамд тэлэлтийн залгаас суурилуулах
• Өндөр хурдтай бүсэд хамгийн багадаа 10 см зузаан бетон ашиглах
• Дотор муруй хөндийг илрүүлэхийн тулд жил бүр лазерын сканер хийх

Усалгааны ус хадгалах зориулалтаар сувган хашлагын материалуудын харьцуулалт тойм шинжилгээ

Сувган хашлагын янз бүрийн материалын үр дүнт чанарыг үнэлэх

Дэлхийн хэмжээнд усалгааны систем жилд 740 сая ам.долларын ус алдаж байгаа нь (Ponemon, 2023) материал сонгохыг маш чухал болгож байна. Хуурай бүсэд хашлагын материалыг харьцуулсан 2023 оны судалгаанд дараах дүгнэлт гарсан:

Бетоны давуу талтай гидравликийн дамжуулалт (0.001 см/с) нь хажуугийн усны алдагдлыг хязгаарлах болон хуурай амьдардаг нутгуудад трещин үүсч, доод давхаргын давстай болохоос сэргийлдэг, харин боргоцойн хучилт энэ тохиолдолд муу үр дүнтэй байдаг.

Шилэн ба боргоцойн хувилбартай харьцуулахад бетон хучилтын давуу тал

Шилэн хучилт анх ус шүүрэхийг 95%-иар бууруулж чаддаг ч гэсэн цацрагийн нөлөөгөөр 15 жилийн дотор үр ашгийг 40%-иар бууруулдаг (MDST 2024). Харин бетон хучилт хэдэн арван жилийн турш 3%-оос бага ус шүүрэлттэй үлддэг. Жишээлбэл, Египетийн Эл-Сонт каналын төслийг цементэн бетон хучилттай болсноор ус хүргэх үр ашгийг 60%-оос 89% хүртэл нэмэгдүүлсэн.

Боргоцойн орлох материал нь ихэнх цаг агаарын нөхцөлд жил бүр дахин хучлага хийх шаардлагатай бөгөөд бетоны харьцаагаар амьдралын туршид нийт зардлыг гурвалжилдаг.

Каналын хучилтод хэрэглэгдэж буй найрмал материалын ирээдүй: Тогтвортой шийдэл вэ?

Зэвсэглэсэн бетон цэлмэг зэрэг шинэ гарч буй найрмал системүүд суурилуулах үед зардлыг 25% хүртэл бууруулах болон бетоны найдвартай байдлыг хадгалдаг. Пакистанд хийсэн загвар нь 15 см бетон давхаргыг геотекстиль суурьтай хослуулж, дараах үр дүнд хүрсэн:

• 99% нь усны нэвтрэлтийг хянах
• 50% илүү хурдан суурилуулалт
• цементийн хэрэглээг 30% бууруулж, нүүрстөрөгчийн хийн гарцыг багасгах

Эдгээр гибрид системийг анхны хэрэглэгчид 2030 онд 60% илүү их хэмжээний хөдөө аж ахуйн кооперативуудын сувгийн засварыг боломжтой болгох боломжтой гэж үзэж байна.

Тогтвортой сувгуудын төлөвийн шинэчлэлтийн технологийн шинэчлэл

Орчин үеийн сувгийн төвлөрлийн технологийн даавуун дээрх бетон цамц

Шингэний нөхцөлд хатуурсан даавуун дээрх бетон цамцууд — даавуун суурьтай нэгжүүд нь орчин үеийн поллыцийн системд өргөн хэрэглээг олж байна. Эдгээр нь хуучин арга замаас 85% хурдан суурилуулагдах боломжийг олгох бөгөөд 28 МПа хүртэлх шахалтын бат бэхийг олгодог. Цэцэрлэгт бүс нутагт явуулсан туршилтууд нь усны нэвтрэлтийг 94% бууруулж чаддаг бөгөөд тогтвортой байдлыг хурдан суурилуулалттай тэнцвэржүүлдэг.

Ихэсийг бетонтой нэгтгэж, тогтвортой байдлыг сайжруулах

Геотекстиль-бетоны шугамууд нь химийн идэвхжил болон үндэсний орж буйгаас тэсвэртэй нийлмэл саад үүсгэдэг. Шороонд суларсан уусмалын судалгаа нь эдгээр найрмал шийдэл нь шохойлогдсон хөрсөнд жилдэх нэг гектар тутамд 42 ам.долларын засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг байна. Энэ дизайн нь 50 гаруй жилийн ажиллах хугацааг хангаж, элс ихтэй орчинд энгийн бетонаас гурван дахин илүү урт нас байдаг.

Тэгш хандлагатай хөдөө аж ахуйн усны менежментийн шинэ чиг хандлага

Саяхан гарч ирсэн шинэчлэлүүд нь хурд, тэгш хандлага, энерги хэмнэлтийг голлон анхаарч байна:

• Цахилгаан карбоныг 30%-иар бууруулдаг дахин боловсруулсан нүүрсний хольцууд
• 0.8 мм хүртэлх трещиныг өөрөө сэргээж чаддаг бактерийн бетон
• Суурилуулах үед хур тосны түлшний ашиглалтыг бүрэн арилгасан цахилгааны цахилгаан хангамжийн систем

Хойд Европын эрэгийн хамгаалалтын төслийн хүрээнд эдгээр нэгтгэсэн технологиудыг ашиглан усны 98% хадгалалтыг хангаж, саяхан хийгдсэн талын туршлага нь цагт 2000 кв.футаас дээш суурилуулах хурдтай байгаа бөгөөд нэг улиралд томоохон шинэчлэлтийг хийх боломжийг олгоно.

