گروه عمران دانشگاه تربیت معلم سبزوار
مقالات عمرانیگروه عمران دانشگاه تربیت معلم سبزوار
مقالات عمرانیسدسازی
مقدمه ای بر صنعت سد سازی در ایران
مقدمه ذیل برگرفته از مقاله آقای مهندس بیطرف، در کتاب سدهای ایران، چاپ کمیته ملی سدهای بزرگ است
کشور ایران با وسعت 000/684/1 کیلومتر مربع یکی از فلاتهای پهناور آسیاست حدود جنوبی آن خلیج فارس و دریای عمان، حدشمالی دریای خزر، حدغربی آن کوههای زاگرس و حوزه اروند رود است که در شرق به کوههای پامیر محدود می باشد.
میانگین بارندگی سالانه کشور آن حدود 250 میلیمتر است که کمتر از میانگین بارندگی آسیا و حدود یک سوم میانگین جهانی می باشد. تنوع اقلیمی، شرایط توپوگرافی و جغرافیایی، توزیع ناموزون مکانی و زمانی جریانهای سطحی در انطباق با نیازهای آبی و تغییرات شدید بین سالی از ویژگیهای هیدورلیکی بخش وسیعی از کشور محسوب می شود. از اینرو اصول مهندسی آبیاری از روزگاران پیشین موردتوجه ایرانیان قرار داشته، تا جائی که به آن هنر آبیاری اطلاق مینمودهاند. عظمت و اهمیت آبیاری در معتقدات مذهبی، آداب و رسوم و سنتهای ایران جای والایی داشته است. آب در سرودهای مذهبی زرتشت بسیار آمده است و خدای نگهبان آب را آناهیتا می نامیدند.
در دین مقدس اسلام نیز آب دارای حریم مقدس و محترمی است تا جایی که هرگونه آلوده کردن آن امری ناشایست به حساب می آید. ایرانیان در صنعت سدسازی سابقه بسیار طولانی دارند یکی از قدیمی ترین سدهای قوسی جهان بنام سد کبار مشهور است که طول تاج آن 55 متر، ارتفاع 26 متر و فقط 5 متر ضخامت دارد و شعاع قوس آن 38 متر می‌باشد که نشان دهنده توان اجرائی گذشتگان در ساخت سد قوسی است. سدهای جدید بتنی ساوه، سدخاکی درودزن در فارس ، امروزه در محل سابق سدهای قدیمی ساخته شده اند.
در دشتهای پهناور و خشک ایران ، قنات تنها وسیله کشت و کار و کشاورزی و آبادانی و بوجود آمدن آبادیها، روستاها و ولایات و شهرها و اقتصاد پویای کشاورزی و نهایتاً تکوین تمدنهای بزرگ این مرز و بوم بوده است، بعبارتی تنها وسیله أی که زندگی را از اعماق سیاهی های خاک بیرون می کشید و به پهنه های گسترده دشتهای تشنه و تکیده ارزانی می داشت. ایجاد چنین شاهکار ساختمانی ، یا حفاری در اعماق زمین و ایجاد گالریهای تا ده برابر طول خط استوا، با هدف مقدس تامین آب، و رفع نیازهای اولیه ، و از همه مهمتر با نیت اعتلاء سطح زندگی مردم صورت میگرفته است. برنامه های عمرانی گوناگونی که باهدف توسعه اقتصادی – اجتماعی کشور ، تاکنون تدوین گردیده است، به طور اصولی جملگی دارای زیربنای متکی به توسعه منابع آب بوده اند. از این رو توسعه بهره برداری از منابع مختلف آب در اولویت نخست برنامه های مذکور قرار داشته و تامین آب عاملی برای دستیابی به آرمانهای رشد گردیده ، رشدی که فقر زدائی ، قطع وابستگی ، ایجاد عدالت اجتماعی، رفاه و سرافرازی را به ارمغان داشته است.توسعه کشاورزی در ایران به عنوان یکی از اهرمهای پیشرفت اقتصادی همراه با عوامل مهمی چون افزایش جمعیت ، بالاتر رفتن سطح بهداشت ، محدودیت منابع آب شیرین ، برداشت بیش از حد از آبهای زیرزمینی و سرانجام هجوم جبهه های آب شور به شیرین، احداث سدهای مخزنی را در اولویت کارهای عمرانی قرار می‌دهد.
صنعت سدسازی با شیوه های مدرن به ویژه سدهای با مقیاس بزرگ در حدود سه دهه قبل در ایران آغاز گردیده است. مطالعه و طراحی سدهای مخزنی بزرگ از حدود سالهای 1327 شروع و احداث این سدها از اواخر دهه 1330 صورت عملی به خود گرفت.
با وقوع انقلاب اسلامی ایران صنعت سدسازی در کشور وارد مرحله جدیدی گردیده و صنعت آب کشور ایجاد خودکفائی در این زمینه را هدف بزرگ و متعالی خود قرار داده است. با فراهم شدن زمینه های مختلف وبا شروع برنامه اول (سال 1368) توسعه اجتماعی و اقتصادی کشور، بر اساس ظرفیت سازی که در کلیه ابعاد مورد نیاز این صنعت انجام گرفت، گامهای اساسی عظیم و شجاعانه أی برداشته شد. مهار آبهای سطحی و توسعه بهره برداری از منابعی که بدون مصرف از دست می روند و به طور بارز در سرلوحه برنامه های توسعه اقتصادی اجتماعی کشور قرار گرفت. با عنایت به اهمیت خاص کنترل هرچه بیشتر آبهای سطحی و ضرورت بهره گیری مدبرانه از آنچه تاکنون از دست رفته بود تلاشهای گسترده أی از سوی وزارت نیرو صورت گرفت تا جائی که آمار سدهای احداث شده طی دو دهه پس از پیروزی انقلاب از 13 سد به 60 سد افزایش یافت. در حال حاضر، در برنامه تامین آب کشور 70 سد مهم و 48 شبکه آبیاری زهکشی در دست اجرا قرار دارد که نمایانگر توان بالای مهندسی در کشور ایران است ، با این تحول شگرف هم اکنون صنعت سدسازی کشور به مرحله خودکفائی رسیده است و کلیه مراحل مطالعه طراحی ، نظارت، ساخت، مدیریت و بهره برداری از سدهای مخزنی به دست توانای مهندسین کشور صورت می گیرد.
دانش و تجربیات حاصله از روند اجرائی طرحها، دستیابی با استانداردهای علمی، خودباوری و اتکاء به نفس کارشناسان ایرانی و اتخاذ استراتژی های مناسب، در این امر مهم بی اثر نبوده است.
سد تاریخی کُریت هدف پروژه سد سازی:
یک پروژه سد سازی ممکن است برای چند منظور احداث شود که در این صورت به آن طرح یک یا چند منظوره می نامند این منظورها میتوانند:
1) آبرسانی (آب مصرفی)
2) آبیاری . کشاورزی
3) مصارف صنعتی
4) برق آبی و یا ترکیبی از آن ها باشد.
5) جلوگیری از خسارت سیل
مانند:
پروژه های سد سازی در سه فاز و یا مر حله مختلف انجام می گرفته است.مرحله اول شامل مرحله مطالعات و بررسی ها می باشد در این فاز کلیه مطالعات مورد لزوم برای کسب اطلاعات پایه ای به منظور تهیه بهترین طرح ها انجام می گیرد.مقصود از بهترین طرح،طرحی است که به نحو شایسته ای:
1) از لحاظ فنی
2) از لحاظ اقتصادی و اجرای
حداکثر کارایی را داشته باشد.فاز دوم فاز تهیه طرح های نهایی است که در این مرحله نقش های فنی و اجرایی تهیه می شود و در مرحله سوم طرح فوق به اجرا در می آید.
اما در این قسمت به چند تعریف زیر بنایی از سازه های ساختمانی بر روی آب میپردازیم:
بند آب:
رود های ایران غالبا در طول سال کم آب و یا آب ندارند.از این رو گذشته از نهر های آب و روان آبهایی ساخته شد که آب اضافی بهاره در پشت این بند ها جمع شود.با کمک جوی، آب را به کشت زارها رسانید.از جمله اقدامات با اهمیت در گذشته،بند امیر در فارس که توسط عضدالدوله دیلمی در سال 380 قمری ساخته شد و بند آب شاهپور یکم پادشاه ساسانی است که آب کارون را با دو مجرای انحرافی از مسیر اصلی بر میگردانند.
آب خروجی از سد:
کل حجم آب خروجی از معابر مختلف خروجی سد (از جمله سرریز،دریچه های تخلیه رسوب،دریچه های آبگیری،زهکش و تبخیر) در مدت یکسال می باشد.
2. انواع سدها و طرز انتخاب آن ها:
سد مخزنی:
سدی است که معمولا در مقیاس بزرگ در مقابل جریان آب برای ذخیره آب به منظور زیر ایجاد می گردد: تامین آب کشاورزی،تامین آب شرب،ایجاد ارتفاع هیدروالتریکی برای تولید نیرو،تامین آب سایر مصارف و کنترل سیل.
سد مخزنی بزرگ:
طبق تعریف کمیته ی بین المللی سد های بزرگ،سد هایی که در زمان ساخت (طراحی) ارتفاع آن ها از پایین ترین رقم سطح پی تا سطح پیاده رو یا سواره رو تاج 15 متر یا بیشتر باشد جزو سد های بزرگ طبقه بندی می شوند،به علاوه در صورتی که ارتفاع سد بین 10 الی 15 متر یا بیشتر باشد مشروط بر اینکه حداقل یکی از شرایط ذیل را دارا باشد جزو سد های بزرگ محسوب می شود.
1) تاجی به طول 500 متر داشته باشد.
2) ظرفیت مخزن سد حداقل یک میلیون متر مکعب باشد.
3) ظرفیت تخلیه سیلاب حداقل 2000 متر مکعب در ثانیه باشد.
4) پی سد با مسائل پیچیده و خاصی مواجه شده باشد.
5) شکل سد دارای طرحی خاص و غیر عادی باشد.
سد های مخزنی را به طور کلی به 5 دسته مهم و ممتاز تقسیم می کنند.
1) سد های خاکی Earth-Fill Dam
2) سد های وزنی Gravity Dam
3) سد های قوسی Arch Dam
4) سد های سنگی Rock-Fill Dam
5) سد های پایه دار Buttress Dam
ü سد خاکی عمدتا از مواد خاکی تشکیل یافته است.بدیهی است که مواد تشکیل دهنده آن باید طبق مشخصات مخصوصی باشد و فرم مقطع آن بر اساس ضوابط فنی . محاسباتی تعیین شود.
ü سد وزنی به سدی نامند که از مصالح بنایی از قبیل بتن و مشابه آن تشکیل یافته و تعادل ایستایی آن عمدتا از وزن سد (Gravity) تامین می شود.
ü سد قوسی به سدی نامند که در پلان بصورت قوس(معمولا دو طرف گیردار) است و تعادل آن عمدتا بر اساس تعادل و مقاومت قوس در مقابل نیروی رانش آب تامین می شود.
ü سد سنگی نیز مانند سد خاکی عمدتا از مواد سنگی طبقه بندی شده تشکیل یافته است.
ü سدپایه دار از یک سری دال و یا پوشش نسبتا نازک (مسطح و یا قوسی شکل) که نیروی رانش و تکیه گاه خود را به پایه ها منتقل می کنند تشکیل یافته است.
3. انتخاب محل و نوع سد:
1) انتخاب سد قوسی:
با مختصر تعریفی که از سد قوسی شد چنین بر میآید که این نوع سد را باید در درٌه های تنگ و بستر سنگی سالم احداث نمود چه پهلو های دو طرف باید قادر به جذب نیروی رانش آب (تکیه گاه قوس دو طرف گیر دار) باشند و دره های بسیار عریض به علت نیروی ناشی از قوس ( بستگی به شعاع انحناء دارد) محل مناسبی برای سد های قوسی نخواهد بود.لذا دو شرط عمده و اساسی یکی تنگ بودن دره و دیگری سالم بودن بستر سنگی دو طرف از شرایط عمده و اساسی احداث سدهای قوسی است.
در سد های قوسی می توان آب طغیانگر را از روی سد به صورت پرش اسکی Saut D'Ski Ski- Jump عبور داد که خود موجب صرفه جویی زیادی در هزینه( بابت احداث طغیانگیر جدا گانه) می کند.سد قوسی در محل تکیه گاه باید عمود بر خطوط میزان نقشه پیاده شود.
2) انتخاب سد وزنی:
سد وزنی را در دره های عریض تر (c/h>2.5) احداث می کنند.ابعاد زیاد مقطع سد شالوده مسئله زیر فشار را درحد خطرناک مطرح میکند؛لذاباید امکان این باشد که سد وزنی در پهلو های دو طرف در عمق کافی ( عمق و طول هر دو) در داخل صخره های سنگی جای گیرد تا خطر دور زدن نیروی زیر فشار وجود نداشته باشد.طغیانگیر را در سد های وزنی می توان در طول سد هر جا که مناسب باشد احداث نمود.در حقیقت از طول سد به عنوان طغیانگیر استفاده میشود،در صورتی که در سد های خاکی این مسئله خود مشکلی ایجاد می کند.برق آبی در سد های وزنی به مقدار زیاد و در نمونه های کافی امروزه در دنیا تهیه شده است.سد های وزنی در مناطق زلزله خیز مناسب نیستند.
3) انتخاب سد پایه دار:
در صورتی که طول سد وزنی زیاد شود آنرا به سد پایه دار به منظور صرفه جویی در حجم عملیات بتن ریزی تبدیل می کنند و به طور خلا صه به تر تیب که دهنه رود خانه در محل احداث سد زیاد می شود واریانتهای سد های قوسی،وزنی،پایه دار،وخاکی مورد بررسی قرار می گیرند.
به دین لحاظ سد پایه دار از سد وزنی سبک تر است ولی محل پایه ها به علت تمرکز عکس العمل ممکن است سنگین تر باشد لذا زیر فشار در سد های پایه دار در صورتی که سد بد روی رادیه ژنرال ساخته شده باشد،می توان خطر مهمی به وجود آورد ولی این خطر را می توان با جدا ساختن شالوده ها (شالوده ها پایه ها از سایر قسمت ها) و یا با گذاردن حوضچه و یا سوراخ های زه گش (Pressure relief drain) بر طرف نمود.
مقاومت سدها در برابر زمین لرزه خوب نیست لذا در این مناطق باید پایه ها را توسط تیر های طولی به هم مرتبط نمود.طغیانگیر را می توان در طول سد جای داد منتها باید آن را در یک طرف ساحل رود خانه و یا سد جای داد.
4) انتخاب سد خاکی:
با زیاد شدن عرض رودخانه در محل گلو گاه به ترتیب از سد های قوسی به وزنی،از وزنی به پایدار و بالاخره خاکی و سنگی می رسیم،سدهای خاکی معمولا ارزان تر از سد های بتنی تمام می شود و به همین مناسب در جایی که عرض رودخانه (طول سد) زیاد باشد سد های خاکی در شرایط یکسان اقتصادی تر به نظر می رسند.
یکی از شرایط عمده برای احداث سد های خاکی وجود مصالح خاکی مناسب در محل سد است که از اهم این مصالح،مواد غیر نفوذ(رس وسیلت است است،سایر مصالح از قبیل شن و ماسه نیز باید در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه وجود داشته باشد.
سد «لار» که از سد های خاکی بزرگ (ایران و دنیا) است در شمال پلور (تهران) واقع است و ارتفاع تاج آن تا کف بستر شالوده متر می باشد.ضخامت تاج سد 13 متر و ضخامت سد در بستر رودخانه در حدود 700 متر می باشد.
5) انتخاب سد سنگی:
سد سنگی را می توان در محلی که سنگ مناسب (به وفور) در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه باشد احداث نمود کضافا اینکه به علت مقاومت بسیار خوب آن در مقابل زمین لرزه در مناطق زلزله خیز بسیار مناسبند.در صورت وقوع زمین لرزه مواد سنگی فوق بر روی هم می غلتند و ضایعه بزرگی ببار نمی آورند،ولی در سدهای بتنی و حتی خاکی این ضایعه به همین جا خاتمه نمیابد.
سدهای سنگی در ایران به علت وجود مدار زمین لرزه و همچنین مواد سنگی مناسب می توانند مطرح شوند.سد قشلان در کردستان یکی از انواع سدهای سنگی است.
4. طغیانگیر و انواع آن:
همانطور که از ظاهر کلمه بر می آید همان تخلیه کننده دریاچه سد در مواقع اضطراری است بدیهی است که این تخلیه باید تا ارتفاع قابل اطمینانی انجام گیرد که در ضمن رفع خطر سیل گیری قادر به تامین احتیاجات اساسی پروژه سد سازی نیز باشد.طغیانگیر سدها باید قادر به تخلیه خریلن سیلهای استثنایی حوضه آبگیر باشند که آن هم به نوبه خود تابع وسعت حوضه آبگیر،نوع پوشش حوضه،شیب آن مدت زمان بارندگی های متداوم و امکان تمرکز جریان های فوق است.
انواع طغیانگیر عبارتند از:
1) طغیانگیر سد سر ریز Over flow spillway
2) طغیانگیر نیلو فریMorning Glory spillway
3) طغیانگیر لابیرینتLabyrinth spillway
4) طغیانگیر برج آبگیرTower spillway
5) طغیانگیر دریچه ایGate spillway
6) طغیانگیر تونلیTunnel spillway 
مقدمه ای بر بررسی های ایمن سازی در سدهای قوسی
مؤسسه فن آوری شاژو، چین
چکیده
سدهای قوسی از انواع سدهای با اضافه ظرفیت باربری بالا و خصیصه ی خود انطباقی و برتری نسبت ایمنی به قیمت بهره می برند. هر چه سد قوسی مرتفع تر و بزرگتر باشد، به همان نسبت شرایط زمین شناسی محل سد پیچیده تر بوده و ظرفیت مخزن نیز بزرگ تر خواهد بود. بنابراین، در صورت وقوع هر گونه خرابی در این سدها، اقتصاد ملی متحمل زیان فراوان شده و زندگی و دارایی مردم در معرض خطر قرار خواهد گرفت. در نتیجه، خسارت بالای ناشی از فروریزی سد نشان دهنده ی اهمیت بالایی است که باید به ارزیابی و نظارت بر مسائل امنیتی سد اختصاص داده شود. درحال حاضر، مهمترین اهداف در بررسی های امنیتی در این زمینه شامل، تئوری مقاومت، تئوری پایداری، تئوری قابلیت اتکاء، تئوری صدمات شکستگی به همراه تحلیل های شبیه سازی عددی، تست مدل ژئوهندسی، ارزیابی و تحلیل بالعکس داده ها و غیره می باشد. با این وجود، این اهداف، دور از اصول تئوریکال علمی و اقبال از سوی چرخه ی مهندسین سد می باشد. این مقاله درباره ی پیشرفت های صورت گرفته در زمینه ی سدهای قوسی و زیان و خسارت ناشی از فروریزی این سدها و خلاصه ای بر تئوری های اصلی موجود و اهداف ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی بوده و نقاط ضعف این تئوری ها و اهداف را تحلیل کرده و مشکلات موجود بر سر راه تحقیقات آینده را مورد اشاره قرار داده و نهایتاً به مسائل و موضوعات حیاتی و نقاط مشکل ساز به عنوان ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی می پردازد
مقدمه:
سدهای قوسی گونه‌ای از سدهای امن و اقتصادی می‌باشند. از زمان ساخت اولین سد قوسی در جهان (سد زولا) در فرانسه در سال 1854 و اولین سد قوسی بلند در جهان(سد هاور) (به ارتفاع 221 متر و طول تاج 372 متر) در آمریکا در سال 1936، سدهای قوسی به لطف اضافه ظرفیت باربری منحصر بفرد و خصیصه ی خود- تنظیمی، به وفور مورد توجه مهندسین سد در زمینه ساخت سد در سراسر جهان قرار گرفته اند. در حال حاضر بیش از نیمی از سدهای عظیم ساخته شده در سراسر جهان با ارتفاعی بیش از 200 متر از نوع سدهای قوسی می‌باشند. در نواحی غربی چین گروهی از سدهای قوسی ممتاز جهان با ارتفاعی بیش از 300 متر در دست ساخت بوده و یا ساخته خواهند شد. سد سازی در تمام کشورهای جهان این موضوع را به اثبات رسانیده است، که هر چه سد بلندتر و مرتفع تر باشد، اهمیت اقتصادی و جنبه های امنیتی آن بیشتر خواهد بود. بطور کلی، سدهای قوسی با مخازن عظیم مانند سد قوسی مالپاست فرانسه، سد قوسی وایونت ایتالیا و غیره ثابت کرده اند که در صورت فروریزی و خرابی، عواقب این مسئله کاملاً جدی بوده و نه تنها اقتصاد ملی را متحمل زیان قابل توجهی می کنند، بلکه جان و مال مردم را شدیداً به خطر خواهند انداخت. در سال 1959 سد قوسی مالپاست فرانسه به دلیل لغزش بدنه سد بهمراه لایه ی عمیق سنگی شالوده، فرو ریخت که این اتفاق منجر به مرگ 400 نفر و از دست رفتن سدمایه ی اقتصادی هنگفتی گردید. بنابراین اهمیت بالایی باید به مسائل امنیتی سدهای قوسی داده شود و بررسی‌های عمیقی باید به سمت تنش، تغییر شکل و مکانیزم تخریب در حین بهره برداری از این سدها سوق داده شود و همچنین ارزیابی هایی در ارتباط با ضریب اطمینان سدهای قوسی باید صورت پذیرد..( به این معنی که فاصله ی بین حالت طراحی شده و حالت تخریبی سد قوسی باید ارزیابی شود). به طور کلی اکثر سدهای قوسی دارای شرایط ژئولوژیکی پیچیده، شرایط محیطی ناسازگار، عدم قطعیت فیزیکی (تصادفی)، پارامترهای مکانیکی و غیره می باشند. تمام این فاکتورها باعث عدم قطعیت در تحقیقات صورت گرفته درزمینه ی امنیت سدهای قوسی شده است. تمام تئوری ها و اهداف حال حاضر دارای هم نقطه ی ضعف و هم نقطه ی قوت بوده که باید پیشرفت ها و تکمیلات مربوطه به سرعت صورت پذیرد.
