اهداف سدسازی و انتخاب ساختگاه مناسب

اهداف سدسازی و انتخاب ساختگاه مناسب
اهداف سدسازی و انتخاب ساختگاه مناسب
90,000 ریال 
تخفیف 15 تا 30 درصدی برای همکاران، کافی نت ها و مشتریان ویژه _____________________________  
وضعيت موجودي: موجود است
تعداد:  
افزودن به ليست مقايسه | افزودن به محصولات مورد علاقه

تعداد صفحات : 60 صفحه _ فرمت WORD _ دانلود مطالب بلافاصله پس از پرداخت آنلاین

 فصل اول
اهداف سدسازي و انتخاب ساختگاه مناسب
شامل:
1-    تاريخچه سدسازي در ايران و جهان
2-    اهداف سدسازي
3-    طبقه بندي انواع سدها
4-    انتخاب نوع سد مناسب براي ساختگاه
5-    مطالعه، تحليل و بررسي انواع سدها

 

1-1. تاريخچه سدسازي در ايران و جهان
بشر از زمانهاي دور، براي مهار نيروهاي طبيعي و در اختيار گرفتن آنها تلاش و تكاپوي زيادي انجام داده است. يكي از عمده ترين نياز انسان در زندگي، مسئله آب است كه عامل اساسي تشكيل تمدنهاي كهن در مناطق مختلف جهان بوده و عدم آن، باعث نابودي تمدنهاي قديمي زيادي شده است. تاريخ و تمدن بشر نشان مي دهد كه اكثر شهرها و تمدن ها، تا حد امكان در كنار رودخانه ها يا سواحل درياها بنا شده است. با افزايش جمعيت و افزايش آگاهي ها، انسانها سعي نمودند در مناطق دورتر از رودخانه نيز از امتياز آب بهره مند شوند. مهندسي سد از روش هاي ساخت ابتدائي و ساده به شكل پيچيده امروزي، تكامل يافته است. سدسازي كهن را بايد ارج نهاد چرا كه يك هنر اوليه و آزمايشات منتج از تجارب و آزمونهاي ساده بوده است كه بتدريج طي قرنهاي متمادي با علم درآميخته است. سدهاي خاكي ساخته شده در هزاران سال پيش از استحكام چنداني برخوردار نبودند لذا به راحتي بوسيله سيلاب شسته شده و از بين مي رفتند. ولي ساخت سدهاي با مصالح سنگي در بسياري از نقاط دنيا رايج بوده است. يكي از اولين سدهاي سنگريزه اي جهان، سد الكفاره در وادي الغراوي، نزديكي حلوان در كشور مصر است. بقاياي جامانده از اين سد كه زمان ساخت آن بين سالهاي 2600 تا 2900 قبل از ميلاد تخمين زده مي‌شود، نظر هر بيننده اي را به خود جلب مي كند. اين سد از نوع سنگريزه و به ارتفاع 14 متر و طول 115 متر با پوشش ساخته شده از سنگ تراشيده و هسته سنگ لاشه اي – شني بوده است.
مهارت سازندگان سدها به تدريج در طول قرنهاي متمادي افزايش يافت. روميان سدهاي زيادي با مصالح بنائي و ملات بسيار بادوام احداث كردند كه برخي از آنها، هنوز هم مورد بهره برداري قرار مي گيرد و سرريزهاي بزرگ آن سدها، گواه بر درك روميان از مباني مهندسي است. در ايران قديم نيز سد مهمي در تنگه باريكي بروي رودخانه كبار در حدود 24 كيلومتري شهرستان قم ساخته شده است. تصور مي شود اين سد كه قدمت آن به حدود 1300 سال قبل از ميلاد مي رسد، قديمي ترين سد قوسي باشد كه هنوز هم پابرجا مانده است. ارتفاع آن به حدود 26 متر و طول آن به 55 متر بالغ مي شود. بدنه اين سد از سنگ لاشه سخت و رويه آن از ملات و تخته سنگ ساخته شده و دو سر قوس سد به ديواره هاي تنگه قفل و بست گرديده است.
طراحي سدهاي پشتبنددار با احداث سد البوئورادفريا (كه به نام سد المند الجو نيز معروف است) در نزديكي باداجو اسپانيا در سال 1747 پيشرفت نمود. اين سد يك سازة سنگ لاشه اي – بنائي به ارتفاع 5/23 متر و طول 170 متر مي‌باشد. كه سطح پائين دست آن به پشتبندها تكيه دارد. مفاهيم طراحي سدهاي سنگي از اسپانيا به آمريكالي شمالي و آمريكاي جنوبي انتقال يافت در مكزيك سدهاي سنگ لاشه اي – بنائي در موارد زيادي انتخاب گرديد.
سازه بنائي معروف به ميرالوم اولين سد چند قوس شناسائي شده دنيا است كه در حدود سال 1800 ميلادي در نزديكي حيدرآباد هند ساخته شد. ارتفاع اين سد تقريباً 12 متر و طول آن 762 متر است. جدول (1-1) ليست تعدادي از سدهاي مهم ايران را نشان مي دهد. همچنين در جدول (2-1) ليست بزرگترين سدهاي مهم جهان با تقسيم بندي بر حسب ارتفاع و تيپ ساخت و به تفكيك كشورها و زمان ساخت و اجراء‌، ارائه شده است. با توجه به اينكه اطلاعات ارائه شده در اين جدول، آخرين اطلاعات مأخوذ از شبكه هاي اطلاع رساني جهاني است، لذا حتي بعضي از سدهاي در حال ساخت را نيز شامل مي شود.
]براي مثال بلندترين سد در حال ساخت جهان در حال حاضر در كشور روسيه با تيپ (E-R) به ارتفاع 335 متر مي باشد.
رديف    نام سد    محل سد    نوع سد    ارتفاع‌ازشالوده
و از عمق (m)    طول تاج سد    عرض تاج سد در قاعده (m)    سال اتمام
1    گلپايگان    گلپايگان    پاره‌سنگي    51/56    340    15    1339
2    كرج (اميركبير)    كرج    بتني‌قوسي    165/180    390    82/30    1340
3    دز    شمال دزفول    بتني‌قوسي    190/203    212    4.5/27    1341
4    سفيدرود    منجيل    بتني‌باپشت‌بند    106    425    10.5/100    1341