Бетонон шугамаар бэхэлсэн усалгааны системийн эдийн засгийн болон орчны ачааллын давуу тал

Ус нойрсоноос сэргийлэхэд бетонон бэхэлгээ хийхийн өртөг-боломжийн шинжилгээ

2020 оны MDPI-ийн судалгаагаар бетонон шугамаар бэхэлсэн худгийг бэхэлгээгүй худагтай харьцуулахад усны алдагдлыг 40—60% бууруулдаг. Бетон хийх өртөг нь метр тутамдаа дунджаар 40—60 ам.доллар байдаг боловч цахилгаан, засварын зардлыг бууруулах замаар төслүүд нь ерөнхийдөө 7—12 жилийн дотор хөрөнгө орлогын өгөөжийг олдог. Тус бүрэн усалгаатай тариалангийн талбайд зөвхөн усны нийлүүлэлтэд жилд гектараас 600—800 ам.доллар хэмнэдэг.

Худагт ус хадгалж хэрэглэх үйл явцыг сайжруулахын экологийн нөлөө

Бетонон бэхэлгээ нь усны нийлүүлэлтийн үр ашгийг сайжруулах замаар мөнхийн ус ба элсэнцэрийн ус авалтыг 72%-иар бууруулдаг. Энэ нь усны амьтдын орчин байдал хадгалагдахад нэмэлтээр тусалж, цахилгаан насослох энергийн хэрэглээг 18—22%-иар бууруулдаг (Сингх, 2017). Бетонон худгийн километр тутам жилд дахин шороо шороогуур шороо авах шаардлагыг багасгаж жилд ойролцоогоор 3 тонн CO₂ ялгаралтыг саатуулдаг.

Бетонон шугамаар бэхэлсэн усалгааны сүлжээний урт хугацааны тэгш хандлагат чанар

Суурилуулсан бетон хучилт нь 30 жилийн дараа бүтцийн 92%-ийг хадгалж, шилэн болон шорооны хувилбаруудаас 2.6 дахин илүү үргэлжилдэг. Түүний шингэнийг шингээдэг гадаргуу нь давсагших үзэгдлийг саатуулдаг бөгөөд глобаль хэмжээнд 34% усалгаат газар энэ асуудалтай тулгардаг (MDPI 2020). Эдгээр системүүд мөн –4°F-с +122°F хүртэлх экстрем температурт трещин үүсгэхгүйгээр тэсвэртэй байдаг бөгөөд цаг агаарын өөрчлөлтөнд зогсох чадвартай.

Засвар үйлчилгээний стратеги ба хэрэгжүүлэлтийн сорилтуудыг даван туулах

Жилд 3—5 удаа хийгдэх энгийн шалгалт, жийрэгийн цэвэрлэлт нь засвар үйлчилгээний 82%-ийг хангана. Мэргэжлийн шинжилгээ нь 50 гаруй жил ашиглах хугацааг хангахын тулд геотекстиль доод давхаргатай полимерээр сайжруулсан бетоныг ашиглахыг зөвлөж байна. Эхний үеийн зардал өндөр байсаар байгаа ч АНУ-ын 14 муж одоо усны хомсдолтой хөдөө аж ахуйн бүсэд замын шугамын төслүүдэд 30—50% субсид өгч эхэлсэн.

Түгээмэл асуултууд

Усалгааны сувгийн бетон хучилтын гол зориулалт юу вэ?

Бетон хана нь усны шүүлтээр алдагдах хэмжээг бууруулах, ус түгээх үр ашгийг сайжруулах, полины замын эрэгийг унагацаас хамгаалах зорилготой юм.

Полины ханыг бусад материалтай харьцуулахад бетон хана хэр үр дүнтэй вэ?

Бетон хана нь шүүлтийг 92–97% хүртэл бууруулдаг ба 30–50 жилийн үйлчилгээний хугацаатай. Харин HDPE пластик эсвэл шахмал хөрс зэрэг бусад хувилбартай харьцуулахад илүү бат бөх бөгөөд засвар үйлчилгээ бага шаарддаг.

Полинд бетон хана ашигласнаар орчин үеийн орчны ямар давуу талууд гардаг вэ?

Бетон хана ашиглах нь цэвэр усны хэрэгцээг бууруулж, насосоор ус түгээхэд зарцуулагдах энергийг багасгаж, CO₂-ийн ялгарлыг саатуулдаг тул экосистемийг хадгалж, хамгаалахад тусалдаг.

Усалгааны системд бетон хана ашигласнаар өрхийн хэмнэлт гардаг уу?

Анхдагч суурилуулалтын өртөг их боловч бетон ханы төслүүд нь 7–12 жилийн дотор хөрөнгө оруулалтаа буцааж, усны эзэмшил болон засвар үйлчилгээний зардлыг хэмнэх боломжийг олгодог.

Бетон ханы технологид ямар шинэчлэлүүд хийгдэж байна вэ?

Шинэчлэлүүдийн дотор байгууламжийн бетоны хярцаг, геотекстиль эдлэлээр бэхэлсэн дэвсгэр, цэвэрлэгдсэн нэмэлт хольцууд, нарны энерги ашиглан хатууруулах системүүдийг хамруулан үр ашгийг нэмэгдүүлэх, тэгш хандлагыг дэмжих зорилгоор хэрэглэж байна.