بررسی ایمنی سدهای قوسی توسط تئوری مقاومت
بر طبق تئوری مقاومت، خرابی یک سد قوسی به جهت ترک های قوسی ایجاد شده براثر تنش‌های کششی اضافی، تسلیم شانه و یا بدنه ی سد بر اثر تنش های فشاری اضافی، لغزش بدنه ی صخره‌ای سد در امتداد سازه ی نرم و ضعیف بر اثر تنش های برشی اضافی و... به وقوع می پیوندد. با مقایسه ی مقاومت تحت شرایط محدود شده و اثر بار طراحی می‌توان مشخص نمود، که آیا سازه به مقاومت تخریبی (مقاومت نهایی) خود رسیده است یا خیر. در کشورهایی مانند ایالات متحده، ژاپن، چین و... رسم بر این است که ضریب اطمینان مقاومت کششی و فشاری از طریق آنالیز تنش ـ کرش سد قوسی توسط فرایند تقسیم بار تیر قوسی بدست آمده و سپس ضریب اطمینان مقاومت برشی براساس اصل تعادل حد بدنه ی صلب محاسبه شود.
بر طبق تئوری مقاومت، خرابی یک سد قوسی به جهت ترک های قوسی ایجاد شده براثر تنش‌های کششی اضافی، تسلیم شانه و یا بدنه ی سد بر اثر تنش های فشاری اضافی، لغزش بدنه ی صخره‌ای سد در امتداد سازه ی نرم و ضعیف بر اثر تنش های برشی اضافی و... به وقوع می پیوندد. با مقایسه ی مقاومت تحت شرایط محدود شده و اثر بار طراحی می‌توان مشخص نمود، که آیا سازه به مقاومت تخریبی (مقاومت نهایی) خود رسیده است یا خیر. در کشورهایی مانند ایالات متحده، ژاپن، چین و... رسم بر این است که ضریب اطمینان مقاومت کششی و فشاری از طریق آنالیز تنش ـ کرش سد قوسی توسط فرایند تقسیم بار تیر قوسی بدست آمده و سپس ضریب اطمینان مقاومت برشی براساس اصل تعادل حد بدنه ی صلب محاسبه شود.
در محاسبات عددی توسط فرآیند المان محدود و...مقیاس مور- کولمب و دراکر ـ پراگر به طور معمول به عنوان میزان تسلیم برای مصالح سنگی خاکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالی که برای بتن مقیاس پارامتری چهارگانه به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایای ضریب اطمینان مقاومت عبارت است: از محاسبات ساده، قرارگیری بر پایه ی سالها تجربه و فعالیت مهندسین سد، متداول در بین مهندسین و متخصصین سد و همچنین قابلیت انطباق با ضرائب اطمینان مجاز مشخص شده در کشورهای مختلف. مشکل این راه حل آن است که نارسایی مقاومت موضعی ممکن نیست باعث تخریب کلی سد قوسی شود و تنها زمانی که سطح تماس لغزش، یک صفحه و یا یک قوس دایروی باشد و از قبل داده شده باشد، می‌توانیم یک نتیجه ی محاسباتی منطقی ازضریب اطمینان تنش برشی بدست آوریم. به علاوه روش تئوری مقاومت، بدنه، شانه و شالوده ی سد را به عنوان یک تسلیم جامع و کلی در نظر نمی‌گیرد. برای کامل کردن فرآیند آنالیز ضریب اطمینان مقاومت، بسیاری از دانشجویان از جنبه‌های مختلف به تحقیق پرداخته‌اندسان مینگ کووان، ژانگ جینگ جیان و… ضریب اطمینان نقطه ای را بررسی و پیشنهاد کرده‌اند. چنجیان پینگ، وانگ لیانکوی و… تأثیر و طول ترک ها را بر روی تخریب سدهای قوسی مورد مطالعه قرار داده و یک مقدار بحرانی را برای ترک و طول ترک ها پیشنهاد کرده اند. چن جین، هووانگ وی و… تحلیل هایی را بر روی اندازه سطح ترک خورده انجام داده و فرضیه ی سطح ترک را پیشنهاد کرده و دامنه ی بحرانی را نیز به دست آورده‌اند. تمام تحقیقات و مطالعات فوق الذکر به مفاد آنالیز تئوری مقاومت سدهای قوسی‌اضافه شده است. با این وجود قبول و انتخاب این مفاهیم نیازمند مطالعات بیشتری می باشد.
بررسی ایمنی سدهای قوسی توسط تئوری پایداری
طبق مکانیک سنتی، هیچ گونه مشکل پایداری وجود ندارد، و لغزش سد قوسی درامتداد سطح تماس فونداسیون، ناپایداری شانه های سد، و لغزش بلوک سنگی درامتداد سطح تماس سازه، همگی مرتبط با تخریب مقاومتی می باشند. اما با توجه به تعریف پایداری کینماتیک، هر گونه تغییر در یک حالت و یا یک شیئ، یک حرکت به حساب آمده و موضوع پایداری مطرح میشود. زمانی که تمام بدنه سد به دلایل مختلف درحالت پایداری محدود شده به سر می‌برد، تنها یک آشفتگی جزئی باعث انحراف سد ازحالت تعادل اولیه خود شده و باعث تخریب غیر قابل بازگشت میشود. با توجه به این اصل که زمانی که تخریب کامل سد قوسی اتفاق می‌افتد، حالت سکون سد به حالت قابل حرکت تغییر میکند، رن دینگ ون با توجه به منبع مطالعات تغییر حالت سیستم، پیشنهاد کرد که تخریب کامل سدهای قوسی ممکن است در ارتباط باپایداری باشد. اما بر خلاف ناپایداری کمانشی، این نوع ناپایداری مربوط به ناپایداری حد نقطه‌ای بوده و شاخص تعیین کننده ی امنیت سد قوسی همان اتکاء سد می باشد. با توجه به تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با ناپایداری سد قوسی تا هم اکنون‌هیچگونه پیشرفتی نه بر پایه ی تئوری مکانیکی دقیق حتی به شکلی ساده و عملی‌صورت نگرفته است. در حال حاضر، پیشرفت‌هایی در زمینه‌های تحقیقاتی در ارتباط با پایداری کلی سد قوسی به قرار زیر صورت گرفته است: روش اضافه بار، ذخیره ی مقاومت، روش ترکیبی اضافه بار و ذخیره ی مقاومت و غیره.
طبق مکانیک سنتی، هیچ گونه مشکل پایداری وجود ندارد، و لغزش سد قوسی درامتداد سطح تماس فونداسیون، ناپایداری شانه های سد، و لغزش بلوک سنگی درامتداد سطح تماس سازه، همگی مرتبط با تخریب مقاومتی می باشند. اما با توجه به تعریف پایداری کینماتیک، هر گونه تغییر در یک حالت و یا یک شیئ، یک حرکت به حساب آمده و موضوع پایداری مطرح میشود. زمانی که تمام بدنه سد به دلایل مختلف درحالت پایداری محدود شده به سر می‌برد، تنها یک آشفتگی جزئی باعث انحراف سد ازحالت تعادل اولیه خود شده و باعث تخریب غیر قابل بازگشت میشود. با توجه به این اصل که زمانی که تخریب کامل سد قوسی اتفاق می‌افتد، حالت سکون سد به حالت قابل حرکت تغییر میکند، رن دینگ ون با توجه به منبع مطالعات تغییر حالت سیستم، پیشنهاد کرد که تخریب کامل سدهای قوسی ممکن است در ارتباط باپایداری باشد. اما بر خلاف ناپایداری کمانشی، این نوع ناپایداری مربوط به ناپایداری حد نقطه‌ای بوده و شاخص تعیین کننده ی امنیت سد قوسی همان اتکاء سد می باشد. با توجه به تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با ناپایداری سد قوسی تا هم اکنون‌هیچگونه پیشرفتی نه بر پایه ی تئوری مکانیکی دقیق حتی به شکلی ساده و عملی‌صورت نگرفته است. در حال حاضر، پیشرفت‌هایی در زمینه‌های تحقیقاتی در ارتباط با پایداری کلی سد قوسی به قرار زیر صورت گرفته است: روش اضافه بار، ذخیره ی مقاومت، روش ترکیبی اضافه بار و ذخیره ی مقاومت و غیره.
ـ روش اضافه‌بار
طبق این روش با فرض ثابت بودن پارامترهای مقاومت مصالح و تحت عمل ترکیبی بارهای عملی نرمال، بار افقی با افزایش حجم مخزن (بالاتر رفتن تراز آب) تا آنجا افزایش می‌یابد، که ناپایداری و تخریب سد قوسی واقع شود. ثابت اضافه بار عبارت است از نسبت بار تخریبی به بار قائم (نرمال)، ضریب اطمینان اضافه بار غالباً بسیار بالا بوده و می‌تواند به روش مدلسازی ژئومکانیکی و یاشبیه سازی حسابی بدست آید. با این حال در عین فعالیت طبیعی سد قوسی اضافه‌بار بیش از اندازه بسیار غیر محتمل می باشد، بعلاوه، اثر عواملی همچون پی سنگی، خوردگی، نشست و قلیایی شدن مصالح سازه‌ای به دلیل وجود آب بر روی مقاومت در نظر گرفته نشده است ( الالخصوص ناحیه ی ضعیف پی سنگی ).بهر حال، خطر واقعی به خاطرتشدید بار نمی باشد، بلکه بخاطر کافی نبودن مقاومت مصالح می باشد.
ـ روش ذخیره ی مقاومت
بر طبق این روش، تحت شرایط عدم تغییر بارعمودی، مقاومت بدنه سد و پی سنگی به تدریج کاهش می‌یابد، تا زمانی که ناپایداری و تخریب سد قوسی وقوع یابد و ضریب ذخیره ی مقاومت عبارت است از تعداد دفعات کاهش نیمه. با این حال، در این روش به تعدادی مدل نیاز است. به طور کلی این آزمایش بر طبق اصل تعادل انجام میشود، بدین معنا که به جای ثابت نگه داشتن بار خارجی و کاهش تدریجی مقاومت مصالح، مقاومت مصالح ثابت نگه داشته میشود وهمزمان بار خارجی و بار مرده ی خود سد افزایش می‌یابد، تا آنجا که تخریب صورت پذیرد. برای آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت معادل، مشکل اساسی که همزمان بودن افزایش بار خارجی پی سنگی و بدنه ی سد می باشد باید حل گردد
گو چونماو، گونگ ژاوزیاگ و… بر طبق اصل ارضاء تشابه مدل فیزیکی و با استفاده از دستگاه گریز ازمرکز* بعنوان دستگاه بارگذاری و جایگزین کردن میدان ثقلی با میدان نیروی گریز از مرکز، متوجه ی افزایش همزمان بار خارجی پی سنگی و بدنه سد شدند و آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت معادل را بر روی یک مدل انجام دادند. نتیجه آزمایش نشان داد که گرایش بزرگی تنش و بزرگی تنش های کششی و فشاری به طور اساسی به سمت قانون عمومی می باشد. برای انجام آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت بر روی یک نمونه، نیاز به ایجاد مصالح جدیدی می باشد که بتواند تغییرتدریجی مقاومت برشی پی سد، سطح نرم و ضعیف سازه بر روی پی سنگی را آشکار ساخته و همچنین تکنیک های آزمایش را پاسخ گو باشد.
لو جینچی، لی چاووگو و... بعد از سالها بررسی “ مصالح با تغییرات مشابه دما“ را توسعه داده اند که برای مدلسازی گسل های بین لایه‌ای و بدنه های صخره ای قابل استفاده می‌باشد. این مصالح از بلنک فیکس*، روغن موتور، مصالح و مخلوطهای حل شدنی پلیمری که به میزان معینی با هم ترکیب شده‌اند، ساخته شده است. در حین آزمایش با افزایش دما، مقاومت مصالح بتدریج کاهش می‌یابد. با وجود اینکه ضریب ذخیره ی مقاومت یک تصویر واضح را ارائه می کند، اما علت اصلی تخریب سد قوسی نمی‌باشد. بنابراین کاهش مقاومت به نسبت نامساوی منطقی تر می باشد و فرآیند تضمین برابراغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بر طبق این روش، تحت شرایط عدم تغییر بارعمودی، مقاومت بدنه سد و پی سنگی به تدریج کاهش می‌یابد، تا زمانی که ناپایداری و تخریب سد قوسی وقوع یابد و ضریب ذخیره ی مقاومت عبارت است از تعداد دفعات کاهش نیمه. با این حال، در این روش به تعدادی مدل نیاز است. به طور کلی این آزمایش بر طبق اصل تعادل انجام میشود، بدین معنا که به جای ثابت نگه داشتن بار خارجی و کاهش تدریجی مقاومت مصالح، مقاومت مصالح ثابت نگه داشته میشود وهمزمان بار خارجی و بار مرده ی خود سد افزایش می‌یابد، تا آنجا که تخریب صورت پذیرد. برای آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت معادل، مشکل اساسی که همزمان بودن افزایش بار خارجی پی سنگی و بدنه ی سد می باشد باید حل گردد
گو چونماو، گونگ ژاوزیاگ و… بر طبق اصل ارضاء تشابه مدل فیزیکی و با استفاده از دستگاه گریز ازمرکز* بعنوان دستگاه بارگذاری و جایگزین کردن میدان ثقلی با میدان نیروی گریز از مرکز، متوجه ی افزایش همزمان بار خارجی پی سنگی و بدنه سد شدند و آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت معادل را بر روی یک مدل انجام دادند. نتیجه آزمایش نشان داد که گرایش بزرگی تنش و بزرگی تنش های کششی و فشاری به طور اساسی به سمت قانون عمومی می باشد. برای انجام آزمایش به روش ذخیره ی مقاومت بر روی یک نمونه، نیاز به ایجاد مصالح جدیدی می باشد که بتواند تغییرتدریجی مقاومت برشی پی سد، سطح نرم و ضعیف سازه بر روی پی سنگی را آشکار ساخته و همچنین تکنیک های آزمایش را پاسخ گو باشد.
لو جینچی، لی چاووگو و... بعد از سالها بررسی “ مصالح با تغییرات مشابه دما“ را توسعه داده اند که برای مدلسازی گسل های بین لایه‌ای و بدنه های صخره ای قابل استفاده می‌باشد. این مصالح از بلنک فیکس*، روغن موتور، مصالح و مخلوطهای حل شدنی پلیمری که به میزان معینی با هم ترکیب شده‌اند، ساخته شده است. در حین آزمایش با افزایش دما، مقاومت مصالح بتدریج کاهش می‌یابد. با وجود اینکه ضریب ذخیره ی مقاومت یک تصویر واضح را ارائه می کند، اما علت اصلی تخریب سد قوسی نمی‌باشد. بنابراین کاهش مقاومت به نسبت نامساوی منطقی تر می باشد و فرآیند تضمین برابراغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ـ روش ترکیبی
تخریب یک سد قوسی تنها به دلیل اضافه بار و یا کاهش مقاومت مصالح نمی باشد، بلکه به دلیل اثر توامان دو فاکتور مذکور است. بر طبق روش ترکیبی، با ترکیب کردن اضافه بار با ذخیره مقاومت، زمانی که سد قوسی به یک ضریب اضافه بار مشخصه می رسد، مقاومت باید به اندازه ی ان مرتبه کاهش داشته شود، که باعث تخریب سد قوسی می شود
روش ترکیبی از لحاظ تئوری معقول می باشد، اما عملکرد واقعی نسبتاً کامل شده می باشد. خصوصاً هیچ گونه استاندارد استواری در ارتباط با اینکه تا چه اندازه باید اضافه بار ایجاد شود، قبل از اینکه مقاومت مصالح کاهش پیدا کند، وجود ندارد. در حال حاضر، مطالعه ی کلی تخریب ناپایداری، تنها توسط آزمایش‌های مدل هندسی صورت می پذیرد و موفقیت‌هایی در شبیه سازی کامپیوتری و محاسبات عددی روند خرابی سدهای قوسی صورت پذیرفته است.
تخریب یک سد قوسی تنها به دلیل اضافه بار و یا کاهش مقاومت مصالح نمی باشد، بلکه به دلیل اثر توامان دو فاکتور مذکور است. بر طبق روش ترکیبی، با ترکیب کردن اضافه بار با ذخیره مقاومت، زمانی که سد قوسی به یک ضریب اضافه بار مشخصه می رسد، مقاومت باید به اندازه ی ان مرتبه کاهش داشته شود، که باعث تخریب سد قوسی می شود
روش ترکیبی از لحاظ تئوری معقول می باشد، اما عملکرد واقعی نسبتاً کامل شده می باشد. خصوصاً هیچ گونه استاندارد استواری در ارتباط با اینکه تا چه اندازه باید اضافه بار ایجاد شود، قبل از اینکه مقاومت مصالح کاهش پیدا کند، وجود ندارد. در حال حاضر، مطالعه ی کلی تخریب ناپایداری، تنها توسط آزمایش‌های مدل هندسی صورت می پذیرد و موفقیت‌هایی در شبیه سازی کامپیوتری و محاسبات عددی روند خرابی سدهای قوسی صورت پذیرفته است.
کاربرد تحلیل پایداری سدهای قوسی در ارزیابی ایمنی سدهای قوسیهمانطور که درجهان مادی به طور چشمگیری دیده میشود، تصادفی بودن، احتمال وقوع یک پدیده در یک حالت خاص را منعکس میکند. در مورد سدهای قوسی این موضوع درعدم قطعیت در ارتباط با خصوصیات مصالح و بارگذاری خارجی دیده میشود. تحلیل پایداری طبق تئوری احتمال و آمار ریاضیاتی، روش منطقی تر و پیشرفته تری را درارزیابی ایمنی سدهای قوسی ارائه می کند. تحلیل پایداری در زمینه ی احتمال به ما پاسخ می دهد، بدین معنا که اعتبار عملکرد نرمال سد قوسی تحت شرایط کاربری خاص و محیط اطراف در طول عمر سازه تحت مطالعه قرار می گیرد.