5    اكباتان    همدان    بتني‌وزني‌پايه‌دار    33/54    286    5/36    1342
6    لتيان    شمال تهران    پايه دار    80/107    450    9/99    1346
7    زاينده رود    اصفهان    دو ‌قوسي    88/100    450    6.5/29    1349
8    زرينه رود    بوكان    خاكي    50/52    720    10/245    1350
9    وشمگير    گرگان    خاكي    17.8/28    430    12    1349
10    ارس    قزل قشلاق    خاكي    38/46    945    8/182    1349
11    مهاباد    مهاباد    پاره سنگي    46/47.5    700    8/215    1349
12    درودزن    شمال شيراز    خاكي    55/60    700    10/400    1352
13    كارون    مسجدسليمان    بتني‌دو‌قوسي    177/200    380    6/31.5    1356
14    چاه نيمه    سيستان    خاكي    17    170    6/168    1360
15    ميناب (استقلال)    ميناب    بتني‌قوسي    52.5/60    450    2.5/58    1362
16    لار    شمال تهران    خاكي    105/105    1170    12/100    1359
17    قشلاق (وحدت)    سنندج    پاره سنگي    80/90    330    10/260    1362
18    سد دوم كوهرنگ    فارسان    بتني وزني    22    73        1364
19    كارده    كارده(مشهد)    بتني‌دو‌قوسي    50/67    144    3.2/8.5    1366
20    طرق    طرق (مشهد)    بتني‌دو‌قوسي    74/81    330    4.8/128    1367
21    جيرفت    جيرفت    بتني‌دو‌قوسي    127/133    250    5/17    1370
22    خميران    بالاي‌نجف‌آباد    خاكي    25.5/31    185    11/148    1371
جدول (1-1): ليست تعدادي از سدهاي مهم ايران
سال تكميل    (m) ارتفاع    تيپ    كشور    رودخانه    نام    رديف
UC    335    E-R    Russia    Vakhah    Kogun    1
1980    300    E    Tajikistan    Vakhah    Nurek    2
1961    285    G    Switzerland    Dixence    Crand Dixence    3
1980    272    A    Ceorgia    Inguri    Inguri    4
1980    261    R    Mexico    Crijalva    Chicoasen    5
UC    261    E-R    India    Bhagirathi    Tehri    6
UC    253    E-R    India    Toas    Kishau    7
UC    245    A    China    Tiang    Erlan Yalong    8
UC    245    A    Russia    Yenisei    Sayano-shushensk    9
UC    243    R    Colombia    Cuavio    Cuavio    10
جدول (2-1): ليست تعدادي از بلندترين سدهاي جهان
Type: E= Earth fill (خاكريز); R=Rockfill (سنگريز);
G=Gravity (وزني); A=Arch (قوسي)
UC=Under construction
Source: Vscold Register of Dams
تقريباً تا سال 1850، معيارهاي ملي براي طراحي سد معدود بود. شكست سد پوئن تس برروي دورخانة ريوگوادالن تين در اسپانيا در سال 1802، عدم كفايت برخي روشهاي تجربي را به نمايش گذاشت.
ابتدا قرار بود كه اين سازه بنائي وزني، كاملاً برروي سنگ ساخته شود، اما كشف آبرفت عميق در آبراه رودخانه منجر به استفاده از شمعكها و قيدهاي چوبي در پي همان قسمت شد. پس از 11 سال بهره برداري، زيربندي در هم شكست و بريدگي بزرگي در سد ايجاد شد. طي قرن نوزدهم، پيشرفت قابل توجهي در مهندسي سدهاي وزني در اروپا حاصل گرديد. در سال 1853، مهندس فرانسوي ام. دوسازيلي توصيه كرد كه فشار داخلي سد پائين تر از حد معين نگه داشته شده و نيز ابعاد آن طوري تعيين شود كه از لغزش جلوگيري به عمل آيد، 25 سال بعد، مفهوم خط منتجة نيروها در داخل يك سوم مياني هر صفحه افقي بوسيلة دبل يو.جي.ام رانكين انگليسي به تفصيل تشريح و روشن گرديد. مفاهيم پيشنهاد شده بوسيلة ام. دو سازيلي و رانكين راه را براي تحليل منطقي سدها گشود.
درحالي كه معيار يك سوم مياني بطور عام براي تأمين مقاومت سدهاي وزني تحت بار متوسط در مقابل واژگوني پذيرفته شده بود، مهندسين به اهميت فشار بر كنش و لغزش پي مي بردند.
در اين راستا، در طراحي سد ويرنوي در انگليس كه طي سالهاي 1882 تا 1890 ساخته شد، يك سيستم زهكشي براي كاهش فشار بر كنش پيش بيني گرديد.
Number of incidents
Total    Misc    Rockfill    Earthfill    Cravity    Buttress    Arch
72    1    2    49    6    5    9    Exploration
11    -----    -----    8    2    -----    1    Material
25    -----    3    17    4    1    -----    Layout
76    2    3    48    13    6    4    Design
41    -----    5    32    2    1    1    Construction
6    -----    1    5    -----    -----    -----    Operation
5    -----    -----    3    -----    1    1    Supervision
236    3    14    162    27    14    16    Total
جدول (3-1): تعداد حوادث اتفاق افتاده در سدهاي با تيپ هاي مختلف بر اساس انتشارات كميته بين المللي سدهاي بزرگ