گو هوایژی، چن زوپینگ، لیو نینگ و… با فرض تصادفی بودن بارگذاری (شامل تغییرات درجه حرارت) و پارامترهای مصالح، بررسی‌های خود را به سوی تغییرات زمانی سد قوسی بتنی و تودة سنگی شانه سد معطوف کرده‌اند. وانگ سیجینگ، هوانگ ژیکوان و… اثر احتمال ناپایداری توده سنگی و تغییر پذیری پارامتر مکانیکی بر روی سازه را تحت مطالعه قرار داده‌اند. لیان جیجان، یانگ لینگ کیانگ و… با در نظر گرفتن بارگذاری و پارامتر مصالح به‌عنوان متغیرهای تصادفی و با کمک المان محدود تصادفی توزیع شاخص پایداری سد قوسی را بررسی کرده اند. با وجود اینکه تئوری های پایداری، کاربردهای نسبتاً گسترده‌ای را در آنالیز ایمنی سدهای قوسی پیدا کرده است، اما تنها در پایداری نقطه‌ای قابل استفاده می باشند. تلاش های بیشتری در جهت شناسایی طرح مهندسی بر پایه ی آنالیز پایداری سیستماتیک باید صورت پذیرد، مخصوصاً برای بررسی و حل یک سری از مشکلات تکنیکی و تئوریکال مانند روش آنالیز پایداری سیستماتیک، تکنیک آنالیز شبکه ی احتمال کاربردی، سیستم تصمیم گیری، پارامترهای آماری قانون توزیع و غیره.
گو هوایژی، چن زوپینگ، لیو نینگ و… با فرض تصادفی بودن بارگذاری (شامل تغییرات درجه حرارت) و پارامترهای مصالح، بررسی‌های خود را به سوی تغییرات زمانی سد قوسی بتنی و تودة سنگی شانه سد معطوف کرده‌اند. وانگ سیجینگ، هوانگ ژیکوان و… اثر احتمال ناپایداری توده سنگی و تغییر پذیری پارامتر مکانیکی بر روی سازه را تحت مطالعه قرار داده‌اند. لیان جیجان، یانگ لینگ کیانگ و… با در نظر گرفتن بارگذاری و پارامتر مصالح به‌عنوان متغیرهای تصادفی و با کمک المان محدود تصادفی توزیع شاخص پایداری سد قوسی را بررسی کرده اند. با وجود اینکه تئوری های پایداری، کاربردهای نسبتاً گسترده‌ای را در آنالیز ایمنی سدهای قوسی پیدا کرده است، اما تنها در پایداری نقطه‌ای قابل استفاده می باشند. تلاش های بیشتری در جهت شناسایی طرح مهندسی بر پایه ی آنالیز پایداری سیستماتیک باید صورت پذیرد، مخصوصاً برای بررسی و حل یک سری از مشکلات تکنیکی و تئوریکال مانند روش آنالیز پایداری سیستماتیک، تکنیک آنالیز شبکه ی احتمال کاربردی، سیستم تصمیم گیری، پارامترهای آماری قانون توزیع و غیره.
تئوریهای دیگری در زمینه ی ارزیابی ایمنی سد قوسی‌عده‌ای از پژوهشگران معتقدند که تخریب یک سد و توده ی سنگی به دلیل گسترش مستمر ترک‌های ایجاد شده بر اثر تجمع دائمی آسیب اولیه می‌باشد و بنابراین فرآیندهای مکانیک آسیب و مکانیک شکست را می توان برای مطالعه ی تخریب سدهای قوسی انطباق داد. هوانگ یون و دیگران پایداری و تمایل گسترش ترک‌های پاشنه ی سد در طرف بالا دست سدهای قوسی را به کمک فرآیند المان شکست سه بعدی و تئوری فاکتور تراکم انرژی کرنش حداقل مورد مطالعه قرار داده و متوجه شده اند که شکافتن بر اثر آب، فاکتور اصلی در جهت انتشار ترک های ابتدایی می باشد. پژوهشگران دیگر به سد قوسی به عنوان یک سیستم دینامیکی توجه کرده و خرابی را ازنقطه نظر تغییر شکل غیر خطی مورد بررسی قرار داده‌اند. زمانی که تخریب تجمعی وتغییر شکل سیستم سد قوسی از بی‌نظمی به انتظام گسترش می‌یابد، و منحنی تغییرشکل سیستم از روال مساوی و خطی به شتاب و غیر خطی گسترش می‌یابد، خرابی کلی در حال صورت پذیرفتن می باشد. طبق بررسی های صورت گرفته در زمینه ی علل خطاهای صورت گرفته در سد دو قوسی "کن" واقع در اتریش، لومباردی متخصص و مهندس سد سوییسی، نظریه ی ضریب لاغری سدها را در سال 1986 بیان و منحنی لومباردی* را ارائه کرد، که این منحنی یک خط صاف می باشد که تنها بستگی به ارتفاع سد دارد.رن کویینگ ون و دیگران شکل و علل ایجاد این منحنی آسیب را به کمک تئوری پایداری کمانشی و مقاومت بدنة سد مورد مطالعه قرار داده و پیشنهاد کردند که منحنی لومباردی به دو دسته تقسیم شود: دسته اول هذلولی‌هایی با در نظر گرفتن مقاومت بتن بدنه سد به عنوان پارامترمی باشند، که بستگی به ارتفاع سد و مقاومت بتن بدنه سد دارند، دسته دوم منحنی های توانی می باشند، که بستگی به کمانش بدنه ی سد دارند، به این معنا که بستگی به مدول الاستیسیته ی بتن بدنة سد، ارتفاع سد و... دارند.
نتیجه گیری و پیش بینیها
خصوصیاتی از قبیل ذخیره ی سرمایه گذاری، ظرفیت باربری و ایمنی بالا، باعث شده است که سدهای قوسی، مخصوصاً سدهای بلند قوسی مورد توجه تمام کشورهای جهان قرار گیرند. سدهای قوسی به طور فزاینده‌ای بلندتر ساخته می شوند و شالوده ها نیز به طورفزاینده‌ای پیچیده تر می شوند. شرایط ژئولوژیکی پیچیده و متغیر، به همراه تلفات سنگین در صورت تخریب سدهای قوسی، دانشمندان را بر آن داشته تا به بررسی وحل مشکلات تکنیکی ساخت سدهای قوسی بپردازند. شکافتن و تسلیم شدن به دلیل تنش موضعی بیش از حد پاسخ طبیعی هر سد قوسی می باشد. بی شک قبل از تخریب سد قوسی، یک فرآیند شکافت و تسلیم بوجود میآید و درطی این فرآیند پتانسیل سد قوسی پایدار مانده و بنابراین کارکرد ایمن ادامه می‌یابد. بنابراین بررسی عملکرد و مکانیزم سدهای قوسی در طی فرآیندی که از تسلیم موضعی مقاومت شروع و تا تخریب کامل سد به طول می انجامد، بسیار لازم و ضروری است. در بعضی کشورها مانند چین معتقدند که تئوری پایداری سازه باید در طراحی سدهای قوسی استفاده شود. با این وجود، در ارزیابی حال حاضر، پایداری سدهای قوسی به کمک تئوری پایداری، توابع و عملکردهای انتخاب شده ی بیشتر بر اساس خصوصیات تخریبی مقاومت سدهای قوسی بوده و آنچه در حال حاضر در حال بررسی می باشد، همچنان پایداری موضعی است. یکی از مباحث عمده در مطالعات آینده چگونگی انتخاب متغیرهای تصادفی به گونه‌ای است که منعکس کننده ی حالت سیستم سد قوسی به عنوان متغیرهای اصلی برای آنالیز پایداری کلی سدهای قوسی باشد. با وجود اینکه موفقیت‌های چشمگیری در زمینه ی بررسی پایداری لغزشی سدهای قوسی در طول سطح تماس شالوده و همچنین در زمینه ی ناپایداری بدنه ی سنگی شانه ی سد به کمک تئوری پایداری جنبشی صورت پذیرفته است، اما اجزاء یک سد قوسی شامل بدنه وشانه سد و شالوده ی سنگی و تغییر شکل هایشان بر روی هم اثر متقابل گذاشته وجدا نشدنی می باشند. بنابراین در نظر گرفتن بدنه و شانه ی سد و شالوده ی سنگی به عنوان یک مجموعه ی واحد جهت بررسی مکانیزم خرابی سدهای قوسی ارزش بررسی را داشته و یک معیار ناپایداری کلی را بدست داده وایمنی کل سد را مشخص می سازد. بدنه سدهای قوسی و مصالح فونداسیون که اغلب بتنی، سنگی و خاکی می‌باشند جزء مصالح با کشش پایین و یا غیر کششی می‌باشند. در حال حاضر، معیارهای تسلیم مور ـ کولمب و دراکر ـ پراگر و معیار چهار پارامتری به طور معمول مورد پذیرش مصالحی مانند مصالح سنگی ـ خاکی و بتنی می‌باشد. تفاوت عمده‌ای بین نسبت های تنش ـ کرنش اندازه گیری شده سدهای قوسی و روابط مذکور وجود دارد. از لحاظ اقتصادی این موضوع عملی نمی باشد که به طورنامحدودی نقاط اندازه گیری شالوده سد را برای بررسی مدل ساختمانی مصالح افزایش دهیم. در عوض، بسیار واقع بینانه و منطقی است که یک مدل ساختمانی ازمصالح بر اساس اطلاعات اندازه گیری شده صریح به کمک فرآیند آنالیز معکوس و یا تکنیک تطبیق شبکه ی عصبی بدست آوریم. به لطف خصوصیاتی مانند مخارج پایین آزمایش کردن، غیر تخریبی بودن و... تکنولوژی اندازه گیری مایکروویو و تکنولوژی بررسی لیزری، در ارزیابی ایمنی سدهای قوسی کاربردهای وسیعی را پیدا کرده‌اند.
اطلاعات نشان دهنده ی آن است که کاربری بیش از30 درصد از سدهای قوسی متناقض با کاربری های پیش بینی شده توسط الگوهای طراحی است. در حین مطالعه ی ایمنی طراحی سدهای قوسی، لازم است که بررسی‌ها را معطوف به ایمنی کارکرد واقعی سدهای قوسی کنیم.
برای جمع بندی، بررسی‌های صورت گرفته در زمینة ایمنی کلی سدهای قوسی ازبلوغ نهایی خود به دور بوده و تا زمان حاضر شاهد کمبود روش های عملی که بر اساس تئوری های علمی و اقبال از سوی چرخه مهندسین سد باشد می باشیم. انتظار می رود تا همکاری های بیشتری در محیط های دانشگاهی و چرخه ی مهندسین سد برای تحقیقات و بررسی های بیشتر صورت پذیرد .
نحوه اجرای سدهای مخزنی به روش بتن غلتکی RCC
38 درصد از کل سدهائی که تا سال 1950 به ارتفاع 50 فوت (15 متر) و بیشتر احداث گردید (بدون درنظر گرفتن سدهائی که در چین ساخته شد) بتنی بوده است. از سال 1951 تا 1977 نسبت سدهای بتنی ساخته شده به حدود 25 درصد رسید. این تقلیل طی سالهای 1978 تا 1982 ادامه داشت و نسبت سدهای بتنی به 5/16 درصد رسید اما این کاهش در محبوبیت سدهای بتنی مقارن با زمانی بود که استفاده از سدهای بتنی در دره های تنگ رو به افزایش بود. بنابراین کاهش سدهای بتنی مربوط به دره های عریض می شد که به جای سدهای بتنی وزنی، سدهای خاکی و سنگریزه ای احداث گردید که ارزانتر و بیشتر قابل توجیه بودند دلیل این امر بازده خیلی بالی ماشین آلات، تجهیزات و روش ساخت در این نوع سدها بوده است.
کاهش تعداد سدهای بتنی باعث تشکیل دو گردهمایی مهم توسط دست اندرکاران سدسازی در آسیا در ایالت کالیفرنیای آمیرکا شد. گردهمایی اول تحت عنوان ساخت سریع سدهای بتنی در سال 1970 و گردهمایی دوم در سال 1972 بنام ساخت اقتصادی سدهای بتنی برگزاری گردید. اقدام مشابهی در ژاپن باعث تشکیل کمیته ای تحت عنوان کمیته ساخت منطقی سدهای بتنی در سال 1974 توسط وزارت عمران شد.
در خلال این زمان هر چند هزینه ساخت سدهای خاکی نسبت به سدهای بتنی در حال کاهش بود ولی از طرف دیگری تجارب نشان دادند که سدهای خاکی ایمنی کمتری نسبت به سدهای بتنی داشته و دارند، سوابق نشان می دهد که از سال 1928 به بعد از سدهای بتنی به ارتفاع بیش از 15 متر فقط سدی 62 متری کالیفرنیا بخاطر نقص پی و سدهالپاست فرانسه به ارتفاع 61 متر در اثر لغزش تکیه گاه آن ویران شدند. در حالیکه آمار موجود نشان داده که صدها سد خاکی با اندازه های مختلف طی 60 سال گذشته تخریب شده اند. دلیل اصلی تخریب سد خاکی روگذری و فرسایش درونی خاکریز می باشد.
با توجه به آسیب پذیری سدهای خاکی، متخصصین در گردهمایی آسلیمار (Asiolmar) و دیگر محققین به دنبال نوع جدیدی از مصالح برای سدسازی بودند که ایمنی سد بتنی و سرعت اجرای سد خاکی را تواماً دارا باشد. تا اینکه در اوایل سال 1960 و 1970 ابتکار جدید احداث سد بتنی غلتکی مطرح شد. در سالهای 1960 چند پروژه با اندیشه ترکیب مزایای سدهای بتنی و خاکی طراحی شدند این سدهای مخلوط نتیجه مطالعات و نوآوری های مهندسین سازه و ژئوتکنیک بودند، متاسفانه بعلت تخصصی بودن هر یک از این دو رشته، ارتباط محدودی بین پیشگامان اولیه برقرار بوده بر این اساس متخصصین هر یک از این دو رشته آگاهی محدودی نسبت به تلاشهای اولیه یکدیگر داشتند.
سدهای بتن غلتکی (آر، سی، سی) بعنوان نوع جدیدی از سد طی سالهای 1980 مطرح شد. این نوع سدها با توجه به هزینه کم که قسمتی از آن ساخت سریع آنها ناشی در زمان نسبتا کوتاهی در سراسر دنیا مورد قبول واقع شده و پیشرفت ناگهانی قابل توجهی را در امر طراحی و ساخت بوجود آورند کاربرد این در سالهای 1990 و بعد از آن مطرح گردید: این سد با هزینه کمتر و ایمنی نظیر سدهای بتنی کلاسیک می باشد بتن غلطکی بیش از آنکه یک نوع مصالح جدید باشد روشی جدید برای اجراست. بتنی غلتکی با خاک سیمانته شده که با روشهای مشابه اجرا می شود.
بعلت آنکه شامل سنگدانه های بزرگتر از 4،3 اینچ (19 میلی متر) بعنوان درشت ترین سنگدانه بوده و خواص مشابه با بتن معمولی داراست. متفاوت می باشد. در خاک سیمانته عموما ماسه مصرف شده با مقاومت پائین تر نسبت به بتن غلتکی حاصل می شود در حال حاضر سه نوع سد (پای پل، جگین، زیروان) از اینگونه سدها در کشور در مرحله اجرا قرار دارد و سدهای دیگری نیز در مرحله اجرا قرار دارد.
هدف از تشکیل این کارگاه آمزوشی توجه به یکی از روشهای جدید سد سازی بمنظور صرفه جوئی در هزینه ساخت سدها و آشنائی با مسائل مختلف در این ارتباط می باشد.
در فرهنگ اصطلاحات بتن و سیمان انجمن بتن آمریکا (90- R 116 ACI)، بتن غلتکی بدین ترتیب تعریف می شود: بتن متراکم شده با غلتک، بتنی که با حرکت بر روی آن در حالت سخت نشده، متراکم می شود. در ادبیات فنی با نام رول کریت نیز از آن نامبرده می شود. این روش، امروزه اغلب تحت عنوان بتن غلتکی یا به صورت خلاصه Rcc به کار برده می شود.
بتن غلتکی سخت شده، در اصل دارای همان خصوصیات بتن های معمولی که به صورت درجا ریخته شده و به عمل می آیند، می باشد و محصول نهایی به زبان ساده «بتن» تلقی می شود.
خاصیت روانی و پلاستیکی بتن غلتکی در حالت تر، اساسا متفاوت با خواص پلاستیکی بتن درجا ریز معمولی می باشد. اسلامپ بتن غلتکی باید در حد صفر باشد تا قادر به تحمل وزن غلتک متراکم کننده باشد. ماشین آلات مورد استفاده جهت حمل و نقل، بارگیری .و تراکم بتن Rcc شامل ماشین آلاتی با ظرفیت زیاد می باشند که در کارهای خاکی حجیم، نظیر سد سازی و راهسازی به کار می روند. به طور کلی در ساختن بتن غلتکی میزان عملیات دستی (غیر ماشینی) مورد نیاز در مقایسه با عملیات ساخت بتن های معمولی کمتر است.
کاهش تعداد سدهای بتنی باعث تشکیل دو گردهمایی مهم توسط دست اندرکاران سدسازی در آسیا در ایالت کالیفرنیای آمیرکا شد. گردهمایی اول تحت عنوان ساخت سریع سدهای بتنی در سال 1970 و گردهمایی دوم در سال 1972 بنام ساخت اقتصادی سدهای بتنی برگزاری گردید. اقدام مشابهی در ژاپن باعث تشکیل کمیته ای تحت عنوان کمیته ساخت منطقی سدهای بتنی در سال 1974 توسط وزارت عمران شد.
در خلال این زمان هر چند هزینه ساخت سدهای خاکی نسبت به سدهای بتنی در حال کاهش بود ولی از طرف دیگری تجارب نشان دادند که سدهای خاکی ایمنی کمتری نسبت به سدهای بتنی داشته و دارند، سوابق نشان می دهد که از سال 1928 به بعد از سدهای بتنی به ارتفاع بیش از 15 متر فقط سدی 62 متری کالیفرنیا بخاطر نقص پی و سدهالپاست فرانسه به ارتفاع 61 متر در اثر لغزش تکیه گاه آن ویران شدند. در حالیکه آمار موجود نشان داده که صدها سد خاکی با اندازه های مختلف طی 60 سال گذشته تخریب شده اند. دلیل اصلی تخریب سد خاکی روگذری و فرسایش درونی خاکریز می باشد.
با توجه به آسیب پذیری سدهای خاکی، متخصصین در گردهمایی آسلیمار (Asiolmar) و دیگر محققین به دنبال نوع جدیدی از مصالح برای سدسازی بودند که ایمنی سد بتنی و سرعت اجرای سد خاکی را تواماً دارا باشد. تا اینکه در اوایل سال 1960 و 1970 ابتکار جدید احداث سد بتنی غلتکی مطرح شد. در سالهای 1960 چند پروژه با اندیشه ترکیب مزایای سدهای بتنی و خاکی طراحی شدند این سدهای مخلوط نتیجه مطالعات و نوآوری های مهندسین سازه و ژئوتکنیک بودند، متاسفانه بعلت تخصصی بودن هر یک از این دو رشته، ارتباط محدودی بین پیشگامان اولیه برقرار بوده بر این اساس متخصصین هر یک از این دو رشته آگاهی محدودی نسبت به تلاشهای اولیه یکدیگر داشتند.
سدهای بتن غلتکی (آر، سی، سی) بعنوان نوع جدیدی از سد طی سالهای 1980 مطرح شد. این نوع سدها با توجه به هزینه کم که قسمتی از آن ساخت سریع آنها ناشی در زمان نسبتا کوتاهی در سراسر دنیا مورد قبول واقع شده و پیشرفت ناگهانی قابل توجهی را در امر طراحی و ساخت بوجود آورند کاربرد این در سالهای 1990 و بعد از آن مطرح گردید: این سد با هزینه کمتر و ایمنی نظیر سدهای بتنی کلاسیک می باشد بتن غلطکی بیش از آنکه یک نوع مصالح جدید باشد روشی جدید برای اجراست. بتنی غلتکی با خاک سیمانته شده که با روشهای مشابه اجرا می شود.
بعلت آنکه شامل سنگدانه های بزرگتر از 4،3 اینچ (19 میلی متر) بعنوان درشت ترین سنگدانه بوده و خواص مشابه با بتن معمولی داراست. متفاوت می باشد. در خاک سیمانته عموما ماسه مصرف شده با مقاومت پائین تر نسبت به بتن غلتکی حاصل می شود در حال حاضر سه نوع سد (پای پل، جگین، زیروان) از اینگونه سدها در کشور در مرحله اجرا قرار دارد و سدهای دیگری نیز در مرحله اجرا قرار دارد.
هدف از تشکیل این کارگاه آمزوشی توجه به یکی از روشهای جدید سد سازی بمنظور صرفه جوئی در هزینه ساخت سدها و آشنائی با مسائل مختلف در این ارتباط می باشد.
در فرهنگ اصطلاحات بتن و سیمان انجمن بتن آمریکا (90- R 116 ACI)، بتن غلتکی بدین ترتیب تعریف می شود: بتن متراکم شده با غلتک، بتنی که با حرکت بر روی آن در حالت سخت نشده، متراکم می شود. در ادبیات فنی با نام رول کریت نیز از آن نامبرده می شود. این روش، امروزه اغلب تحت عنوان بتن غلتکی یا به صورت خلاصه Rcc به کار برده می شود.
بتن غلتکی سخت شده، در اصل دارای همان خصوصیات بتن های معمولی که به صورت درجا ریخته شده و به عمل می آیند، می باشد و محصول نهایی به زبان ساده «بتن» تلقی می شود.
خاصیت روانی و پلاستیکی بتن غلتکی در حالت تر، اساسا متفاوت با خواص پلاستیکی بتن درجا ریز معمولی می باشد. اسلامپ بتن غلتکی باید در حد صفر باشد تا قادر به تحمل وزن غلتک متراکم کننده باشد. ماشین آلات مورد استفاده جهت حمل و نقل، بارگیری .و تراکم بتن Rcc شامل ماشین آلاتی با ظرفیت زیاد می باشند که در کارهای خاکی حجیم، نظیر سد سازی و راهسازی به کار می روند. به طور کلی در ساختن بتن غلتکی میزان عملیات دستی (غیر ماشینی) مورد نیاز در مقایسه با عملیات ساخت بتن های معمولی کمتر است.
هدف پروژه سد سازی:
یک پروژه سد سازی ممکن است برای چند منظور احداث شود که در این صورت به آن طرح یک یا چند منظوره می نامند این منظورها میتوانند:
1) آبرسانی (آب مصرفی)
2) آبیاری . کشاورزی
3) مصارف صنعتی
4) برق آبی و یا ترکیبی از آن ها باشد.
5) جلوگیری از خسارت سیل
مانند:
پروژه های سد سازی در سه فاز و یا مر حله مختلف انجام می گرفته است.مرحله اول شامل مرحله مطالعات و بررسی ها می باشد در این فاز کلیه مطالعات مورد لزوم برای کسب اطلاعات پایه ای به منظور تهیه بهترین طرح ها انجام می گیرد.مقصود از بهترین طرح،طرحی است که به نحو شایسته ای:
1) از لحاظ فنی
2) از لحاظ اقتصادی و اجرای
حداکثر کارایی را داشته باشد.فاز دوم فاز تهیه طرح های نهایی است که در این مرحله نقش های فنی و اجرایی تهیه می شود و در مرحله سوم طرح فوق به اجرا در می آید.
یک پروژه سد سازی ممکن است برای چند منظور احداث شود که در این صورت به آن طرح یک یا چند منظوره می نامند این منظورها میتوانند:
1) آبرسانی (آب مصرفی)
2) آبیاری . کشاورزی
3) مصارف صنعتی
4) برق آبی و یا ترکیبی از آن ها باشد.
5) جلوگیری از خسارت سیل
مانند:
پروژه های سد سازی در سه فاز و یا مر حله مختلف انجام می گرفته است.مرحله اول شامل مرحله مطالعات و بررسی ها می باشد در این فاز کلیه مطالعات مورد لزوم برای کسب اطلاعات پایه ای به منظور تهیه بهترین طرح ها انجام می گیرد.مقصود از بهترین طرح،طرحی است که به نحو شایسته ای:
1) از لحاظ فنی
2) از لحاظ اقتصادی و اجرای
حداکثر کارایی را داشته باشد.فاز دوم فاز تهیه طرح های نهایی است که در این مرحله نقش های فنی و اجرایی تهیه می شود و در مرحله سوم طرح فوق به اجرا در می آید.
هدف پروژه سد سازی: یک پروژه سد سازی ممکن است برای چند منظور احداث شود که در این صورت به آن طرح یک یا چند منظوره می نامند این منظورها میتوانند: 1) آبرسانی (آب مصرفی) 2) آبیاری . کشاورزی 3) مصارف صنعتی 4) برق آبی و یا ترکیبی از آن ها باشد. 5) جلوگیری از خسارت سیل مانند: پروژه های سد سازی در سه فاز و یا مر حله مختلف انجام می گرفته است.مرحله اول شامل مرحله مطالعات و بررسی ها می باشد در این فاز کلیه مطالعات مورد لزوم برای کسب اطلاعات پایه ای به منظور تهیه بهترین طرح ها انجام می گیرد.مقصود از بهترین طرح،طرحی است که به نحو شایسته ای: 1) از لحاظ فنی 2) از لحاظ اقتصادی و اجرای حداکثر کارایی را داشته باشد.فاز دوم فاز تهیه طرح های نهایی است که در این مرحله نقش های فنی و اجرایی تهیه می شود و در مرحله سوم طرح فوق به اجرا در می آید. اما در این قسمت به چند تعریف زیر بنایی از سازه های ساختمانی بر روی آب میپردازیم: بند آب: رود های ایران غالبا در طول سال کم آب و یا آب ندارند.از این رو گذشته از نهر های آب و روان آبهایی ساخته شد که آب اضافی بهاره در پشت این بند ها جمع شود.با کمک جوی، آب را به کشت زارها رسانید.از جمله اقدامات با اهمیت در گذشته،بند امیر در فارس که توسط عضدالدوله دیلمی در سال 380 قمری ساخته شد و بند آب شاهپور یکم پادشاه ساسانی است که آب کارون را با دو مجرای انحرافی از مسیر اصلی بر میگردانند. آب خروجی از سد: کل حجم آب خروجی از معابر مختلف خروجی سد (از جمله سرریز،دریچه های تخلیه رسوب،دریچه های آبگیری،زهکش و تبخیر) در مدت یکسال می باشد. 2. انواع سدها و طرز انتخاب آن ها: سد مخزنی: سدی است که معمولا در مقیاس بزرگ در مقابل جریان آب برای ذخیره آب به منظور زیر ایجاد می گردد: تامین آب کشاورزی،تامین آب شرب،ایجاد ارتفاع هیدروالتریکی برای تولید نیرو،تامین آب سایر مصارف و کنترل سیل. سد مخزنی بزرگ: طبق تعریف کمیته ی بین المللی سد های بزرگ،سد هایی که در زمان ساخت (طراحی) ارتفاع آن ها از پایین ترین رقم سطح پی تا سطح پیاده رو یا سواره رو تاج 15 متر یا بیشتر باشد جزو سد های بزرگ طبقه بندی می شوند،به علاوه در صورتی که ارتفاع سد بین 10 الی 15 متر یا بیشتر باشد مشروط بر اینکه حداقل یکی از شرایط ذیل را دارا باشد جزو سد های بزرگ محسوب می شود. 1) تاجی به طول 500 متر داشته باشد. 2) ظرفیت مخزن سد حداقل یک میلیون متر مکعب باشد. 3) ظرفیت تخلیه سیلاب حداقل 2000 متر مکعب در ثانیه باشد. 4) پی سد با مسائل پیچیده و خاصی مواجه شده باشد. 5) شکل سد دارای طرحی خاص و غیر عادی باشد. سد های مخزنی را به طور کلی به 5 دسته مهم و ممتاز تقسیم می کنند. 1) سد های خاکی Earth-Fill Dam 2) سد های وزنی Gravity Dam 3) سد های قوسی Arch Dam 4) سد های سنگی Rock-Fill Dam 5) سد های پایه دار Buttress Dam ü سد خاکی عمدتا از مواد خاکی تشکیل یافته است.بدیهی است که مواد تشکیل دهنده آن باید طبق مشخصات مخصوصی باشد و فرم مقطع آن بر اساس ضوابط فنی . محاسباتی تعیین شود. ü سد وزنی به سدی نامند که از مصالح بنایی از قبیل بتن و مشابه آن تشکیل یافته و تعادل ایستایی آن عمدتا از وزن سد (Gravity) تامین می شود. ü سد قوسی به سدی نامند که در پلان بصورت قوس(معمولا دو طرف گیردار) است و تعادل آن عمدتا بر اساس تعادل و مقاومت قوس در مقابل نیروی رانش آب تامین می شود. ü سد سنگی نیز مانند سد خاکی عمدتا از مواد سنگی طبقه بندی شده تشکیل یافته است. ü سدپایه دار از یک سری دال و یا پوشش نسبتا نازک (مسطح و یا قوسی شکل) که نیروی رانش و تکیه گاه خود را به پایه ها منتقل می کنند تشکیل یافته است. 3. انتخاب محل و نوع سد: 1) انتخاب سد قوسی: با مختصر تعریفی که از سد قوسی شد چنین بر میآید که این نوع سد را باید در درٌه های تنگ و بستر سنگی سالم احداث نمود چه پهلو های دو طرف باید قادر به جذب نیروی رانش آب (تکیه گاه قوس دو طرف گیر دار) باشند و دره های بسیار عریض به علت نیروی ناشی از قوس ( بستگی به شعاع انحناء دارد) محل مناسبی برای سد های قوسی نخواهد بود.لذا دو شرط عمده و اساسی یکی تنگ بودن دره و دیگری سالم بودن بستر سنگی دو طرف از شرایط عمده و اساسی احداث سدهای قوسی است. در سد های قوسی می توان آب طغیانگر را از روی سد به صورت پرش اسکی Saut D'Ski Ski- Jump عبور داد که خود موجب صرفه جویی زیادی در هزینه( بابت احداث طغیانگیر جدا گانه) می کند.سد قوسی در محل تکیه گاه باید عمود بر خطوط میزان نقشه پیاده شود. 2) انتخاب سد وزنی: سد وزنی را در دره های عریض تر (c/h>2.5) احداث می کنند.ابعاد زیاد مقطع سد شالوده مسئله زیر فشار را درحد خطرناک مطرح میکند؛لذاباید امکان این باشد که سد وزنی در پهلو های دو طرف در عمق کافی ( عمق و طول هر دو) در داخل صخره های سنگی جای گیرد تا خطر دور زدن نیروی زیر فشار وجود نداشته باشد.طغیانگیر را در سد های وزنی می توان در طول سد هر جا که مناسب باشد احداث نمود.در حقیقت از طول سد به عنوان طغیانگیر استفاده میشود،در صورتی که در سد های خاکی این مسئله خود مشکلی ایجاد می کند.برق آبی در سد های وزنی به مقدار زیاد و در نمونه های کافی امروزه در دنیا تهیه شده است.سد های وزنی در مناطق زلزله خیز مناسب نیستند. 3) انتخاب سد پایه دار: در صورتی که طول سد وزنی زیاد شود آنرا به سد پایه دار به منظور صرفه جویی در حجم عملیات بتن ریزی تبدیل می کنند و به طور خلا صه به تر تیب که دهنه رود خانه در محل احداث سد زیاد می شود واریانتهای سد های قوسی،وزنی،پایه دار،وخاکی مورد بررسی قرار می گیرند. به دین لحاظ سد پایه دار از سد وزنی سبک تر است ولی محل پایه ها به علت تمرکز عکس العمل ممکن است سنگین تر باشد لذا زیر فشار در سد های پایه دار در صورتی که سد بد روی رادیه ژنرال ساخته شده باشد،می توان خطر مهمی به وجود آورد ولی این خطر را می توان با جدا ساختن شالوده ها (شالوده ها پایه ها از سایر قسمت ها) و یا با گذاردن حوضچه و یا سوراخ های زه گش (Pressure relief drain) بر طرف نمود. مقاومت سدها در برابر زمین لرزه خوب نیست لذا در این مناطق باید پایه ها را توسط تیر های طولی به هم مرتبط نمود.طغیانگیر را می توان در طول سد جای داد منتها باید آن را در یک طرف ساحل رود خانه و یا سد جای داد. 4) انتخاب سد خاکی: با زیاد شدن عرض رودخانه در محل گلو گاه به ترتیب از سد های قوسی به وزنی،از وزنی به پایدار و بالاخره خاکی و سنگی می رسیم،سدهای خاکی معمولا ارزان تر از سد های بتنی تمام می شود و به همین مناسب در جایی که عرض رودخانه (طول سد) زیاد باشد سد های خاکی در شرایط یکسان اقتصادی تر به نظر می رسند. یکی از شرایط عمده برای احداث سد های خاکی وجود مصالح خاکی مناسب در محل سد است که از اهم این مصالح،مواد غیر نفوذ(رس وسیلت است است،سایر مصالح از قبیل شن و ماسه نیز باید در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه وجود داشته باشد. سد «لار» که از سد های خاکی بزرگ (ایران و دنیا) است در شمال پلور (تهران) واقع است و ارتفاع تاج آن تا کف بستر شالوده متر می باشد.ضخامت تاج سد 13 متر و ضخامت سد در بستر رودخانه در حدود 700 متر می باشد. 5) انتخاب سد سنگی: سد سنگی را می توان در محلی که سنگ مناسب (به وفور) در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه باشد احداث نمود کضافا اینکه به علت مقاومت بسیار خوب آن در مقابل زمین لرزه در مناطق زلزله خیز بسیار مناسبند.در صورت وقوع زمین لرزه مواد سنگی فوق بر روی هم می غلتند و ضایعه بزرگی ببار نمی آورند،ولی در سدهای بتنی و حتی خاکی این ضایعه به همین جا خاتمه نمیابد. سدهای سنگی در ایران به علت وجود مدار زمین لرزه و همچنین مواد سنگی مناسب می توانند مطرح شوند.سد قشلان در کردستان یکی از انواع سدهای سنگی است. 4. طغیانگیر و انواع آن: همانطور که از ظاهر کلمه بر می آید همان تخلیه کننده دریاچه سد در مواقع اضطراری است بدیهی است که این تخلیه باید تا ارتفاع قابل اطمینانی انجام گیرد که در ضمن رفع خطر سیل گیری قادر به تامین احتیاجات اساسی پروژه سد سازی نیز باشد.طغیانگیر سدها باید قادر به تخلیه خریلن سیلهای استثنایی حوضه آبگیر باشند که آن هم به نوبه خود تابع وسعت حوضه آبگیر،نوع پوشش حوضه،شیب آن مدت زمان بارندگی های متداوم و امکان تمرکز جریان های فوق است. انواع طغیانگیر عبارتند از: 1) طغیانگیر سد سر ریز Over flow spillway 2) طغیانگیر نیلو فریMorning Glory spillway 3) طغیانگیر لابیرینتLabyrinth spillway 4) طغیانگیر برج آبگیرTower spillway 5) طغیانگیر دریچه ایGate spillway 6) طغیانگیر تونلیTunnel spillway | |
| |
اما در این قسمت به چند تعریف زیر بنایی از سازه های ساختمانی بر روی آب میپردازیم:
بند آب:
رود های ایران غالبا در طول سال کم آب و یا آب ندارند.از این رو گذشته از نهر های آب و روان آبهایی ساخته شد که آب اضافی بهاره در پشت این بند ها جمع شود.با کمک جوی، آب را به کشت زارها رسانید.از جمله اقدامات با اهمیت در گذشته،بند امیر در فارس که توسط عضدالدوله دیلمی در سال 380 قمری ساخته شد و بند آب شاهپور یکم پادشاه ساسانی است که آب کارون را با دو مجرای انحرافی از مسیر اصلی بر میگردانند.
آب خروجی از سد:
کل حجم آب خروجی از معابر مختلف خروجی سد (از جمله سرریز،دریچه های تخلیه رسوب،دریچه های آبگیری،زهکش و تبخیر) در مدت یکسال می باشد.
2. انواع سدها و طرز انتخاب آن ها:
سد مخزنی:
سدی است که معمولا در مقیاس بزرگ در مقابل جریان آب برای ذخیره آب به منظور زیر ایجاد می گردد: تامین آب کشاورزی،تامین آب شرب،ایجاد ارتفاع هیدروالتریکی برای تولید نیرو،تامین آب سایر مصارف و کنترل سیل.
سد مخزنی بزرگ:
طبق تعریف کمیته ی بین المللی سد های بزرگ،سد هایی که در زمان ساخت (طراحی) ارتفاع آن ها از پایین ترین رقم سطح پی تا سطح پیاده رو یا سواره رو تاج 15 متر یا بیشتر باشد جزو سد های بزرگ طبقه بندی می شوند،به علاوه در صورتی که ارتفاع سد بین 10 الی 15 متر یا بیشتر باشد مشروط بر اینکه حداقل یکی از شرایط ذیل را دارا باشد جزو سد های بزرگ محسوب می شود.
1) تاجی به طول 500 متر داشته باشد.
2) ظرفیت مخزن سد حداقل یک میلیون متر مکعب باشد.
3) ظرفیت تخلیه سیلاب حداقل 2000 متر مکعب در ثانیه باشد.
4) پی سد با مسائل پیچیده و خاصی مواجه شده باشد.
5) شکل سد دارای طرحی خاص و غیر عادی باشد.سد های مخزنی را به طور کلی به 5 دسته مهم و ممتاز تقسیم می کنند.
1) سد های خاکی Earth-Fill Dam
2) سد های وزنی Gravity Dam
3) سد های قوسی Arch Dam
4) سد های سنگی Rock-Fill Dam
5) سد های پایه دار Buttress Dam
ü سد خاکی عمدتا از مواد خاکی تشکیل یافته است.بدیهی است که مواد تشکیل دهنده آن باید طبق مشخصات مخصوصی باشد و فرم مقطع آن بر اساس ضوابط فنی . محاسباتی تعیین شود.
ü سد وزنی به سدی نامند که از مصالح بنایی از قبیل بتن و مشابه آن تشکیل یافته و تعادل ایستایی آن عمدتا از وزن سد (Gravity) تامین می شود.
ü سد قوسی به سدی نامند که در پلان بصورت قوس(معمولا دو طرف گیردار) است و تعادل آن عمدتا بر اساس تعادل و مقاومت قوس در مقابل نیروی رانش آب تامین می شود.
ü سد سنگی نیز مانند سد خاکی عمدتا از مواد سنگی طبقه بندی شده تشکیل یافته است.
ü سدپایه دار از یک سری دال و یا پوشش نسبتا نازک (مسطح و یا قوسی شکل) که نیروی رانش و تکیه گاه خود را به پایه ها منتقل می کنند تشکیل یافته است.
3. انتخاب محل و نوع سد:
1) انتخاب سد قوسی:
با مختصر تعریفی که از سد قوسی شد چنین بر میآید که این نوع سد را باید در درٌه های تنگ و بستر سنگی سالم احداث نمود چه پهلو های دو طرف باید قادر به جذب نیروی رانش آب (تکیه گاه قوس دو طرف گیر دار) باشند و دره های بسیار عریض به علت نیروی ناشی از قوس ( بستگی به شعاع انحناء دارد) محل مناسبی برای سد های قوسی نخواهد بود.لذا دو شرط عمده و اساسی یکی تنگ بودن دره و دیگری سالم بودن بستر سنگی دو طرف از شرایط عمده و اساسی احداث سدهای قوسی است.
در سد های قوسی می توان آب طغیانگر را از روی سد به صورت پرش اسکی Saut D'Ski Ski- Jump عبور داد که خود موجب صرفه جویی زیادی در هزینه( بابت احداث طغیانگیر جدا گانه) می کند.سد قوسی در محل تکیه گاه باید عمود بر خطوط میزان نقشه پیاده شود.
2) انتخاب سد وزنی:
سد وزنی را در دره های عریض تر (c/h>2.5) احداث می کنند.ابعاد زیاد مقطع سد شالوده مسئله زیر فشار را درحد خطرناک مطرح میکند؛لذاباید امکان این باشد که سد وزنی در پهلو های دو طرف در عمق کافی ( عمق و طول هر دو) در داخل صخره های سنگی جای گیرد تا خطر دور زدن نیروی زیر فشار وجود نداشته باشد.طغیانگیر را در سد های وزنی می توان در طول سد هر جا که مناسب باشد احداث نمود.در حقیقت از طول سد به عنوان طغیانگیر استفاده میشود،در صورتی که در سد های خاکی این مسئله خود مشکلی ایجاد می کند.برق آبی در سد های وزنی به مقدار زیاد و در نمونه های کافی امروزه در دنیا تهیه شده است.سد های وزنی در مناطق زلزله خیز مناسب نیستند.