از اوايل قرن بيستم پيشرفت مهمي در فن آوري بتن سدها كه شامل مخلوطهاي دقيقاً كنترل شده، لرزش، سيمانهاي مخصوص، انواع پوزولان، دانه بندي شن و ماسه، هوادهي، سرمايش و مواد افزودني مي باشد، به دست آمده است.
سازه هاي شگفت انگيزي چون سد گراندديكسنس سوئيس كه در سال 1962 به ارتفاع 285 متر در كشور سوئيس ساخته شد، نمونه پيشرفت به دست آمده در طراحي و ساخت سدهاي بتني مي باشند. در قرن نوزدهم با آغاز استفاده از ماشين آلات به جاي حيوانات در حمل مصالح و متراكم ساختن خاكريز و غيره توسعة سدهاي خاكي شتاب بيشتري گرفت. انتقال از دورة گريدرها و گاريهاي اسبي، غلطك هاي صاف و ماله كشي بزودي با تعميم استفاده از ماشين آلات سنگين مانند غلطك پاچه بزي و كشنده هاي با يدك چرخ زنجيري به صورت كامل انجام گرفت. تا سال 1940 تجهيزات بزرگ ويژه اي براي جابه جائي و تراكم خاك و سنگ ساخته شده بود. در دو دهه 1950 تا 1970، غلطك لرزان در وهلة اول براي متراكم كردن شن و ماسه و سپس براي متراكم كردن سنگريزه ها مقبوليت گسترده اي پيدا كرد. اين وسيله در انتخاب و ساخت سدهاي سنگريز متراكم به جاي خاكريز يا سنگريز غيرمتراكم تأثير زيادي داشت.
با افزايش زياد توانائيهاي انسان در سدسازي، روند كار به سوي احداث سدهاي خاكي بزرگ گرايش يافت و با شناخت عمومي از قابليت اين نوع سد براي انطباق با شرائط مختلف ساختگاه نسبت به سدهاي صلب تر، اين گرايش رو به فزوني گذاشت.
ساخت سدهاي سنگريز با احداث سد سالتسپرينگز به ارتفاع بي سابقة 100 متر در كاليفرنياي آمريكا (1931) جذابيت بيشتري يافت. اين سد از نوع سنگريز غيرمتراكم با رويه بتني است كه تا اواسط قرن حاضر رايج بود.
2-1. اهداف سدسازي
هريك از سدها، داراي ويژگي خاصي است و براي اهداف مشخصي نيز طراحي و اجراء مي شوند. بعضي از سدها براي يك هدف مشخص مثل جلوگيري از سيلاب و تخريب شهرها و روستاها ساخته مي شوند و بعضي ديگر اهداف متعددي در ساخت آنها منظور شده است. در زير به اغلب اين اهداف اشاره مي شود كه هر سدي چه در گذشته و چه حال براي پوشش دادن به يكي از اين نيازها و يا تركيبي از اين موارد، ساخته شده و يا ساخته خواهد شد.
1-    كشاورزي (توسعه اراضي و بهبود نوع كشت)
2-    تامين آب شرب مردم و آب مورد نياز كارخانجات
3-    توليد برق شهري و برق صنعتي
4-    سياحتي و گسترش صنعت توريسم
5-    تلطيف هواي منطقه و بهبود محيط زيست
6-    پرورش ماهي و مرغابي (توليد پروتئين)
7-    مهار آبهاي سطحي و سيلابهاي فصلي
8-    رسوبگيري و جلوگيري از گسترش رسوب در اراضي پائين دست
3-1. طبقه بندي انواع سدها
بطور كلي انواع و اقسام سدهايي كه در سطح جهان براي پوشش هركدام از اهداف سدسازي،‌ ساخته شده اند به شرح زير طبقه بندي مي شوند. لازم به ذكر است كه اين طبقه بندي بر اساس مصالح تشكيل دهنده اجزاء سد و شكل سد صورت گرفته است:
الف) سدهايي كه توسط مواد متصل به هم ساخته مي شوند.
ب)‌ سدهايي كه توسط مواد غير متصل به هم ساخته مي شوند.
ج) سدهاي ساخته شده با مصالح خاص.
مورد الف بيشتر شامل سدهاي بتني و سدهاي ساخته شده با مصالح بنايي (در گذشته) است داراي تقسيم بندي زير مي باشد:
1-سدهاي وزني
2-سدهاي قوسي
    1-2. تك قوس
        1-1-2. قوس با شعاع ثابت
        2-1-2. قوس با شعاع متغير
    2-2. دو قوس
3-سدهاي پايه دار يا پشت بنددار
    1-3. تك قوسي
    2-3. چند قوسي
    3-3. ساده
4-سدهاي انحرافي
    1-4. انحرافي كاملاً متحرك
    2-4. انحرافي نيمه متحرك
    3-4. انحرافي ثابت
مورد ب در خصوص سدهاي ساخته شده با مواد غير متصل شامل انواع سدهاي خاكي و سنگي و سنگريزه اي مي باشد كه به ترتيب زير طبقه بندي مي شوند:
1-سدهاي خاكي
1-1.    سدهاي خاكي همگن.
2-1.    سدهاي خاكي مغزه دار
3-1.    سدهاي خاكي ديافراگمي
2-سدهاي سنگي
1-2.    سدهاي سنگي
2-2.    سدهاي سنگريزه اي
مورد ج، سدهاي ساخته شده با مصالح خاص شامل سدهاي لاستيكي و زيرزميني است كه در فصل مربوطه توضيح بيشتر ارائه شده است.
4-1. انتخاب نوع سد مناسب براي ساختگاه
در اجراء پروژه هاي سدسازي، ابتدا درخواست مطالعه لازم جهت اجراي سد در يك منطقه خاص توسط مردم يا نمايندگان آنها يا كارشناسان سازمان ها، به واحدهاي ذيربط ارائه مي شود. (اين در صورتي است كه در آن منطقه شناسائي پتانسيل هاي سدسازي و محل هاي مناسب براي تمام منطقه صورت نگرفته باشد). در اين صورت منطقه مورد نظر ابتدا روي نقشه هاي مربوطه مورد مطالعه اوليه قرار مي گيرد. در اين مطالعه وجود آب كافي و محل مناسب براي مخزن و محور سد مد نظر قرار مي گيرد. همچنين وضعيت كلي منطقه از لحاظ پوشش دادن به ديگر اهداف سدسازي از قبيل كشاورزي و حتي سطح زير كشت مورد محاسبه قرار مي گيرد. سپس در صورت وجود محل يا محل هاي مناسب، كارشناساني مركب از كارشناسان مسائل ژئوتكنيك، هيدرولوژي، زمين شناسي و نقشه برداري به محل مورد نظر اعزام مي شوند تا از نزديك منطقه را مورد بازديد صحرائي قرار دهند. در پي اين بررسي، علاوه بر مسائل هيدرولوژي، ژئوتكنيك، زمين شناسي و توپوگرافي منطقه، وجود رسوبات، مسائل محيط زيست، مسائل اجتماعي و اقتصادي و غيره مطرح مي شود. در اين انتخاب، محل سد و نوع سد و ابعاد آن و هزينه تقريبي آن جهت بررسي هاي بيشتر تعيين مي گردد.