3) انتخاب سد پایه دار:
در صورتی که طول سد وزنی زیاد شود آنرا به سد پایه دار به منظور صرفه جویی در حجم عملیات بتن ریزی تبدیل می کنند و به طور خلا صه به تر تیب که دهنه رود خانه در محل احداث سد زیاد می شود واریانتهای سد های قوسی،وزنی،پایه دار،وخاکی مورد بررسی قرار می گیرند.
به دین لحاظ سد پایه دار از سد وزنی سبک تر است ولی محل پایه ها به علت تمرکز عکس العمل ممکن است سنگین تر باشد لذا زیر فشار در سد های پایه دار در صورتی که سد بد روی رادیه ژنرال ساخته شده باشد،می توان خطر مهمی به وجود آورد ولی این خطر را می توان با جدا ساختن شالوده ها (شالوده ها پایه ها از سایر قسمت ها) و یا با گذاردن حوضچه و یا سوراخ های زه گش (Pressure relief drain) بر طرف نمود.
مقاومت سدها در برابر زمین لرزه خوب نیست لذا در این مناطق باید پایه ها را توسط تیر های طولی به هم مرتبط نمود.طغیانگیر را می توان در طول سد جای داد منتها باید آن را در یک طرف ساحل رود خانه و یا سد جای داد.
4) انتخاب سد خاکی:
با زیاد شدن عرض رودخانه در محل گلو گاه به ترتیب از سد های قوسی به وزنی،از وزنی به پایدار و بالاخره خاکی و سنگی می رسیم،سدهای خاکی معمولا ارزان تر از سد های بتنی تمام می شود و به همین مناسب در جایی که عرض رودخانه (طول سد) زیاد باشد سد های خاکی در شرایط یکسان اقتصادی تر به نظر می رسند.
یکی از شرایط عمده برای احداث سد های خاکی وجود مصالح خاکی مناسب در محل سد است که از اهم این مصالح،مواد غیر نفوذ(رس وسیلت است است،سایر مصالح از قبیل شن و ماسه نیز باید در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه وجود داشته باشد.
سد «لار» که از سد های خاکی بزرگ (ایران و دنیا) است در شمال پلور (تهران) واقع است و ارتفاع تاج آن تا کف بستر شالوده متر می باشد.ضخامت تاج سد 13 متر و ضخامت سد در بستر رودخانه در حدود 700 متر می باشد.
5) انتخاب سد سنگی:
سد سنگی را می توان در محلی که سنگ مناسب (به وفور) در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه باشد احداث نمود کضافا اینکه به علت مقاومت بسیار خوب آن در مقابل زمین لرزه در مناطق زلزله خیز بسیار مناسبند.در صورت وقوع زمین لرزه مواد سنگی فوق بر روی هم می غلتند و ضایعه بزرگی ببار نمی آورند،ولی در سدهای بتنی و حتی خاکی این ضایعه به همین جا خاتمه نمیابد.
سدهای سنگی در ایران به علت وجود مدار زمین لرزه و همچنین مواد سنگی مناسب می توانند مطرح شوند.سد قشلان در کردستان یکی از انواع سدهای سنگی است.
. طغیانگیر و انواع آن:
همانطور که از ظاهر کلمه بر می آید همان تخلیه کننده دریاچه سد در مواقع اضطراری است بدیهی است که این تخلیه باید تا ارتفاع قابل اطمینانی انجام گیرد که در ضمن رفع خطر سیل گیری قادر به تامین احتیاجات اساسی پروژه سد سازی نیز باشد.طغیانگیر سدها باید قادر به تخلیه خریلن سیلهای استثنایی حوضه آبگیر باشند که آن هم به نوبه خود تابع وسعت حوضه آبگیر،نوع پوشش حوضه،شیب آن مدت زمان بارندگی های متداوم و امکان تمرکز جریان های فوق است.
انواع طغیانگیر عبارتند از:
1) طغیانگیر سد سر ریز Over flow spillway
2) طغیانگیر نیلو فریMorning Glory spillway
3) طغیانگیر لابیرینتLabyrinth spillway
4) طغیانگیر برج آبگیرTower spillway
5) طغیانگیر دریچه ایGate spillway
6) طغیانگیر تونلیTunnel spillway
بند آب:
رود های ایران غالبا در طول سال کم آب و یا آب ندارند.از این رو گذشته از نهر های آب و روان آبهایی ساخته شد که آب اضافی بهاره در پشت این بند ها جمع شود.با کمک جوی، آب را به کشت زارها رسانید.از جمله اقدامات با اهمیت در گذشته،بند امیر در فارس که توسط عضدالدوله دیلمی در سال 380 قمری ساخته شد و بند آب شاهپور یکم پادشاه ساسانی است که آب کارون را با دو مجرای انحرافی از مسیر اصلی بر میگردانند.
آب خروجی از سد:
کل حجم آب خروجی از معابر مختلف خروجی سد (از جمله سرریز،دریچه های تخلیه رسوب،دریچه های آبگیری،زهکش و تبخیر) در مدت یکسال می باشد.
2. انواع سدها و طرز انتخاب آن ها:
سد مخزنی:
سدی است که معمولا در مقیاس بزرگ در مقابل جریان آب برای ذخیره آب به منظور زیر ایجاد می گردد: تامین آب کشاورزی،تامین آب شرب،ایجاد ارتفاع هیدروالتریکی برای تولید نیرو،تامین آب سایر مصارف و کنترل سیل.
سد مخزنی بزرگ:
طبق تعریف کمیته ی بین المللی سد های بزرگ،سد هایی که در زمان ساخت (طراحی) ارتفاع آن ها از پایین ترین رقم سطح پی تا سطح پیاده رو یا سواره رو تاج 15 متر یا بیشتر باشد جزو سد های بزرگ طبقه بندی می شوند،به علاوه در صورتی که ارتفاع سد بین 10 الی 15 متر یا بیشتر باشد مشروط بر اینکه حداقل یکی از شرایط ذیل را دارا باشد جزو سد های بزرگ محسوب می شود.
1) تاجی به طول 500 متر داشته باشد.
2) ظرفیت مخزن سد حداقل یک میلیون متر مکعب باشد.
3) ظرفیت تخلیه سیلاب حداقل 2000 متر مکعب در ثانیه باشد.
4) پی سد با مسائل پیچیده و خاصی مواجه شده باشد.
5) شکل سد دارای طرحی خاص و غیر عادی باشد.سد های مخزنی را به طور کلی به 5 دسته مهم و ممتاز تقسیم می کنند.
1) سد های خاکی Earth-Fill Dam
2) سد های وزنی Gravity Dam
3) سد های قوسی Arch Dam
4) سد های سنگی Rock-Fill Dam
5) سد های پایه دار Buttress Dam
ü سد خاکی عمدتا از مواد خاکی تشکیل یافته است.بدیهی است که مواد تشکیل دهنده آن باید طبق مشخصات مخصوصی باشد و فرم مقطع آن بر اساس ضوابط فنی . محاسباتی تعیین شود.
ü سد وزنی به سدی نامند که از مصالح بنایی از قبیل بتن و مشابه آن تشکیل یافته و تعادل ایستایی آن عمدتا از وزن سد (Gravity) تامین می شود.
ü سد قوسی به سدی نامند که در پلان بصورت قوس(معمولا دو طرف گیردار) است و تعادل آن عمدتا بر اساس تعادل و مقاومت قوس در مقابل نیروی رانش آب تامین می شود.
ü سد سنگی نیز مانند سد خاکی عمدتا از مواد سنگی طبقه بندی شده تشکیل یافته است.
ü سدپایه دار از یک سری دال و یا پوشش نسبتا نازک (مسطح و یا قوسی شکل) که نیروی رانش و تکیه گاه خود را به پایه ها منتقل می کنند تشکیل یافته است.
3. انتخاب محل و نوع سد:
1) انتخاب سد قوسی:
با مختصر تعریفی که از سد قوسی شد چنین بر میآید که این نوع سد را باید در درٌه های تنگ و بستر سنگی سالم احداث نمود چه پهلو های دو طرف باید قادر به جذب نیروی رانش آب (تکیه گاه قوس دو طرف گیر دار) باشند و دره های بسیار عریض به علت نیروی ناشی از قوس ( بستگی به شعاع انحناء دارد) محل مناسبی برای سد های قوسی نخواهد بود.لذا دو شرط عمده و اساسی یکی تنگ بودن دره و دیگری سالم بودن بستر سنگی دو طرف از شرایط عمده و اساسی احداث سدهای قوسی است.
در سد های قوسی می توان آب طغیانگر را از روی سد به صورت پرش اسکی Saut D'Ski Ski- Jump عبور داد که خود موجب صرفه جویی زیادی در هزینه( بابت احداث طغیانگیر جدا گانه) می کند.سد قوسی در محل تکیه گاه باید عمود بر خطوط میزان نقشه پیاده شود.
2) انتخاب سد وزنی:
سد وزنی را در دره های عریض تر (c/h>2.5) احداث می کنند.ابعاد زیاد مقطع سد شالوده مسئله زیر فشار را درحد خطرناک مطرح میکند؛لذاباید امکان این باشد که سد وزنی در پهلو های دو طرف در عمق کافی ( عمق و طول هر دو) در داخل صخره های سنگی جای گیرد تا خطر دور زدن نیروی زیر فشار وجود نداشته باشد.طغیانگیر را در سد های وزنی می توان در طول سد هر جا که مناسب باشد احداث نمود.در حقیقت از طول سد به عنوان طغیانگیر استفاده میشود،در صورتی که در سد های خاکی این مسئله خود مشکلی ایجاد می کند.برق آبی در سد های وزنی به مقدار زیاد و در نمونه های کافی امروزه در دنیا تهیه شده است.سد های وزنی در مناطق زلزله خیز مناسب نیستند.
3) انتخاب سد پایه دار:
در صورتی که طول سد وزنی زیاد شود آنرا به سد پایه دار به منظور صرفه جویی در حجم عملیات بتن ریزی تبدیل می کنند و به طور خلا صه به تر تیب که دهنه رود خانه در محل احداث سد زیاد می شود واریانتهای سد های قوسی،وزنی،پایه دار،وخاکی مورد بررسی قرار می گیرند.
به دین لحاظ سد پایه دار از سد وزنی سبک تر است ولی محل پایه ها به علت تمرکز عکس العمل ممکن است سنگین تر باشد لذا زیر فشار در سد های پایه دار در صورتی که سد بد روی رادیه ژنرال ساخته شده باشد،می توان خطر مهمی به وجود آورد ولی این خطر را می توان با جدا ساختن شالوده ها (شالوده ها پایه ها از سایر قسمت ها) و یا با گذاردن حوضچه و یا سوراخ های زه گش (Pressure relief drain) بر طرف نمود.
مقاومت سدها در برابر زمین لرزه خوب نیست لذا در این مناطق باید پایه ها را توسط تیر های طولی به هم مرتبط نمود.طغیانگیر را می توان در طول سد جای داد منتها باید آن را در یک طرف ساحل رود خانه و یا سد جای داد.
4) انتخاب سد خاکی:
با زیاد شدن عرض رودخانه در محل گلو گاه به ترتیب از سد های قوسی به وزنی،از وزنی به پایدار و بالاخره خاکی و سنگی می رسیم،سدهای خاکی معمولا ارزان تر از سد های بتنی تمام می شود و به همین مناسب در جایی که عرض رودخانه (طول سد) زیاد باشد سد های خاکی در شرایط یکسان اقتصادی تر به نظر می رسند.
یکی از شرایط عمده برای احداث سد های خاکی وجود مصالح خاکی مناسب در محل سد است که از اهم این مصالح،مواد غیر نفوذ(رس وسیلت است است،سایر مصالح از قبیل شن و ماسه نیز باید در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه وجود داشته باشد.
سد «لار» که از سد های خاکی بزرگ (ایران و دنیا) است در شمال پلور (تهران) واقع است و ارتفاع تاج آن تا کف بستر شالوده متر می باشد.ضخامت تاج سد 13 متر و ضخامت سد در بستر رودخانه در حدود 700 متر می باشد.
5) انتخاب سد سنگی:
سد سنگی را می توان در محلی که سنگ مناسب (به وفور) در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه باشد احداث نمود کضافا اینکه به علت مقاومت بسیار خوب آن در مقابل زمین لرزه در مناطق زلزله خیز بسیار مناسبند.در صورت وقوع زمین لرزه مواد سنگی فوق بر روی هم می غلتند و ضایعه بزرگی ببار نمی آورند،ولی در سدهای بتنی و حتی خاکی این ضایعه به همین جا خاتمه نمیابد.
سدهای سنگی در ایران به علت وجود مدار زمین لرزه و همچنین مواد سنگی مناسب می توانند مطرح شوند.سد قشلان در کردستان یکی از انواع سدهای سنگی است.
. طغیانگیر و انواع آن:
همانطور که از ظاهر کلمه بر می آید همان تخلیه کننده دریاچه سد در مواقع اضطراری است بدیهی است که این تخلیه باید تا ارتفاع قابل اطمینانی انجام گیرد که در ضمن رفع خطر سیل گیری قادر به تامین احتیاجات اساسی پروژه سد سازی نیز باشد.طغیانگیر سدها باید قادر به تخلیه خریلن سیلهای استثنایی حوضه آبگیر باشند که آن هم به نوبه خود تابع وسعت حوضه آبگیر،نوع پوشش حوضه،شیب آن مدت زمان بارندگی های متداوم و امکان تمرکز جریان های فوق است.
انواع طغیانگیر عبارتند از:
1) طغیانگیر سد سر ریز Over flow spillway
2) طغیانگیر نیلو فریMorning Glory spillway
3) طغیانگیر لابیرینتLabyrinth spillway
4) طغیانگیر برج آبگیرTower spillway
5) طغیانگیر دریچه ایGate spillway
6) طغیانگیر تونلیTunnel spillway
سد وزنی - قوسی کریت در نزدیکی طبس که در سال 1350 میلادی احداث گردید، با ارتفاع 60 متر تا اوایل قرن بیستم بلندترین سد جهان بوده است و می‌تواند به عنوان یک نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی و طراحی و ساخت بهینه سد، الهام دهنده مهندسین آب در سراسر جهان باشد که مهمترین چالش‌های بشر در قرن بیست ویکم را در پیش رو دارند. بر اساس فلسفه مهندسی ارزش در هر پروژه‌ای هزینه‌های غیر ضروری وجود دارد و بنظر می‌رسد در سد کریت با تکیه بر خلاقیت و کار گروهی هزینه‌های غیر ضروری به حداقل ممکن کاهش داده شده‌اند.
مهندسی ارزش
مهندسی ارزش، تکنیک مدیریتی که کارآیی آن در عمل به اثبات رسیده و با برخورد سیستماتیک و نظام یافته برای ایجاد تعادل میان هزینه، اتکا پذیری و عملکرد یک محصول یا پروژه یا خدمت مورد نظر تلاش میکند. توسعه مفاهیم مهندسی ارزش به مایلز و کارخانه جنرال الکتریک در پایان جنگ جهانی بازمی‌گردد. کمبود مواد اولیه در جریان جنگ جهانی دوم و بکارگیری مصالح جایگزین ارزانتر با کیفیت بهتر موجب گردید مایلز مسئول یک طرح تحقیقاتی در این زمینه شود. برای مثال می‌توان به ساخت چرخنده پمپ‌های زیرآبی با یک سوم هزینه ولی با بهبود کیفیت و کارکرد اشاره نمود. نکته جلب این بود که در موارد زیادی بهبود کیفیت و کاهش هزینه مشاهده گردید. پـس از جنـگ، مدیر بخـش تدارکات Ericher وMiles برای جستجوی مکانیزمی برای نهادینه کردن افزایش کارایی هم عقیده بودند. تحقیقات از سال 1947 تا 1952 به منظور توسعه روشی برای شناسایی و حذف هزینه‌های غیر ضروری انجام گرفت. اولین سمینارهای مهندسی ارزش در سال 1952 در کارخانه جنرال الکتریک برگزار شد. نیاز به کمک از کلیه بخش‌های کارخانه درگیر در تولید و فروش محصول موجب سازماندهی یک تیم چند رشته‌ای منظوره گردید. تشکیل این تیم با موفقیت آنی مواجه شد. در برخی موارد 60 تا 80 درصد هزینه‌ها صرفه جویی گردید ولی میزان صرفه جویی در بیشتر موارد در حدود 5 تا 10 درصد بود.
مهندسی ارزش
مهندسی ارزش، تکنیک مدیریتی که کارآیی آن در عمل به اثبات رسیده و با برخورد سیستماتیک و نظام یافته برای ایجاد تعادل میان هزینه، اتکا پذیری و عملکرد یک محصول یا پروژه یا خدمت مورد نظر تلاش میکند. توسعه مفاهیم مهندسی ارزش به مایلز و کارخانه جنرال الکتریک در پایان جنگ جهانی بازمی‌گردد. کمبود مواد اولیه در جریان جنگ جهانی دوم و بکارگیری مصالح جایگزین ارزانتر با کیفیت بهتر موجب گردید مایلز مسئول یک طرح تحقیقاتی در این زمینه شود. برای مثال می‌توان به ساخت چرخنده پمپ‌های زیرآبی با یک سوم هزینه ولی با بهبود کیفیت و کارکرد اشاره نمود. نکته جلب این بود که در موارد زیادی بهبود کیفیت و کاهش هزینه مشاهده گردید. پـس از جنـگ، مدیر بخـش تدارکات Ericher وMiles برای جستجوی مکانیزمی برای نهادینه کردن افزایش کارایی هم عقیده بودند. تحقیقات از سال 1947 تا 1952 به منظور توسعه روشی برای شناسایی و حذف هزینه‌های غیر ضروری انجام گرفت. اولین سمینارهای مهندسی ارزش در سال 1952 در کارخانه جنرال الکتریک برگزار شد. نیاز به کمک از کلیه بخش‌های کارخانه درگیر در تولید و فروش محصول موجب سازماندهی یک تیم چند رشته‌ای منظوره گردید. تشکیل این تیم با موفقیت آنی مواجه شد. در برخی موارد 60 تا 80 درصد هزینه‌ها صرفه جویی گردید ولی میزان صرفه جویی در بیشتر موارد در حدود 5 تا 10 درصد بود.
در سال 1954 برنامه تحلیل ارزش در سازمان کشتیرانی نیروی دریایی آغاز گردید و آن را مهندسی ارزش نام‌گذاری کردند. بدنبال نیـروی دریایی، نیـروی هـوایی و زمینـی نیـز برنامـه‌های مهندسی را راه‌اندازی کردند. توسعه و رشد مهندسی ارزش نشان می‌دهد که پس از آنکه کارفرمایان مهندسی ارزش را در یک پروژه اعمال می‌کردند، اغلب آنرا در پروژه‌های دیگر هم بکار می‌گرفتند. برنامه‌های تشویق پیمانکاران وزارت دفاع به ارائه راهکارهای برای شناسایی و حذف هزینه‌های غیر ضروری در ابتدا با عدم موفقیت مواجه گردید.
محورهای مهندسی ارزش
مهندسی ارزش را می‌توان بصورت خلاصه کار گروهی خلاقانه و نظام‌یافته تعریف نمود. بنابراین محورهای اصلی این تکنیک مدیریتی عبارتند از:
- کار گروهی (Team Working) بوسیله تیمی شامل کارفرما، مشاور، پیمانکار، کارشناسان کلیدی، بهره‌برداران و نماینده کاربران
- انگیزش خلاقیت و نوآوری
- برنامه کاری نظام یافته که کارآیی آن در عمل اثبات شده است.
به عبارت دیگر مهندسی ارزش:
? سیستم محور است
? متکی بر تیم چند رشته ای می باشد
? متکی بر هزینه های طول عمر است
? بر کارکرد متکی است
? بازنگری طراحی نیست
? پروسه ارزان سازی با قربانی کردن قابلیت‌ها و کارکردها نیست
? یک الزام در تمامی طراحی‌ها نیست
? یک مطالعه در راستای کنترل و تضمین کیفیت نمی‌باشد.