در انتخاب نوع سد، شرايط توپوگرافي و زمين شناسي محل، عوامل اوليه در ارزيابي مناسب بودن نسبي انواع سدها است. اين مشخصات ساختگاه سد، كه ارتباط متقابل با هم دارند، بر نحوه بارگذاري روي پي و الگوي نشت از حاشيه هاي مخزن تأثير مي گذارند. اگر تغيير شكل پذيري يا شكل پي سد از نقطه اي به نقطه اي ديگر بسيار متغير باشد، ممكن است منجر به تمركز تنش در قسمتهاي خاصي از سد شود. مخصوصاً سدهاي خاكي ممكن است در اثر تغيير شكل، در نقاط بحراني آسيب پذير باشند. همچنين ممكن است در تكيه گاههاي پرنشيب و در سطوح مشترك سازه اي، كه امكان متراكم نمودن مصالح به اندازه كافي وجود ندارد، نشستهاي نامساوي ايجاد شود. در اين محلها، تغيير شكل خاكريز ممكن است باعث بازشدن مجاري خطرناك براي نشست آب گردد. به همين دليل، شكستهاي زيادي در طول مجاري تخليه صورت گرفته است. هرچند خاكريزهائي كه به نحو صحيح ساخته شده است، قادر به تحمل حركات زيادي مي باشند ولي مقاومت آنها در مقابل سرريز شدن آب نسبتاً كم است، لذا ارتفاع آزاد و ظرفيت سيستم سرريز آنها بايد مقداري دست بالا و محافظه كارانه درنظر گرفته شود. برعكس اين نوع سدها، اغلب سدهاي بتني مي توانند در شرايط استغراق (عبور آب از روي تاج آنها) حداقل تا چندين ساعت مقاومت كنند. رمز ايمني آنها ممكن است مقاومت پي در مقابل ضربة آب سرريز كننده باشد.
سدهاي قوسي مي توانند بارهاي سنگيني را تحمل كنند، اما مقاومت و يكپارچگي آنها ذاتاً به مقاومت تكيه گاهها بستگي دارد. شكست اين نوع سدها ممكن است در اثر فرسايش سنگ يا برش ناشي از فشار آب اتفاق افتد. تضعيف تكيه گاه قوس شايد در اثر فرسايش پي نيز حادث شود. سدهاي وزني به دليل عمر زيادشان مورد توجه قرار گرفته اند. حجم زياد اين نوع سدها مقاومت آنها را در مقابل هوازدگي و نارسائي هاي ساختگاه افزايش مي دهد. با وجود اين، برخي از همين سدها نيز كه اجزاي پي آنها نسبت به لغزش آسيب پذير و حساس بوده است، شكسته اند. اين نقطه ضعف در معدودي از سدهاي پشتبنددار نيز ديده شده است. هر يك از انواع سدها داراي ويژگيهاي مشخصي مي باشند،‌ اما نبايد آنها را غيرقابل تغيير دانست. مطمئناً هر نوع سد براي يك ساختگاه معين، داراي برخي معايب و محاسن مي باشد. با وجود اين، ارزيابي بر اساس موارد استثنائي مي تواند گمراه كننده باشد. مثلاً سدهاي سنگريز عموماً به تحمل مقادير زياد نشت طي مدتهاي طولاني، معروفند. و اين در موارد زيادي صحيح مي باشد، اما برخي از آنها مقادير زيادي مصالح ريزدانه دارند كه آنها را، مخصوصاً اگر غير متراكم و يا از لايه هاي ضخيم تشكيل يافته باشند، مستعد فرسايش مي كند.
ويژگي سدهاي خاكي و پاره سنگي اين است كه اين سدها را مي توان با حجم فوق العاده زياد و در منطقه اي وسيع بر شالوده هاي غيرسنگي نيز بنا نمود. در صورتيكه اگر عرض منطقه آبگير (يا عرض دره) خيلي وسيع باشد و يا شالوده اي آبرفتي و بطور كلي غيرسنگي وجود داشته باشد، ساختن سدهاي بتني يا اقتصادي نيست و يا اصلاً مقدور نمي باشد و معمولاً در مواردي كه سد خاكي انتخاب مي شود تنها نوع ممكن براي آن منطقه است. مزيت ديگر سد خاكي اينست كه مصالح ساخت آن به فاصله كمي در دسترس است و به هر حال ارزان تر از مصالحي مانند بتن و فولاد تمام خواهد شد.
بنابراين در شرايط خاص مي توان با اطمينان بيشتر تصميم گرفت. مثلاً هنگامي كه عرض رودخانه كم و ديوراهاي محكم سنگي و بستر سنگي محكم وجود دارد مناسب ترين نوع سد، سد بتني است كه سرريز آن از تاج باشد و برعكس، اگر رودخانه بر يك دشت يا دره وسيع و بر يك بستر غيرسنگي مي گذرد، ساختن سدهاي بتني مقدور نيست و تنها روش ممكن سد خاكي است. در موارد بينابين كه امكان ساخت انواع سد ميسر است، انتخاب يكي بر ديگري به سادگي ميسر نيست.
در اين موارد تجربه كارشناسان و مهندسين مجرب نقش تعيين كننده را دارد. كه همراه با اين عنصر اصلي، پارامترهاي اقتصادي، وضعيت زمين محل، كارائي نوع سد براي هدف مورد نظر، امكان تهيه و حمل مصالح مورد نظر، مدت زمان ساخت و گاهي مدت زمان انحراف آب، امكان دسترسي به نيروي انساني، مسأله هزينه سرريز، حفاظت آن و مسايل مربوط به دريچه ها هركدام به نحوي در تصميم گيري دخالت دارد. در سد انتخاب شده، كليه موارد، مورد بررسي قرار گرفته است.