? مطالعه بهینه‌یابی نیست (بهینه‌یابی در چارچوب صورت می‌گیرد در حالیکه در مهندسی ارزش تغییر چارچوب‌ها می‌تواند در دستور کار قرار گیرد)
برنامه کاری مهندسی ارزش (VE Job Plan) الهام گرفته از گام‌هایی است که مخترعین مانند ادیسون، برادران رایت و ... بکار گرفته‌اند. بنابراین مخترعین بنوعی مهندس ارزش محسوب می‌شوند ولی در حقیقت مهندس ارزش غریزی. لازمه مهندسی ارزش غریزی توان و دانش فنی نادر و فوق العاده و نبوغ است که در همه کارشناسان نمی‌توان انتظار داشت.
سد وزنی - قوسی کریت در نزدیکی طبس که در سال 1350 میلادی احداث گردید، با ارتفاع 60 متر تا اوایل قرن بیستم بلندترین سد جهان بوده است و می‌تواند به عنوان یک نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی و حداقل نمودن هزینه‌های غیر ضروری ارائه گردد.
2- بلندترین سد جهان برای 550 سال
سد کریت در یک درة بسیار تنگ، در یک منطقه کوهستانی در 30 کیلومتری کویر نمک در سال 730 شمسی احداث گردید (شکل 1). این سد قوسی ـ وزنی که در 42 کیلومتری طبس قرار دارد، به خاطر ارتفاع استثنایی 60 متر که تا اوایل قرن بیستم یک رکورد جهانی محسوب می‌گردید، قابل تأمل می‌باشد. طول تاج تنها 80 درصد ارتفاع سد و ضخامت آن 2/1 متر می‌باشد. برخلاف سدهای وزنی شیب پایین دست قائم و شیب بالا دست آن مایل می باشد. این مسئله ظاهراً به علت صعوبت دسترسی به پایین دست سد می‌باشد. مانند دیگر سدهای ایران مصالح سد، سنگ و ساروج (ترکیبی از آهک، خاک رس، خاکستر و آب) است. این مصالح به ساروج خصوصیاتی مشابه خاکسترهای آتشفشانی می‌دهند. آجرهای مربعی شکل به ابعاد 37 سانتیمتر در آخرین مرحلة احداث حدود 150 سال پیش مورد استفاده قرار گرفت 1994) (Schnitter, (Gobolt, 1973) .
این سد آب رودخانه کریت را برای مزارع روستایی کریت تنظیم نموده است. این روستا در 26 کیلومتری پایین دست محل سد قرار دارد. بعد از سد، رودخانه از یک دره تنگ به طول 5 کیلومتر عبور میکند و سپس وارد دشت میشود. قبل از آنکه یک جاده دسترسی به طول 13 کیلومتر در سال 1375 احداث شود، بیش از 10 ساعت کوهنوردی برای رسیدن به ساختگاه سد لازم بود؛ بنابراین کلیه مصالح لازم در محل سد تهیه می‌گردید. یک چشمه که دارای آب دائمی است منبع اصلی تأمین آب در حین احداث بوده است. آهک در محل تولید شده و به نظر می‌رسد که حتی غذا هم عمدتاً به وسیله شکار تأمین می‌گردیده است. دره به خصوص در نیمه پایین بسیار تنگ است(عرض دره در بستر رودخانه 2 متر می‌باشد). یک دره بسیار تنگ، با دسترسی سخت برای 5 کیلومتر در پایین دست ادامه می‌یابد و درست در بالا دست محل ساختگاه سد قدیمی دره باز میشود؛ سد جدید پیشنهادی به ارتفاع 87 در 10 متری بالا دست سد، دارای طول تاجی معادل 193 متر است؛
در حالی که طول تاج سد قدیمی 50 متر می باشد. زمین شناسی ساختگاه در رابطه با پایداری و آب بندی ـ مخزن همانطوری که تجربه 650 سال بهره برداری از سد نشان می دهد ـ رضایت بخش بوده است. مطالعات اخیر نیز محل احداث سد قدیمی را به عنوان بهترین ساختگاه برگزیده است. این امر نشان می‌دهد که تمامی ساختگاهای مناسب شناسایی و بدقت مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته بودند. رسوب کم رودخانه که قسمت عمده آب آن از چشمه تامین می‌شد، نیز از مزایای مهم ساختگاه است.
3- درس هایی از سد کریت
رودخانه کریت منبع عمده تأمین آب برای روستای کریت است ( در حقیقت نام رودخانه از روستا گرفته شده است ). آورد سالانه رودخانه 8 م م م در محل سد و 5/9 م م م در محل ورود به دشت می باشد. این دهکده در نزدیکی مرز کویر نمک قرار گرفته و واضح است که آب در این منطقه دارای ارزش حیاتی است. احداث سد به حکومت مغولان در ایران نسبت داده می شود؛ ولی با توجه به دور افتادگی منطقه طبس، به نظر می‌رسد که مهاجرت در اثر کشتارهای مشهور مغولان در شهرهای بزرگ و نیاز به آب بیشتر، انگیزه و تخصص لازم برای احداث بزرگترین دستاورد بشر در سد سازی در قرون وسطی را ایجاد نموده است. در این رابطه بایستی به این مسئله اشاره نمود که مغولان بسیاری از سدها و ابینه‌های مهم آبی را تخریب نمودند و با طرح‌ریزی چنین بنای آبی عظیمی بسیار فاصله داشتند. به علاوه از زمان احداث، مردم دهکده کریت انحصاراً مسئولیت مرمت، نگهداری و بهره‌برداری از سد را به عهده داشتند. به علت تکنولوژی ابتدایی قرن سیزدهم، سازندگان ژرف بین و با فراست سد کریت، مجبور بودند با تکیه بر خلاقیت و نوآوری خود ساخت این دستاورد مهم در سد سازی را به انجام برسانند.
3-1 انحراف رودخانه در هنگام احداث
به منظور اجتناب از احداث تونل انحراف (که در آن زمان امکان پذیر نبود)، سد بر روی یک طاق آجری در 10 متری بالای بستر رودخانه احداث گردید. قسمت پایین دست در یک فصل خشک و بعد از اتمام قسمت بالایی ساخته شد. در نتیجه در حین احداث، رودخانه از زیر طاق عبور کرده و نیازی به سیستم انحراف نبوده است. همین روش 50 سال بعد برای احداث سد عباسی (یا طاق عباسی) در25 کیلومتری شمال شرق طبس بنحو بسیار هوشمندانه‌ای بکار گرفته شده است (شکل 2). کارکرد اصلی سد عباسی کاهش پیک سیـلاب‌های رودخانه نهرین برا ی حفاظت از شهر طبس می‌باشد و بنابراین نحو احداث سد بر روی طاق همخوانی بسیار خوبی با کارکرد این سد تاخیری دارد. هم اکنون نیز سد بتنـی قوسی کوثر در جنوب ایران بر روی یک پل خرپای، در حال احداث می باشد. حجم بدنه سد 260 هزار متر مکعب خواهد بود و استفاده از این روش موجب کاهش دوره احداث از 53 به 28 ماده به میزان حدود 50 درصد می‌گردد (خواجه موگهی، 1377). نکته مهم دیگری که بایستی در مورد سد عباسی به آن اشاره نمود، این است که سد به معنای واقعی کلمه یک توسعه پایدار محسوب میشود و می‌توان انتظار داشت این سد صدها و هزاران سال سیلابهای رودخانه نحرین را کاهش دهد. بنظر می‌رسد تنها خطر که می‌تواند این سد تاریخی را بنحو جدی تهدید میکند فعالیت‌های توسعه‌ای باشد.
3-2 مقاومت در مقابل روگذری
سد سازان 50 سال قبل نمی‌توانستند سیلابهای نادر رودخانه را برآورد کنند و قادر به حفاری برای سرریز در سنگ نبودند. در نتیجه انتخاب قوسی بودن سد و مقاومت زیاد ساروج در مقابل فرسایش، موجب مقاوم بودن سد در مقابل روگذری سیلاب گردید.
راهبرد حاکم برای ایمن سازی سدهای بزرگ در سیلابهای نادر بر کاهش ریسک روگذری به حدود صفر استوار گــردیده است. از طــرف دیگر با توجه به عدم قطعیت‌های مهندسی آب و ملاحظات اقتصادی، سازه‌ها بایستی به نحوی طراحی شوند که بتوانند با سیلابهای بسیار بزرگتر از سیلابهای طراحی تطبیق نموده و ایمن بمانند.
• از 1980 میلادی، پوشش بتن غلطکی برای مقاوم سازی 70 سد خاکی موجود با سرریز ناکافی در آمریکا به کار گرفته شده است. این روش کارآ و اقتصادی شناخته شده است(Hansen, 1999).
3-3 احداث مرحله‌ای
احداث سد کریت در 4 مرحله، از مصالح مورد استفاده به وضوح، مشخص است. درمرحله پایانی ارتفاع سد به میزان 4 متر افزایش یافت. احداث مرحله‌ای دیگر مربوط به دوره صفویه و حدود سال 1000 شمسی می‌باشد. احداث مرحله‌ای، نقش بسیار مهمی در افزایش عمر مفید سد با توجه به رسوب‌گذاری ایفا نموده است. از طرف دیگر با توجه به عدم قطعیت‌های سازه‌ای، ژئوتکنیکی، هیدرولوژیکی و هیدرولیکی و محدودیت‌های منابع و تکنولوژی اجرا احداث مرحله‌ای الزامی بوده است. مثال بارز این مسئله، سد ساوه است که در 700 سال پیش بر روی آبرفت‌های رودخانه‌ای احداث گردید. این آبرفت‌ها در اولین آبگیری سد شسته شده و این امر موجب بدون استفاده شدن سد گردید 1994) Schnitter,).
بولتن شماره 64 کمیته بین المللی سدهای بزرگ در بررسی‌های تاریخی به سد 14 متری Almansa در اسپانیا ـ که ارتفاع آن نهایتاً به 21 متر افزایش یافت ـ به عنوان قدیمی ترین احداث مرحله‌ای در جهان اشاره کرده است. این در حالی است که بند امیر در فارس (با قدمت 2500 سال که 1000 سال پیش افزایش ارتفاع داشت)، سد کریت و سدهای قدیمی دیگر ایران در این رابطه دارای قدمت و ارتفاع بیشتری می‌باشند.
چندین قرن از افزایش ارتفاع بند امیر و سد کریت گذشته است، ولی اکنون در پروژه‌های عظیمی مانند سد Grand Dixence در سوئیس و Guri در ونزوئلا که مایه افتخار تمدن امروز می‌باشند از همان راهبرد استفاده شده است. افزایش ارتفاع سدها بیشتر به منظور تصحیح خطاهای طراحی مانند تقویت، تعمیر، افزایش اطلاعات پایه، افزایش ظرفیت سرریز، رسوب گذاری و افزایش نیاز صورت گرفته است. احداث مرحله‌ای، نه تنها انعطاف پذیری و تطبیق پذیری پروژه‌های منابع آب را افزایش می‌دهد، بلکه در کشورهای جهان سوم که نیاز مبرم به سد وجود دارد، ولی منابع مالی محدودی در دست می‌باشد، منافع قابل ملاحظه‌ای خواهد داشت.
با احداث مرحله‌ای و بررسی پاسخ طبیعت به تغییرات ناشی از سد، می‌توان اثرات مخرب زیست محیطی سدها را حداقل کرد .(ICOLD,1988) متأسفانه بسیاری از مهندسین سد ایرانی از تجربیات ارزنده سد سازان قدیم کشور، استفاده لازم را نکرده‌اند و اکنون احداث بسیاری از سدهای بزرگ کشور در حالی به اتمام می‌رسد که تنها درصد کمی از شبکه آبیاری آنها احداث شده است.
3-4 توسعه پایدار
آورد سالانه و ماهانه رودخانه کریت دارای تغییرات ماهانه و سالانه نسبتاً کمی است (حداقل آورد سالانه در 50 سال، 50 درصد متوسط دراز مدت می‌باشد). از طرف دیگر نیاز کشاورزی در تمامی سال به علت اقلیم خاص منطقه، وجود دارد. در نتیجه یک مخزن کوچک دارای اثر تنظیمی قابل ملاحظه‌ای است. مشخصاً این امر می‌تواند دلیل اصلی احداث سد در مرحله اول و تنظیم آب کشاورزی برای بیش از 600 سال از طریق آبشستگی و افزایش ارتفاع باشد. در سدهای قدیمی بمنظور کاهش سرعت آب در مجراهای خروجی از یک برج با آبگیرهایی در ترازهای مختلف استفاده می‌گردید. برج آبگیر سد کریت به ارتفاع 22 متر در فاصله 16 متری تکیه گاه چپ احداث شده و برای تخلیه رسوب به وسیله آبشستگی مورد استفاده قرار گرفته است (شکل 4). 11 مجرا در فاصله‌های 2 متری و دو بازشدگی بر روی آبگیر تعبیه شده‌اند. این مجراها به وسیله تنه درختان در اواخر پاییز بسته می‌شدند. یک راه دسترسی به برج آبگیری از پایین دست سد وجود دارد. در اوایل بهار این مجراها از بالا به پایین باز می‌شدند. باز‌کردن مجــــراها خطرناک بوده و در50 سال گذشته 2 نفر در حین این کار کشته شدند.
روستائیان با اختلاط آب و رسوب از طریق برج آبگیری اقدام به تخلیه رسوب می‌کردند. حجم ورودی رسوب به مخزن سد کریت در طی 700 سال حدود 3 تا 5 میلیون مترمکعب برآورد میشود. حجم رسوب موجود حداکثر 1 م م م برآورد شده است. بنابراین 2 تا 4 م م م رسوب که چند برابر حجم کل مخزن است از مخزن به وسیله آبشستگی و به منظور تضمین توسعه پایدار،
از مخزن تخلیه شده است. در 50 سال گذشته و به خصوص بعد از زلزله فاجعه بار سال 1357 طبس که در جریان آن روستای کریت به طور کامل تخریب شد و 50 درصد جمعیت کشته شدند، تخلیه رسوب از مخزن متوقف گردید و با تجمع رسوبات در مخزن جنگلی از درختان گز در مخزن سد به وجود آمد. در حال حاضر به نظر می‌رسد با استفاده از فنون امروزی مانند آبخیزداری، احداث سدهای رسوب‌گیر و تخلیه رسوب از مخزن به وسیله آبشستگی، عمر مفید سد را بتوان برای صدها سال دیگر افزایش داد. این گزینه نسبت به گزینه احداث سد بتنی 87 متری در بالادست سد دارای پارامترهای اقتصادی بسیار بهتری است. همانطوری که تجربه سد کریت نشان می‌دهد به منظور تضمین توسعه پایدار تمام نسل ها بایستی در مدیریت منابع سهیم باشند.
3-5 پایداری سازه ای
ابعاد سازه‌ای سد کریت به شرح زیر می‌باشد :
ارتفاع: 60 متر، طول تاج: 50 متر، ضخامت تاج: 2/1 متر (ضخامت سد در 20 متر بالایی ثابت است)
ابعاد تقریبی ضخامت سد در بستر رودخانه: 10 متر
همانطور که قبلاً نیز اشاره شده است، سد به صورت مرحله‌ای و با استفاده از مصالح مختلف احداث شده است، بنابراین پایداری سد در شرایط نادر مانند زلزله و روگذری‌های متعدد سیلاب، تعجب آور است. سد کریت زلزله مشهور طبس را با شدت 8/7 ریشتر (شکل 5) بدون کوچکترین خساراتی تجربه نموده است. 25000 نفر (50 درصد جمعیت) در این منطقه (با تراکم پایین جمعیت) کشته شدند و دهکده‌های بسیاری به طول کامل تخریب گردید. با در دست بودن هندسه کامل سد،
تحلیل‌های دینامیکی سد در زلزله سال 1978 میتوانند اطلاعات بیشتری در مورد رفتار دینامیکی سدهای ساخته شده با مصالح بنایی، در اختیار قرار دهند.
مهندسی ارزش را می‌توان بصورت خلاصه کار گروهی خلاقانه و نظام‌یافته تعریف نمود. بنابراین محورهای اصلی این تکنیک مدیریتی عبارتند از:
- کار گروهی (Team Working) بوسیله تیمی شامل کارفرما، مشاور، پیمانکار، کارشناسان کلیدی، بهره‌برداران و نماینده کاربران
- انگیزش خلاقیت و نوآوری
- برنامه کاری نظام یافته که کارآیی آن در عمل اثبات شده است.
به عبارت دیگر مهندسی ارزش:
? سیستم محور است
? متکی بر تیم چند رشته ای می باشد
? متکی بر هزینه های طول عمر است
? بر کارکرد متکی است
? بازنگری طراحی نیست
? پروسه ارزان سازی با قربانی کردن قابلیت‌ها و کارکردها نیست
? یک الزام در تمامی طراحی‌ها نیست
? یک مطالعه در راستای کنترل و تضمین کیفیت نمی‌باشد.
? مطالعه بهینه‌یابی نیست (بهینه‌یابی در چارچوب صورت می‌گیرد در حالیکه در مهندسی ارزش تغییر چارچوب‌ها می‌تواند در دستور کار قرار گیرد)
برنامه کاری مهندسی ارزش (VE Job Plan) الهام گرفته از گام‌هایی است که مخترعین مانند ادیسون، برادران رایت و ... بکار گرفته‌اند. بنابراین مخترعین بنوعی مهندس ارزش محسوب می‌شوند ولی در حقیقت مهندس ارزش غریزی. لازمه مهندسی ارزش غریزی توان و دانش فنی نادر و فوق العاده و نبوغ است که در همه کارشناسان نمی‌توان انتظار داشت.
سد وزنی - قوسی کریت در نزدیکی طبس که در سال 1350 میلادی احداث گردید، با ارتفاع 60 متر تا اوایل قرن بیستم بلندترین سد جهان بوده است و می‌تواند به عنوان یک نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی و حداقل نمودن هزینه‌های غیر ضروری ارائه گردد.
2- بلندترین سد جهان برای 550 سال
سد کریت در یک درة بسیار تنگ، در یک منطقه کوهستانی در 30 کیلومتری کویر نمک در سال 730 شمسی احداث گردید (شکل 1). این سد قوسی ـ وزنی که در 42 کیلومتری طبس قرار دارد، به خاطر ارتفاع استثنایی 60 متر که تا اوایل قرن بیستم یک رکورد جهانی محسوب می‌گردید، قابل تأمل می‌باشد. طول تاج تنها 80 درصد ارتفاع سد و ضخامت آن 2/1 متر می‌باشد. برخلاف سدهای وزنی شیب پایین دست قائم و شیب بالا دست آن مایل می باشد. این مسئله ظاهراً به علت صعوبت دسترسی به پایین دست سد می‌باشد. مانند دیگر سدهای ایران مصالح سد، سنگ و ساروج (ترکیبی از آهک، خاک رس، خاکستر و آب) است. این مصالح به ساروج خصوصیاتی مشابه خاکسترهای آتشفشانی می‌دهند. آجرهای مربعی شکل به ابعاد 37 سانتیمتر در آخرین مرحلة احداث حدود 150 سال پیش مورد استفاده قرار گرفت 1994) (Schnitter, (Gobolt, 1973) .