5-1. مطالعه، تحليل و بررسي انواع سدها
علوم مهندسي سد، با توجه به گسترده بودن دامنه مطالعاتي آن در شاخه هاي مختلف علمي از پيچيدگي خاصي برخوردار است. همچنين با توجه به اين تنوع و گستردگي، حجم مطالب مورد بحث در اين علم، بسيار زياد مي باشد. لذا به هيچ عنوان بررسي تمام جزئيات مطالعات، تحليل، طراحي و اجزاء در خصوص تمام انواع سدها در يك مجلد امكان پذير نمي باشد. اين درحالي است كه روز به روز بر حجم مطالعات و يافته هاي علمي در اين شاخه از علم افزوده مي شود. و حتي سدهاي جديدي با فن آوري هاي جديد ايجاد مي شود. در ادامه تعدادي از انواع سدها از نكته نظرات مختلف مورد بررسي قرار گرفته است.
فصل دوم
سدهاي بتني (Concrete Dams)
شامل:
1-    سدهاي بتني وزني (Concrete Gravity Dams)
2-    سدهاي بتني قوسي (Concrete Arc Dams)
3-    سدهاي بتني پايه دار (Concrete Buttress Dams)
1-2 سدهاي بتني وزني (Concrete Gravity Dams)
سدهاي بتني وزني براي پايداري به وزن خود وابسته اند. ارتفاع اين نوع سدها معمولاً به طول پي سد بستگي دارد. در اين نوع سدها، نيروي رانش آب در اثر اصطكاك سد با زمين خنثي مي شود. پي اين گونه سدها بايد مستحكم باشد و معمولاً سنگ يكپارچه انتخاب مي شود. البته احداث اين نوع سدها روي سنگهاي نفوذپذير هم جواب داده است. به دليل وزن بالاي سدهاي وزني، سدهايي از اين نوع با ارتفاع بيش 20 متر را معمولاً بر روي سنگ بستر مي سازند. اين سدها بيشتر براي سرريز آب از روي تاج مورد استفاده قرار مي گيرند. براي همين معمولاً در رودخانه هاي عريض، سد وزني را با سد خاكي تركيب مي كنند و از سد وزني به عنوان سرريز استفاده مي كنند.
يكي از قديمي ترين سدهاي وزني ثبت شده سد وزني الكانته (1594-1579) در اسپانيا است. سد فورن (1866-1861) كه برروي رودخانه لوير در 9 كيلومتري بالادست سنت اتين ساخته شده است، نيز يكي ديگر از آنها است.
سد گراندكولي (Grand coulee) (1942) برروي رودخانه كلمبيا در ايالت واشنگتن يكي از نمونه هاي سدهاي وزني عظيم دنياست. اين سد 168 متر ارتفاع و 1272 متر طول دارد و حدود 7645550 متر مكعب بتن در ساختن آن استفاده شده است. در ايران سد اكباتان نمونه يك سد وزني است.
2-2 سدهاي بتني قوسي (Concrete Arc Dams)
اين گونه سدها از همان اصول اوليه ساختمان پلهاي قوسي تبعيت مي كنند. تحدب قوسها هميشه به سمت آب است و بار اصلي آب كه در امتداد سد پخش شده است، به ديواره هاي كناري دره يا تنگه  اي كه سد در آن ساخته شده است، وارد مي شود. تحت شرايط مطلوب، سدهاي قوسي از سدهاي وزني، بتن كمتري نياز دارند. البته در مقابل، مناطق كمتري شرايط ساخت اين گونه سدها را دارا مي باشند. وجود دره تنگ با جناحين سنگي سالم از شروط اصلي يك ساختگاه مناسب براي سد قوسي محسوب مي شود. سد كرج يكي از سدهاي دوقوسي مهم ايران مي باشد. حوضه آبريز اين سد، كه 855 كيلومتر وسعت دارد، عمدتاً از سنگهاي آتشفشاني سازند كرج (توف سبز) پوشيده شده است. ميزان فرسايش و رسوبزايي اين حوضه كم و ساليانه حداكثر 350000 متر مكعب است. سد كرج برروي يك سيل ديوريتي مستحكم بنا شده است. پرده آب بند و پرده تزريق سد كرج بسيار خوب عمل مي كند و نفوذپذيري آن بسيار كم (كمتر از يك واحد لوژون) است.
اولين سدهاي قوسي، سد رالش و سد آلماترا در اسپانيا (قرن 16) و پس از آن سد پونتالو (Pontallo) (1611) مي باشند. در فرانسه زولا (1840) سد مدرن قوسي اينفرنت را به ارتفاع 36 متر ساخت. سد شوشون به ارتفاع 100 متر اولين سد مرتفع قوسي مي باشد كه به سال 1910 ساخته شده است. سدهاي قوسي زيادي بين سالهاي 1930 تا 1940 ساخته شده اند كه از آنها مي توان به سدهاي سوتت (125 متر)، كاستيلون (95) متر و ماژرس (90 متر) اشاره كرد.