این سد آب رودخانه کریت را برای مزارع روستایی کریت تنظیم نموده است. این روستا در 26 کیلومتری پایین دست محل سد قرار دارد. بعد از سد، رودخانه از یک دره تنگ به طول 5 کیلومتر عبور میکند و سپس وارد دشت میشود. قبل از آنکه یک جاده دسترسی به طول 13 کیلومتر در سال 1375 احداث شود، بیش از 10 ساعت کوهنوردی برای رسیدن به ساختگاه سد لازم بود؛ بنابراین کلیه مصالح لازم در محل سد تهیه می‌گردید. یک چشمه که دارای آب دائمی است منبع اصلی تأمین آب در حین احداث بوده است. آهک در محل تولید شده و به نظر می‌رسد که حتی غذا هم عمدتاً به وسیله شکار تأمین می‌گردیده است. دره به خصوص در نیمه پایین بسیار تنگ است(عرض دره در بستر رودخانه 2 متر می‌باشد). یک دره بسیار تنگ، با دسترسی سخت برای 5 کیلومتر در پایین دست ادامه می‌یابد و درست در بالا دست محل ساختگاه سد قدیمی دره باز میشود؛ سد جدید پیشنهادی به ارتفاع 87 در 10 متری بالا دست سد، دارای طول تاجی معادل 193 متر است؛
در حالی که طول تاج سد قدیمی 50 متر می باشد. زمین شناسی ساختگاه در رابطه با پایداری و آب بندی ـ مخزن همانطوری که تجربه 650 سال بهره برداری از سد نشان می دهد ـ رضایت بخش بوده است. مطالعات اخیر نیز محل احداث سد قدیمی را به عنوان بهترین ساختگاه برگزیده است. این امر نشان می‌دهد که تمامی ساختگاهای مناسب شناسایی و بدقت مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته بودند. رسوب کم رودخانه که قسمت عمده آب آن از چشمه تامین می‌شد، نیز از مزایای مهم ساختگاه است.
3- درس هایی از سد کریت
رودخانه کریت منبع عمده تأمین آب برای روستای کریت است ( در حقیقت نام رودخانه از روستا گرفته شده است ). آورد سالانه رودخانه 8 م م م در محل سد و 5/9 م م م در محل ورود به دشت می باشد. این دهکده در نزدیکی مرز کویر نمک قرار گرفته و واضح است که آب در این منطقه دارای ارزش حیاتی است. احداث سد به حکومت مغولان در ایران نسبت داده می شود؛ ولی با توجه به دور افتادگی منطقه طبس، به نظر می‌رسد که مهاجرت در اثر کشتارهای مشهور مغولان در شهرهای بزرگ و نیاز به آب بیشتر، انگیزه و تخصص لازم برای احداث بزرگترین دستاورد بشر در سد سازی در قرون وسطی را ایجاد نموده است. در این رابطه بایستی به این مسئله اشاره نمود که مغولان بسیاری از سدها و ابینه‌های مهم آبی را تخریب نمودند و با طرح‌ریزی چنین بنای آبی عظیمی بسیار فاصله داشتند. به علاوه از زمان احداث، مردم دهکده کریت انحصاراً مسئولیت مرمت، نگهداری و بهره‌برداری از سد را به عهده داشتند. به علت تکنولوژی ابتدایی قرن سیزدهم، سازندگان ژرف بین و با فراست سد کریت، مجبور بودند با تکیه بر خلاقیت و نوآوری خود ساخت این دستاورد مهم در سد سازی را به انجام برسانند.
3-1 انحراف رودخانه در هنگام احداث
به منظور اجتناب از احداث تونل انحراف (که در آن زمان امکان پذیر نبود)، سد بر روی یک طاق آجری در 10 متری بالای بستر رودخانه احداث گردید. قسمت پایین دست در یک فصل خشک و بعد از اتمام قسمت بالایی ساخته شد. در نتیجه در حین احداث، رودخانه از زیر طاق عبور کرده و نیازی به سیستم انحراف نبوده است. همین روش 50 سال بعد برای احداث سد عباسی (یا طاق عباسی) در25 کیلومتری شمال شرق طبس بنحو بسیار هوشمندانه‌ای بکار گرفته شده است (شکل 2). کارکرد اصلی سد عباسی کاهش پیک سیـلاب‌های رودخانه نهرین برا ی حفاظت از شهر طبس می‌باشد و بنابراین نحو احداث سد بر روی طاق همخوانی بسیار خوبی با کارکرد این سد تاخیری دارد. هم اکنون نیز سد بتنـی قوسی کوثر در جنوب ایران بر روی یک پل خرپای، در حال احداث می باشد. حجم بدنه سد 260 هزار متر مکعب خواهد بود و استفاده از این روش موجب کاهش دوره احداث از 53 به 28 ماده به میزان حدود 50 درصد می‌گردد (خواجه موگهی، 1377). نکته مهم دیگری که بایستی در مورد سد عباسی به آن اشاره نمود، این است که سد به معنای واقعی کلمه یک توسعه پایدار محسوب میشود و می‌توان انتظار داشت این سد صدها و هزاران سال سیلابهای رودخانه نحرین را کاهش دهد. بنظر می‌رسد تنها خطر که می‌تواند این سد تاریخی را بنحو جدی تهدید میکند فعالیت‌های توسعه‌ای باشد.
3-2 مقاومت در مقابل روگذری
سد سازان 50 سال قبل نمی‌توانستند سیلابهای نادر رودخانه را برآورد کنند و قادر به حفاری برای سرریز در سنگ نبودند. در نتیجه انتخاب قوسی بودن سد و مقاومت زیاد ساروج در مقابل فرسایش، موجب مقاوم بودن سد در مقابل روگذری سیلاب گردید.
راهبرد حاکم برای ایمن سازی سدهای بزرگ در سیلابهای نادر بر کاهش ریسک روگذری به حدود صفر استوار گــردیده است. از طــرف دیگر با توجه به عدم قطعیت‌های مهندسی آب و ملاحظات اقتصادی، سازه‌ها بایستی به نحوی طراحی شوند که بتوانند با سیلابهای بسیار بزرگتر از سیلابهای طراحی تطبیق نموده و ایمن بمانند.
• از 1980 میلادی، پوشش بتن غلطکی برای مقاوم سازی 70 سد خاکی موجود با سرریز ناکافی در آمریکا به کار گرفته شده است. این روش کارآ و اقتصادی شناخته شده است(Hansen, 1999).
3-3 احداث مرحله‌ای
احداث سد کریت در 4 مرحله، از مصالح مورد استفاده به وضوح، مشخص است. درمرحله پایانی ارتفاع سد به میزان 4 متر افزایش یافت. احداث مرحله‌ای دیگر مربوط به دوره صفویه و حدود سال 1000 شمسی می‌باشد. احداث مرحله‌ای، نقش بسیار مهمی در افزایش عمر مفید سد با توجه به رسوب‌گذاری ایفا نموده است. از طرف دیگر با توجه به عدم قطعیت‌های سازه‌ای، ژئوتکنیکی، هیدرولوژیکی و هیدرولیکی و محدودیت‌های منابع و تکنولوژی اجرا احداث مرحله‌ای الزامی بوده است. مثال بارز این مسئله، سد ساوه است که در 700 سال پیش بر روی آبرفت‌های رودخانه‌ای احداث گردید. این آبرفت‌ها در اولین آبگیری سد شسته شده و این امر موجب بدون استفاده شدن سد گردید 1994) Schnitter,).
بولتن شماره 64 کمیته بین المللی سدهای بزرگ در بررسی‌های تاریخی به سد 14 متری Almansa در اسپانیا ـ که ارتفاع آن نهایتاً به 21 متر افزایش یافت ـ به عنوان قدیمی ترین احداث مرحله‌ای در جهان اشاره کرده است. این در حالی است که بند امیر در فارس (با قدمت 2500 سال که 1000 سال پیش افزایش ارتفاع داشت)، سد کریت و سدهای قدیمی دیگر ایران در این رابطه دارای قدمت و ارتفاع بیشتری می‌باشند.
چندین قرن از افزایش ارتفاع بند امیر و سد کریت گذشته است، ولی اکنون در پروژه‌های عظیمی مانند سد Grand Dixence در سوئیس و Guri در ونزوئلا که مایه افتخار تمدن امروز می‌باشند از همان راهبرد استفاده شده است. افزایش ارتفاع سدها بیشتر به منظور تصحیح خطاهای طراحی مانند تقویت، تعمیر، افزایش اطلاعات پایه، افزایش ظرفیت سرریز، رسوب گذاری و افزایش نیاز صورت گرفته است. احداث مرحله‌ای، نه تنها انعطاف پذیری و تطبیق پذیری پروژه‌های منابع آب را افزایش می‌دهد، بلکه در کشورهای جهان سوم که نیاز مبرم به سد وجود دارد، ولی منابع مالی محدودی در دست می‌باشد، منافع قابل ملاحظه‌ای خواهد داشت.
با احداث مرحله‌ای و بررسی پاسخ طبیعت به تغییرات ناشی از سد، می‌توان اثرات مخرب زیست محیطی سدها را حداقل کرد .(ICOLD,1988) متأسفانه بسیاری از مهندسین سد ایرانی از تجربیات ارزنده سد سازان قدیم کشور، استفاده لازم را نکرده‌اند و اکنون احداث بسیاری از سدهای بزرگ کشور در حالی به اتمام می‌رسد که تنها درصد کمی از شبکه آبیاری آنها احداث شده است.
3-4 توسعه پایدار
آورد سالانه و ماهانه رودخانه کریت دارای تغییرات ماهانه و سالانه نسبتاً کمی است (حداقل آورد سالانه در 50 سال، 50 درصد متوسط دراز مدت می‌باشد). از طرف دیگر نیاز کشاورزی در تمامی سال به علت اقلیم خاص منطقه، وجود دارد. در نتیجه یک مخزن کوچک دارای اثر تنظیمی قابل ملاحظه‌ای است. مشخصاً این امر می‌تواند دلیل اصلی احداث سد در مرحله اول و تنظیم آب کشاورزی برای بیش از 600 سال از طریق آبشستگی و افزایش ارتفاع باشد. در سدهای قدیمی بمنظور کاهش سرعت آب در مجراهای خروجی از یک برج با آبگیرهایی در ترازهای مختلف استفاده می‌گردید. برج آبگیر سد کریت به ارتفاع 22 متر در فاصله 16 متری تکیه گاه چپ احداث شده و برای تخلیه رسوب به وسیله آبشستگی مورد استفاده قرار گرفته است (شکل 4). 11 مجرا در فاصله‌های 2 متری و دو بازشدگی بر روی آبگیر تعبیه شده‌اند. این مجراها به وسیله تنه درختان در اواخر پاییز بسته می‌شدند. یک راه دسترسی به برج آبگیری از پایین دست سد وجود دارد. در اوایل بهار این مجراها از بالا به پایین باز می‌شدند. باز‌کردن مجــــراها خطرناک بوده و در50 سال گذشته 2 نفر در حین این کار کشته شدند.
روستائیان با اختلاط آب و رسوب از طریق برج آبگیری اقدام به تخلیه رسوب می‌کردند. حجم ورودی رسوب به مخزن سد کریت در طی 700 سال حدود 3 تا 5 میلیون مترمکعب برآورد میشود. حجم رسوب موجود حداکثر 1 م م م برآورد شده است. بنابراین 2 تا 4 م م م رسوب که چند برابر حجم کل مخزن است از مخزن به وسیله آبشستگی و به منظور تضمین توسعه پایدار،
از مخزن تخلیه شده است. در 50 سال گذشته و به خصوص بعد از زلزله فاجعه بار سال 1357 طبس که در جریان آن روستای کریت به طور کامل تخریب شد و 50 درصد جمعیت کشته شدند، تخلیه رسوب از مخزن متوقف گردید و با تجمع رسوبات در مخزن جنگلی از درختان گز در مخزن سد به وجود آمد. در حال حاضر به نظر می‌رسد با استفاده از فنون امروزی مانند آبخیزداری، احداث سدهای رسوب‌گیر و تخلیه رسوب از مخزن به وسیله آبشستگی، عمر مفید سد را بتوان برای صدها سال دیگر افزایش داد. این گزینه نسبت به گزینه احداث سد بتنی 87 متری در بالادست سد دارای پارامترهای اقتصادی بسیار بهتری است. همانطوری که تجربه سد کریت نشان می‌دهد به منظور تضمین توسعه پایدار تمام نسل ها بایستی در مدیریت منابع سهیم باشند.
3-5 پایداری سازه ای
ابعاد سازه‌ای سد کریت به شرح زیر می‌باشد :
ارتفاع: 60 متر، طول تاج: 50 متر، ضخامت تاج: 2/1 متر (ضخامت سد در 20 متر بالایی ثابت است)
ابعاد تقریبی ضخامت سد در بستر رودخانه: 10 متر
همانطور که قبلاً نیز اشاره شده است، سد به صورت مرحله‌ای و با استفاده از مصالح مختلف احداث شده است، بنابراین پایداری سد در شرایط نادر مانند زلزله و روگذری‌های متعدد سیلاب، تعجب آور است. سد کریت زلزله مشهور طبس را با شدت 8/7 ریشتر (شکل 5) بدون کوچکترین خساراتی تجربه نموده است. 25000 نفر (50 درصد جمعیت) در این منطقه (با تراکم پایین جمعیت) کشته شدند و دهکده‌های بسیاری به طول کامل تخریب گردید. با در دست بودن هندسه کامل سد،
تحلیل‌های دینامیکی سد در زلزله سال 1978 میتوانند اطلاعات بیشتری در مورد رفتار دینامیکی سدهای ساخته شده با مصالح بنایی، در اختیار قرار دهند.
- نتیجه گیری
با توجه به مواردی که در این مقاله آورده شده است می‌توان به سد تاریخی کریت به عنوان نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی اشاره نمود:
• بدیهی است که این سد حاصل کار گروهی بسیار هماهنگی بوده است. این واقعیت که اهالی دهکده کریت در آن واحد نقش کارفرما، مشاور، پیمانکار، بهره‌بردار و کاربر را ایفا نموده‌اند تکیه بر تیم تخصصی چند رشته‌ای در مهندسی ارزش را تداعی میکند.
• احداث سد بر روی طاق برای حذف تونل انحراف حتی در قرن بیستم، یک نوآوری و روش ابتکاری و خلاقانه می‌باشد. همچنین به کار‌گیری برج آبگیر برای کاهش سرعت آب، استفاده از گزینه مقاوم در برابر سیلاب نمونه‌های عالی خلاقیت محسوب می‌شوند.
• در سد کریت هزینه‌های سیستم انحراف، سیستم تخلیه سیلاب و پرده آب‌بند به صفر کاهش داده شده است. ابعاد سازه‌ای نیز در حداقل ممکن انتخاب شده‌اند. بعلاوه با احداث مرحله‌ای این هزینه‌ها در طول عمر سد پخش شدند. بنابراین هزینه‌های غیر ضروری در این طرح به حداقل کاهش یافته است.
• افزایش عمر مفید سد بوسیله آبشستـگی رسوب و احداث مرحـله‌ای بوضوح نشـان دهنده ژرف بینی سازندگان سد در مورد هزینه های طول عمر می‌باشد.
تنها در قرن 19 میلادی بود که مهندسین متوجه شدند که توزیع فشار آب بر سدها بصورت مثلثی می‌باشد. این واقعیت بوضوح نشان می‌دهد که احداث سدهای قدیمی و بخصوص سدهای بلند نیاز به اراده، تفکر و تلاش سترگی داشته است. برای مثال تخریب سد کفرا در مصر در 4600 سال پیش آنچنان برای سد سازان مصری تلخ بود که تا 800 سال بعد سد دیگری در مصر احداث نگردید. برای مقایسه این دوره مصادف با زمان احداث بسیاری از اهرام مصر است که از عجایب هفت‌گانه محسوب می‌شوند. به علت نیاز مبرم به آب و با توجه به فنون ابتدایی 700 سال قبل، سازندگان ژرف بین و دورنگر سد کریت مجبور بودند به منظور دستیابی به یکی از بزرگترین و تعجب آورترین دستاوردهای بشردر سدسازی، بر خلاقیت، اراده و شجاعت خود اتکاء کنند. موفقیت آنان نه تنها می‌تواند الهام دهنده و راهنمای بسیاری از مهندسین آب باشد که مهمترین چالش‌های بشر در قرن بیست و یکم را در پیش رو دارند بلکه بوضوح نشان می‌دهد که جامع‌نگری، خلاقیت و نزدیکی با طبیعت جزء لاینفک مهندسی موفق سد می‌باشد.
با توجه به مواردی که در این مقاله آورده شده است می‌توان به سد تاریخی کریت به عنوان نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی اشاره نمود:
• بدیهی است که این سد حاصل کار گروهی بسیار هماهنگی بوده است. این واقعیت که اهالی دهکده کریت در آن واحد نقش کارفرما، مشاور، پیمانکار، بهره‌بردار و کاربر را ایفا نموده‌اند تکیه بر تیم تخصصی چند رشته‌ای در مهندسی ارزش را تداعی میکند.
• احداث سد بر روی طاق برای حذف تونل انحراف حتی در قرن بیستم، یک نوآوری و روش ابتکاری و خلاقانه می‌باشد. همچنین به کار‌گیری برج آبگیر برای کاهش سرعت آب، استفاده از گزینه مقاوم در برابر سیلاب نمونه‌های عالی خلاقیت محسوب می‌شوند.
• در سد کریت هزینه‌های سیستم انحراف، سیستم تخلیه سیلاب و پرده آب‌بند به صفر کاهش داده شده است. ابعاد سازه‌ای نیز در حداقل ممکن انتخاب شده‌اند. بعلاوه با احداث مرحله‌ای این هزینه‌ها در طول عمر سد پخش شدند. بنابراین هزینه‌های غیر ضروری در این طرح به حداقل کاهش یافته است.
• افزایش عمر مفید سد بوسیله آبشستـگی رسوب و احداث مرحـله‌ای بوضوح نشـان دهنده ژرف بینی سازندگان سد در مورد هزینه های طول عمر می‌باشد.
تنها در قرن 19 میلادی بود که مهندسین متوجه شدند که توزیع فشار آب بر سدها بصورت مثلثی می‌باشد. این واقعیت بوضوح نشان می‌دهد که احداث سدهای قدیمی و بخصوص سدهای بلند نیاز به اراده، تفکر و تلاش سترگی داشته است. برای مثال تخریب سد کفرا در مصر در 4600 سال پیش آنچنان برای سد سازان مصری تلخ بود که تا 800 سال بعد سد دیگری در مصر احداث نگردید. برای مقایسه این دوره مصادف با زمان احداث بسیاری از اهرام مصر است که از عجایب هفت‌گانه محسوب می‌شوند. به علت نیاز مبرم به آب و با توجه به فنون ابتدایی 700 سال قبل، سازندگان ژرف بین و دورنگر سد کریت مجبور بودند به منظور دستیابی به یکی از بزرگترین و تعجب آورترین دستاوردهای بشردر سدسازی، بر خلاقیت، اراده و شجاعت خود اتکاء کنند. موفقیت آنان نه تنها می‌تواند الهام دهنده و راهنمای بسیاری از مهندسین آب باشد که مهمترین چالش‌های بشر در قرن بیست و یکم را در پیش رو دارند بلکه بوضوح نشان می‌دهد که جامع‌نگری، خلاقیت و نزدیکی با طبیعت جزء لاینفک مهندسی موفق سد می‌باشد.