3-2. سدهاي بتني پايه دار (Concrete Buttress Dams)
اين نوع سدها در بالادست خود داراي يك سري پايه هاي مثلثي يا ذوذنقه اي شكل، به شكل ديواره هاي عمودي هستند كه به سد در نگهداشتن آب كمك مي كنند و بار آب را به پي منتقل مي كنند. اين نوع سدها گاهي، سدهاي وزني توخالي ناميده مي شوند، زيرا غالباً 30 تا 50 درصد سدهاي وزني هم اندازه خودشان بتن مصرف مي كنند. از اين نوع سدها مي تواند سدهاي پايه دار دال تخت چند قوسي، چند گنبدي و پايه سرگرد را نام برد. در سدهاي قوسي دال تخت، بخش نگهدارنده آب از يك سري ديوارهاي تخت و بتن آرمه تشكيل شده است كه فضاي بين پايه ها را پر مي كند.
در سدهاي پايه دار چند قوسي هم يك سري از قوسها بين پايه ها قرار گرفته اند كه اجازه ايجاد فضاي خالي بيشتري به طراح مي دهد. ضمناً هر يك از قوسها، عملكردي چون يك سد قوسي دارد. پس مي توان سد پايه دار چند قوسي را چون تركيبي از سد وزني و قوسي درنظر گرفت. از سد پايه دار چند قوسي معمولاً در دره هاي عريض استفاده مي شود.
گذشته از صرفه جويي قابل توجه بتن در سدهاي پايه دار، اين نوع سدها لزوماً ارزانتر و اقتصادي تر از سدهاي وزني نمي باشند. هزينه هاي بالاي تهيه و ساختن بتن سد و نصب ميله هاي فولادي در بتن معمولاً بيشتر از هزينه بتن صرفه جويي شده است.
اولين سد بتن آرمه اي پايه دار در شهر ترسا (Thersa) واقع در نيويورك در سال 1953 ساخته شده است. سد دانيال جانسون كه در سال 1968 برروي رودخانه مانيكوگان (Manicougan) در كانادا ساخته شد، يكي از سدهاي بتني پايه دار قوسي بزرگ در دنيا است. اين سد 1306 متر طول و 214 متر ارتفاع دارد و يكي از بلندترين سدها در دنيا مي باشد. يكي از سدهاي معروف بتني پايه دار در ايران سد سفيدرود مي باشد.
فصل سوم
سدهاي خاكي (Soil Dams)
شامل:

 

1-    مقدمه
2-    اصول كلي طراحي سدهاي خاكي
3-    انواع سدهاي خاكي
1-3 سدهاي خاكي با تيپ همگن
2-3 سدهاي خاكي با تيپ مطبق (مغزه دار)
3-3 سدهاي خاكي با تيپ ديافراگمي

 

1-3. مقدمه
با اينكه هزاران سال از ساخت اولين سدهاي خاكي گذشته است و با وجود پيشرفت هاي روزافزوني كه در خصوص ساخت سدهاي خاكي انجام يافته است، ولي هنوز مشكل است كه بتوان راه حل‌هاي رياضي محكمي براي مسائل طراحي سدهاي خاكي پيشنهاد نمود. لذا تيپ دقيق و كاملي در اين خصوص وجود ندارد. به منظور تامين يك طرح دقيق و منطقي در سدهاي خاكي لازمست كه وضعيت پي سد و مواد متشكله آن و همچنين ديگر اجزاء سد مورد مطالعه اوليه قرار گرفته و اجزاي سد با روش كنترل شده و دقيق مطابق برنامه پيشنهادي طراح انجام پذيرد. طراحي سدهاي خاكي به علت پيچيدگي رفتار خاك به عنوان مصالح ساختماني و جسم باربر، هنوز هم تا حدود زيادي بر اساس تجربه، قضاوت فني و عملكرد نمونه هاي قبلي صورت مي پذيرد.
2-3. اصول كلي طراحي سدهاي خاكي
برخلاف ديگر انواع مصالح ساخته شده رفتار خاك تابع بسياري از عوامل پيچيده است كه امكان مدل سازي همه آنها اگر امكان پذير نباشد، بسيار دشوار است. هر سد خاكي بسته به شرائط پي، ساختگاه و عملكرد آن، نمونه منحصر بفردي است كه بايد توسط طراح با توجه به شرائط خاص مورد ارزيابي قرار گيرد. و در اين راه پيش روي داشتن روشهاي عمومي مورد استفاده در روند طراحي و گامهاي اصلي آن مي توان هدايت كننده وي باشد. در اين كتاب، روشهاي عمومي طراحي سدهاي خاكي با استناد به استانداردهاي USBR ارائه شده است.
مي دانيم كه رو شهاي ساخت سدهاي خاكي شامل روشهاي تراكم مكانيكي با غلطك و روشهاي هيدروليكي و نيمه هيدروليكي و در جاريزي سنگريزه مي باشد. كه البته بخش اعظم سدهاي ساخته شده و در حال ساخت به روش تراكم مكانيكي با غلطك صورت مي پذيرد كه در ادامه به جزئيات آن مي پردازيم.
بعنوان يك اصل در طراحي سدهاي خاكي لزوم اين دو نكته مهم است كه:
1-سد به عنوان يك مخزن بايد غيرقابل نفوذ باشد.
2-در تمام وضعيت هاي ممكن (وضعيت بلافاصله پس از ساخت، ضمن ساخت، وضعيت مخزن پر، طغيان، تخليه سريع، بارندگي و حتي در مواقع سيلهاي استثنائي چند هزار ساله) سد بايد مقاوم باشد.
هر سد خاكي از چند جزء مهم تشكيل يافته است كه بخش عمده حجم آن را بدنه سد يا جسم سد تشكيل مي دهد. زميني كه سد روي آن ساخته مي شود تا آن حد كه تحت تأثير فشار حاصل از سد و نفوذپذيري آب سد باشد، به نام پي سد ناميده مي شود. به جز اين دو بخش اصلي، اجزاء ديگري از قبيل آب بندها، زهكش ها، پوشش ها، فيلترها و غيره وجود دارد كه اهميت آنها به لحاظ حجم مصالح بكارگرفته شده، ناچيز است ولي به لحاظ عملكرد آنها در حفاظت و ايمني سدها، حساسيت و اهميت خاصي پيدا مي كند و نقش حياتي در خصوص پايداري سد و عمر مفيد آن ايفاء مي كنند.
3-3. انواع سدهاي خاكي
سدهاي خاكي به سه گروه سدهاي خاكي همگن و سدهاي خاكي مطبق يا مغزدار و سدهاي ديافراگمي طبقه بندي مي شوند. در مجموع، سدهايي كه تمام يا بخش عمده اي از بدنه آنها از مصالح حاصل از منابع قرضه اطراف ساختگاه يا از مناطق با فواصل مناسب از ساختگاه، حفاري و به محل جسم سد انتقال مي يابند و يا از گودبرداري هاي مورد نياز براي پروژه ساخته مي شوند، سد خاكريز ناميده مي شوند.