هدف پروژه سد سازی: یک پروژه سد سازی ممکن است برای چند منظور احداث شود که در این صورت به آن طرح یک یا چند منظوره می نامند این منظورها میتوانند: 1) آبرسانی (آب مصرفی) 2) آبیاری . کشاورزی 3) مصارف صنعتی 4) برق آبی و یا ترکیبی از آن ها باشد. 5) جلوگیری از خسارت سیل مانند: پروژه های سد سازی در سه فاز و یا مر حله مختلف انجام می گرفته است.مرحله اول شامل مرحله مطالعات و بررسی ها می باشد در این فاز کلیه مطالعات مورد لزوم برای کسب اطلاعات پایه ای به منظور تهیه بهترین طرح ها انجام می گیرد.مقصود از بهترین طرح،طرحی است که به نحو شایسته ای: 1) از لحاظ فنی 2) از لحاظ اقتصادی و اجرای حداکثر کارایی را داشته باشد.فاز دوم فاز تهیه طرح های نهایی است که در این مرحله نقش های فنی و اجرایی تهیه می شود و در مرحله سوم طرح فوق به اجرا در می آید. اما در این قسمت به چند تعریف زیر بنایی از سازه های ساختمانی بر روی آب میپردازیم: بند آب: رود های ایران غالبا در طول سال کم آب و یا آب ندارند.از این رو گذشته از نهر های آب و روان آبهایی ساخته شد که آب اضافی بهاره در پشت این بند ها جمع شود.با کمک جوی، آب را به کشت زارها رسانید.از جمله اقدامات با اهمیت در گذشته،بند امیر در فارس که توسط عضدالدوله دیلمی در سال 380 قمری ساخته شد و بند آب شاهپور یکم پادشاه ساسانی است که آب کارون را با دو مجرای انحرافی از مسیر اصلی بر میگردانند. آب خروجی از سد: کل حجم آب خروجی از معابر مختلف خروجی سد (از جمله سرریز،دریچه های تخلیه رسوب،دریچه های آبگیری،زهکش و تبخیر) در مدت یکسال می باشد. 2. انواع سدها و طرز انتخاب آن ها: سد مخزنی: سدی است که معمولا در مقیاس بزرگ در مقابل جریان آب برای ذخیره آب به منظور زیر ایجاد می گردد: تامین آب کشاورزی،تامین آب شرب،ایجاد ارتفاع هیدروالتریکی برای تولید نیرو،تامین آب سایر مصارف و کنترل سیل. سد مخزنی بزرگ: طبق تعریف کمیته ی بین المللی سد های بزرگ،سد هایی که در زمان ساخت (طراحی) ارتفاع آن ها از پایین ترین رقم سطح پی تا سطح پیاده رو یا سواره رو تاج 15 متر یا بیشتر باشد جزو سد های بزرگ طبقه بندی می شوند،به علاوه در صورتی که ارتفاع سد بین 10 الی 15 متر یا بیشتر باشد مشروط بر اینکه حداقل یکی از شرایط ذیل را دارا باشد جزو سد های بزرگ محسوب می شود. 1) تاجی به طول 500 متر داشته باشد. 2) ظرفیت مخزن سد حداقل یک میلیون متر مکعب باشد. 3) ظرفیت تخلیه سیلاب حداقل 2000 متر مکعب در ثانیه باشد. 4) پی سد با مسائل پیچیده و خاصی مواجه شده باشد. 5) شکل سد دارای طرحی خاص و غیر عادی باشد. سد های مخزنی را به طور کلی به 5 دسته مهم و ممتاز تقسیم می کنند. 1) سد های خاکی Earth-Fill Dam 2) سد های وزنی Gravity Dam 3) سد های قوسی Arch Dam 4) سد های سنگی Rock-Fill Dam 5) سد های پایه دار Buttress Dam ü سد خاکی عمدتا از مواد خاکی تشکیل یافته است.بدیهی است که مواد تشکیل دهنده آن باید طبق مشخصات مخصوصی باشد و فرم مقطع آن بر اساس ضوابط فنی . محاسباتی تعیین شود. ü سد وزنی به سدی نامند که از مصالح بنایی از قبیل بتن و مشابه آن تشکیل یافته و تعادل ایستایی آن عمدتا از وزن سد (Gravity) تامین می شود. ü سد قوسی به سدی نامند که در پلان بصورت قوس(معمولا دو طرف گیردار) است و تعادل آن عمدتا بر اساس تعادل و مقاومت قوس در مقابل نیروی رانش آب تامین می شود. ü سد سنگی نیز مانند سد خاکی عمدتا از مواد سنگی طبقه بندی شده تشکیل یافته است. ü سدپایه دار از یک سری دال و یا پوشش نسبتا نازک (مسطح و یا قوسی شکل) که نیروی رانش و تکیه گاه خود را به پایه ها منتقل می کنند تشکیل یافته است. 3. انتخاب محل و نوع سد: 1) انتخاب سد قوسی: با مختصر تعریفی که از سد قوسی شد چنین بر میآید که این نوع سد را باید در درٌه های تنگ و بستر سنگی سالم احداث نمود چه پهلو های دو طرف باید قادر به جذب نیروی رانش آب (تکیه گاه قوس دو طرف گیر دار) باشند و دره های بسیار عریض به علت نیروی ناشی از قوس ( بستگی به شعاع انحناء دارد) محل مناسبی برای سد های قوسی نخواهد بود.لذا دو شرط عمده و اساسی یکی تنگ بودن دره و دیگری سالم بودن بستر سنگی دو طرف از شرایط عمده و اساسی احداث سدهای قوسی است. در سد های قوسی می توان آب طغیانگر را از روی سد به صورت پرش اسکی Saut D'Ski Ski- Jump عبور داد که خود موجب صرفه جویی زیادی در هزینه( بابت احداث طغیانگیر جدا گانه) می کند.سد قوسی در محل تکیه گاه باید عمود بر خطوط میزان نقشه پیاده شود. 2) انتخاب سد وزنی: سد وزنی را در دره های عریض تر (c/h>2.5) احداث می کنند.ابعاد زیاد مقطع سد شالوده مسئله زیر فشار را درحد خطرناک مطرح میکند؛لذاباید امکان این باشد که سد وزنی در پهلو های دو طرف در عمق کافی ( عمق و طول هر دو) در داخل صخره های سنگی جای گیرد تا خطر دور زدن نیروی زیر فشار وجود نداشته باشد.طغیانگیر را در سد های وزنی می توان در طول سد هر جا که مناسب باشد احداث نمود.در حقیقت از طول سد به عنوان طغیانگیر استفاده میشود،در صورتی که در سد های خاکی این مسئله خود مشکلی ایجاد می کند.برق آبی در سد های وزنی به مقدار زیاد و در نمونه های کافی امروزه در دنیا تهیه شده است.سد های وزنی در مناطق زلزله خیز مناسب نیستند. 3) انتخاب سد پایه دار: در صورتی که طول سد وزنی زیاد شود آنرا به سد پایه دار به منظور صرفه جویی در حجم عملیات بتن ریزی تبدیل می کنند و به طور خلا صه به تر تیب که دهنه رود خانه در محل احداث سد زیاد می شود واریانتهای سد های قوسی،وزنی،پایه دار،وخاکی مورد بررسی قرار می گیرند. به دین لحاظ سد پایه دار از سد وزنی سبک تر است ولی محل پایه ها به علت تمرکز عکس العمل ممکن است سنگین تر باشد لذا زیر فشار در سد های پایه دار در صورتی که سد بد روی رادیه ژنرال ساخته شده باشد،می توان خطر مهمی به وجود آورد ولی این خطر را می توان با جدا ساختن شالوده ها (شالوده ها پایه ها از سایر قسمت ها) و یا با گذاردن حوضچه و یا سوراخ های زه گش (Pressure relief drain) بر طرف نمود. مقاومت سدها در برابر زمین لرزه خوب نیست لذا در این مناطق باید پایه ها را توسط تیر های طولی به هم مرتبط نمود.طغیانگیر را می توان در طول سد جای داد منتها باید آن را در یک طرف ساحل رود خانه و یا سد جای داد. 4) انتخاب سد خاکی: با زیاد شدن عرض رودخانه در محل گلو گاه به ترتیب از سد های قوسی به وزنی،از وزنی به پایدار و بالاخره خاکی و سنگی می رسیم،سدهای خاکی معمولا ارزان تر از سد های بتنی تمام می شود و به همین مناسب در جایی که عرض رودخانه (طول سد) زیاد باشد سد های خاکی در شرایط یکسان اقتصادی تر به نظر می رسند. یکی از شرایط عمده برای احداث سد های خاکی وجود مصالح خاکی مناسب در محل سد است که از اهم این مصالح،مواد غیر نفوذ(رس وسیلت است است،سایر مصالح از قبیل شن و ماسه نیز باید در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه وجود داشته باشد. سد «لار» که از سد های خاکی بزرگ (ایران و دنیا) است در شمال پلور (تهران) واقع است و ارتفاع تاج آن تا کف بستر شالوده متر می باشد.ضخامت تاج سد 13 متر و ضخامت سد در بستر رودخانه در حدود 700 متر می باشد. 5) انتخاب سد سنگی: سد سنگی را می توان در محلی که سنگ مناسب (به وفور) در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه باشد احداث نمود کضافا اینکه به علت مقاومت بسیار خوب آن در مقابل زمین لرزه در مناطق زلزله خیز بسیار مناسبند.در صورت وقوع زمین لرزه مواد سنگی فوق بر روی هم می غلتند و ضایعه بزرگی ببار نمی آورند،ولی در سدهای بتنی و حتی خاکی این ضایعه به همین جا خاتمه نمیابد. سدهای سنگی در ایران به علت وجود مدار زمین لرزه و همچنین مواد سنگی مناسب می توانند مطرح شوند.سد قشلان در کردستان یکی از انواع سدهای سنگی است. 4. طغیانگیر و انواع آن: همانطور که از ظاهر کلمه بر می آید همان تخلیه کننده دریاچه سد در مواقع اضطراری است بدیهی است که این تخلیه باید تا ارتفاع قابل اطمینانی انجام گیرد که در ضمن رفع خطر سیل گیری قادر به تامین احتیاجات اساسی پروژه سد سازی نیز باشد.طغیانگیر سدها باید قادر به تخلیه خریلن سیلهای استثنایی حوضه آبگیر باشند که آن هم به نوبه خود تابع وسعت حوضه آبگیر،نوع پوشش حوضه،شیب آن مدت زمان بارندگی های متداوم و امکان تمرکز جریان های فوق است. انواع طغیانگیر عبارتند از: 1) طغیانگیر سد سر ریز Over flow spillway 2) طغیانگیر نیلو فریMorning Glory spillway 3) طغیانگیر لابیرینتLabyrinth spillway 4) طغیانگیر برج آبگیرTower spillway 5) طغیانگیر دریچه ایGate spillway 6) طغیانگیر تونلیTunnel spillway | |
| |
هدف پروژه سد سازی: یک پروژه سد سازی ممکن است برای چند منظور احداث شود که در این صورت به آن طرح یک یا چند منظوره می نامند این منظورها میتوانند: 1) آبرسانی (آب مصرفی) 2) آبیاری . کشاورزی 3) مصارف صنعتی 4) برق آبی و یا ترکیبی از آن ها باشد. 5) جلوگیری از خسارت سیل مانند: پروژه های سد سازی در سه فاز و یا مر حله مختلف انجام می گرفته است.مرحله اول شامل مرحله مطالعات و بررسی ها می باشد در این فاز کلیه مطالعات مورد لزوم برای کسب اطلاعات پایه ای به منظور تهیه بهترین طرح ها انجام می گیرد.مقصود از بهترین طرح،طرحی است که به نحو شایسته ای: 1) از لحاظ فنی 2) از لحاظ اقتصادی و اجرای حداکثر کارایی را داشته باشد.فاز دوم فاز تهیه طرح های نهایی است که در این مرحله نقش های فنی و اجرایی تهیه می شود و در مرحله سوم طرح فوق به اجرا در می آید. اما در این قسمت به چند تعریف زیر بنایی از سازه های ساختمانی بر روی آب میپردازیم: بند آب: رود های ایران غالبا در طول سال کم آب و یا آب ندارند.از این رو گذشته از نهر های آب و روان آبهایی ساخته شد که آب اضافی بهاره در پشت این بند ها جمع شود.با کمک جوی، آب را به کشت زارها رسانید.از جمله اقدامات با اهمیت در گذشته،بند امیر در فارس که توسط عضدالدوله دیلمی در سال 380 قمری ساخته شد و بند آب شاهپور یکم پادشاه ساسانی است که آب کارون را با دو مجرای انحرافی از مسیر اصلی بر میگردانند. آب خروجی از سد: کل حجم آب خروجی از معابر مختلف خروجی سد (از جمله سرریز،دریچه های تخلیه رسوب،دریچه های آبگیری،زهکش و تبخیر) در مدت یکسال می باشد. 2. انواع سدها و طرز انتخاب آن ها: سد مخزنی: سدی است که معمولا در مقیاس بزرگ در مقابل جریان آب برای ذخیره آب به منظور زیر ایجاد می گردد: تامین آب کشاورزی،تامین آب شرب،ایجاد ارتفاع هیدروالتریکی برای تولید نیرو،تامین آب سایر مصارف و کنترل سیل. سد مخزنی بزرگ: طبق تعریف کمیته ی بین المللی سد های بزرگ،سد هایی که در زمان ساخت (طراحی) ارتفاع آن ها از پایین ترین رقم سطح پی تا سطح پیاده رو یا سواره رو تاج 15 متر یا بیشتر باشد جزو سد های بزرگ طبقه بندی می شوند،به علاوه در صورتی که ارتفاع سد بین 10 الی 15 متر یا بیشتر باشد مشروط بر اینکه حداقل یکی از شرایط ذیل را دارا باشد جزو سد های بزرگ محسوب می شود. 1) تاجی به طول 500 متر داشته باشد. 2) ظرفیت مخزن سد حداقل یک میلیون متر مکعب باشد. 3) ظرفیت تخلیه سیلاب حداقل 2000 متر مکعب در ثانیه باشد. 4) پی سد با مسائل پیچیده و خاصی مواجه شده باشد. 5) شکل سد دارای طرحی خاص و غیر عادی باشد. سد های مخزنی را به طور کلی به 5 دسته مهم و ممتاز تقسیم می کنند. 1) سد های خاکی Earth-Fill Dam 2) سد های وزنی Gravity Dam 3) سد های قوسی Arch Dam 4) سد های سنگی Rock-Fill Dam 5) سد های پایه دار Buttress Dam ü سد خاکی عمدتا از مواد خاکی تشکیل یافته است.بدیهی است که مواد تشکیل دهنده آن باید طبق مشخصات مخصوصی باشد و فرم مقطع آن بر اساس ضوابط فنی . محاسباتی تعیین شود. ü سد وزنی به سدی نامند که از مصالح بنایی از قبیل بتن و مشابه آن تشکیل یافته و تعادل ایستایی آن عمدتا از وزن سد (Gravity) تامین می شود. ü سد قوسی به سدی نامند که در پلان بصورت قوس(معمولا دو طرف گیردار) است و تعادل آن عمدتا بر اساس تعادل و مقاومت قوس در مقابل نیروی رانش آب تامین می شود. ü سد سنگی نیز مانند سد خاکی عمدتا از مواد سنگی طبقه بندی شده تشکیل یافته است. ü سدپایه دار از یک سری دال و یا پوشش نسبتا نازک (مسطح و یا قوسی شکل) که نیروی رانش و تکیه گاه خود را به پایه ها منتقل می کنند تشکیل یافته است. 3. انتخاب محل و نوع سد: 1) انتخاب سد قوسی: با مختصر تعریفی که از سد قوسی شد چنین بر میآید که این نوع سد را باید در درٌه های تنگ و بستر سنگی سالم احداث نمود چه پهلو های دو طرف باید قادر به جذب نیروی رانش آب (تکیه گاه قوس دو طرف گیر دار) باشند و دره های بسیار عریض به علت نیروی ناشی از قوس ( بستگی به شعاع انحناء دارد) محل مناسبی برای سد های قوسی نخواهد بود.لذا دو شرط عمده و اساسی یکی تنگ بودن دره و دیگری سالم بودن بستر سنگی دو طرف از شرایط عمده و اساسی احداث سدهای قوسی است. در سد های قوسی می توان آب طغیانگر را از روی سد به صورت پرش اسکی Saut D'Ski Ski- Jump عبور داد که خود موجب صرفه جویی زیادی در هزینه( بابت احداث طغیانگیر جدا گانه) می کند.سد قوسی در محل تکیه گاه باید عمود بر خطوط میزان نقشه پیاده شود. 2) انتخاب سد وزنی: سد وزنی را در دره های عریض تر (c/h>2.5) احداث می کنند.ابعاد زیاد مقطع سد شالوده مسئله زیر فشار را درحد خطرناک مطرح میکند؛لذاباید امکان این باشد که سد وزنی در پهلو های دو طرف در عمق کافی ( عمق و طول هر دو) در داخل صخره های سنگی جای گیرد تا خطر دور زدن نیروی زیر فشار وجود نداشته باشد.طغیانگیر را در سد های وزنی می توان در طول سد هر جا که مناسب باشد احداث نمود.در حقیقت از طول سد به عنوان طغیانگیر استفاده میشود،در صورتی که در سد های خاکی این مسئله خود مشکلی ایجاد می کند.برق آبی در سد های وزنی به مقدار زیاد و در نمونه های کافی امروزه در دنیا تهیه شده است.سد های وزنی در مناطق زلزله خیز مناسب نیستند. 3) انتخاب سد پایه دار: در صورتی که طول سد وزنی زیاد شود آنرا به سد پایه دار به منظور صرفه جویی در حجم عملیات بتن ریزی تبدیل می کنند و به طور خلا صه به تر تیب که دهنه رود خانه در محل احداث سد زیاد می شود واریانتهای سد های قوسی،وزنی،پایه دار،وخاکی مورد بررسی قرار می گیرند. به دین لحاظ سد پایه دار از سد وزنی سبک تر است ولی محل پایه ها به علت تمرکز عکس العمل ممکن است سنگین تر باشد لذا زیر فشار در سد های پایه دار در صورتی که سد بد روی رادیه ژنرال ساخته شده باشد،می توان خطر مهمی به وجود آورد ولی این خطر را می توان با جدا ساختن شالوده ها (شالوده ها پایه ها از سایر قسمت ها) و یا با گذاردن حوضچه و یا سوراخ های زه گش (Pressure relief drain) بر طرف نمود. مقاومت سدها در برابر زمین لرزه خوب نیست لذا در این مناطق باید پایه ها را توسط تیر های طولی به هم مرتبط نمود.طغیانگیر را می توان در طول سد جای داد منتها باید آن را در یک طرف ساحل رود خانه و یا سد جای داد. 4) انتخاب سد خاکی: با زیاد شدن عرض رودخانه در محل گلو گاه به ترتیب از سد های قوسی به وزنی،از وزنی به پایدار و بالاخره خاکی و سنگی می رسیم،سدهای خاکی معمولا ارزان تر از سد های بتنی تمام می شود و به همین مناسب در جایی که عرض رودخانه (طول سد) زیاد باشد سد های خاکی در شرایط یکسان اقتصادی تر به نظر می رسند. یکی از شرایط عمده برای احداث سد های خاکی وجود مصالح خاکی مناسب در محل سد است که از اهم این مصالح،مواد غیر نفوذ(رس وسیلت است است،سایر مصالح از قبیل شن و ماسه نیز باید در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه وجود داشته باشد. سد «لار» که از سد های خاکی بزرگ (ایران و دنیا) است در شمال پلور (تهران) واقع است و ارتفاع تاج آن تا کف بستر شالوده متر می باشد.ضخامت تاج سد 13 متر و ضخامت سد در بستر رودخانه در حدود 700 متر می باشد. 5) انتخاب سد سنگی: سد سنگی را می توان در محلی که سنگ مناسب (به وفور) در محل و یا فاصله معقولی از کارگاه باشد احداث نمود کضافا اینکه به علت مقاومت بسیار خوب آن در مقابل زمین لرزه در مناطق زلزله خیز بسیار مناسبند.در صورت وقوع زمین لرزه مواد سنگی فوق بر روی هم می غلتند و ضایعه بزرگی ببار نمی آورند،ولی در سدهای بتنی و حتی خاکی این ضایعه به همین جا خاتمه نمیابد. سدهای سنگی در ایران به علت وجود مدار زمین لرزه و همچنین مواد سنگی مناسب می توانند مطرح شوند.سد قشلان در کردستان یکی از انواع سدهای سنگی است. 4. طغیانگیر و انواع آن: همانطور که از ظاهر کلمه بر می آید همان تخلیه کننده دریاچه سد در مواقع اضطراری است بدیهی است که این تخلیه باید تا ارتفاع قابل اطمینانی انجام گیرد که در ضمن رفع خطر سیل گیری قادر به تامین احتیاجات اساسی پروژه سد سازی نیز باشد.طغیانگیر سدها باید قادر به تخلیه خریلن سیلهای استثنایی حوضه آبگیر باشند که آن هم به نوبه خود تابع وسعت حوضه آبگیر،نوع پوشش حوضه،شیب آن مدت زمان بارندگی های متداوم و امکان تمرکز جریان های فوق است. انواع طغیانگیر عبارتند از: 1) طغیانگیر سد سر ریز Over flow spillway 2) طغیانگیر نیلو فریMorning Glory spillway 3) طغیانگیر لابیرینتLabyrinth spillway 4) طغیانگیر برج آبگیرTower spillway 5) طغیانگیر دریچه ایGate spillway 6) طغیانگیر تونلیTunnel spillway | |
| |
اگه خواستی پول هم کنار وب سایتت بدست بیاری. میتونی ۱ سری به سایت زیر بزنی پول رو هم توی بانک ایران بهت میده!
فقط کافیه ۱ لینک بزاری توی وبلاگ
http://finepay.parsiblog.com