سدهاي خاكريز بر اساس تحقيقات انجام يافته، از نخستين روزهاي پيدايش تمدن انسان براي ذخيره آب و آبياري مورد استفاده قرار گرفته است. ولي تعدادي از سدهاي خاكريز ساخته شده در گذشته، تحت اثر سيلاب تخريب مي شدند. خرابي هاي متعدد سدهاي خاكي اين فكر را تقويت كرد كه روش تماماً تجربي طراحي اين سدها، بايد جاي خود را به روشهاي معقول مهندسي در عرصه طراحي و اجراء‌ بدهند. تا سال 1930 پيشرفت هاي اندكي در خصوص روشهاي طراحي شيب‌هاي سدهاي خاكي بوجود آمد. ولي پيشرفت هاي سريع علم مكانيك خاك از اين تاريخ به بعد، باعث افزايش روند روزافزون روشهاي طراحي سدهاي خاكي شد. اين روشهاي طراحي جديد عبارتند از:
1-    شناسائي تفصيلي پي شرايط و مصالح ساختماني قبل از شروع اجراء
2-    كاربرد تحليل هاي مهندسي در طراحي
3-    روشهاي دقيق كنترل و برنامه ريزي روشهاي اجرائي
4-    سيتمهاي دقيق طراحي و برنامه ريزي شده رفتارسنجي
با توجه به اينكه تأثير دقيق بودن يا نبودن بعضي از روشها و بخش هاي فوق الذكر چندين سال پس از ساختمان سد و بهره برداري آن بروز مي كند، لذا بايد كنترل هاي لازم در زمان بهره برداري سد نيز انجام گيرد. البته در چند دهه گذشته چندين سد با احجام و ارتفاع بسيار بالا ساخته شده و بطور موفق مورد بهره برداري قرار گرفته است كه تأئيد كننده صحت و دقت روشهاي پيشرفته سدسازي جديد است.


1-3-3. سد خاكي با تيپ همگن
سد خاكي با تيپ همگن سدي است كه تمام جسم سد از يك نوع مصالح (به جز لايه محافظ شيب سد يا ريپ راپ)‌ٍ ساخته شود. مصالح تشكيل دهنده سد بايد به اندازه كافي ناتراوا باشد تا بتواند از تراوش بيش از اندازه آب جلوگيري كند. مقاومت برشي مصالحي كه به طور عمومي اين شرط را برآورده مي سازند، به گونه اي است كه براي تامين پايداري، شيبهاي بدنه سد بايد پهن باشند. همچنين چون قسمت عمده سد از زه اشباع مي شود و دامنه پاياب نيز تحت تأثير مي باشد، لازمست كه شيب دامنه ها خيلي كم گرفته شود تا دامنه پاياب در برابر زه و دامنه سراب (بالادست) براي جلوگيري از ريزشهاي موضعي (در صورتي كه احتمال تخليه سريع مخزن پس از يك دوره طولاني پر بودن مخزن وجود داشته باشد)، به اندازه كافي مقاوم باشد. براي يك سد همگن ساخته شده برروي پي نفوذناپذير، در صورتي كه مخزن براي مدت زمان نامحدود پر باشد، سطح آزاد آب در بدنه عليرغم مقدار شيب بدنه و نفوذپذيري آن، شيب پائين دست را قطع خواهد كرد. در چنين شرايطي، شيب پائين دست سد، نهايتاً در ارتفاعي به طور تقريبي معادل يك سوم عمق آب در مخزن، تحت تأثير قرار خواهد گرفت. به هر حال در عمل، برخورد سطح آزاد آب با شيب پائين دست، به نفوذپذيري پي بدنه سد و عملكرد مخزن بستگي دارد.
باتوجه به زهدار شدن قسمتي از شيب پائين دست سد، و به منظور كنترل زه و پايداري سد، از زهكش افقي يا پنجه سنگي در پاياب و ايجاد پوشش بالادست در بستر مخزن و روي دامنه بالادست  ...

 

منابع:
1-    كتاب «سدهاي ايران» تأليف دكتر داود چهرازي (1375)
2-    كتاب «اصول مهندسي سد» تأليف مهندس علي قرباني (1380)
3-    مقاله «سدهاي لاستيكي» مجله «راه و ساختمان» شماره 18 دي (1383)

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.


نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.

محصولات
نظر سنجي
نظرتون در مورد ویکی پروژه چیه؟
  •   مراحل ثبت نام خیلی زیاده!
  •   مطلب درخواستیم رو نداشت!
  •   ایمیل نداشتم که ثبت نام کنم!
  •   مطلبی که میخواستم گرون بود!
نظرنتيجه