مراحل ساخت سد و بررسی اطلاعات مورد نیاز

سدها یکی از پیچیده ترین سازه هایی هستند که بشر تاکنون موفق به ساخت آن شده است. ساخت یک سد نیازمند سال ها مطالعه و تعداد زیادی نیروی انسانی مجرب می باشد. در این نوشتار به صورت خلاصه اطلاعات مورد نیاز برای ساخت سد ، برنامه ریزی طرح و مراحل احداث سد بیان می شود.

اطلاعات مورد نیاز در بررسی مراحل ساخت سد

موقعیت کارگاه

1 . عوامل زیر در تعیین موقعیت کارگاه حائز اهمیت می باشند :

2 . محل سد و پروژه هائی که تحت تاثیر قرار می گیرند

3 . محل راه های اصلی

4 . امکانات مرکزیت پروژه و مدیریت طرح و دسترسی آن

اطلاعات هیدرولوژی

اطلاعات هیدرولوزی زیر در ساخت سد بایستی مورد مطالعه قرار گیرند :

1 . محل ایستگاه های نمونه گیری

2 . جریان مورد بهره برداری

3 . نیاز آبی با توجه به هدف طرح

4 . مطالعات سیل محتمل دوره ساخت و طرح

5 . مطالعات کیفی و کمی رسوب

6 . وضعیت آب های زیرزمینی و تاثیر ساخت سد بر آنها

7 . حق اب

8 . آمار هواشناسی

9 . آمار درجه حرارت در ماه های مختلف

10 . آمار باران و شدت و مدت آن در ماه های مختلف

11 . میزان تبخیر و تغییرات آن در ماه های مختلف

12 . جهت و سرعت باد در ماه های مختلف

یخبندان، طول و مدت آن و ضخامت لایه یخ در ماه های مختلف

اطلاعات محیط زیست

در ساخت سد بایستی تاثیر ساخت بر مسائل محیط زیستی زیر نیز مورد توجه قرار گیرد :

1 . اثرات ساخت پروژه بر زاد و ولد حیوانات و ماهی ها

2 . اقدامات لازم جهت حفاظت محیط زیست

3 . مطالعه حیات حیوانی قابل ازدیاد

اطلاعات زمین شناسی

به منظور ساخت سد همچنین بایستی مسائل زمین شناسی زیر مورد توجه و مطالعه قرار گیرد :

1 . تشکیلات زمین شناسی و نفوذ پذیری آنها

2 . وجود مواد معدنی و نمک

3 . مطالعه آب های زیر زمینی

4 . تهیه عکس های هوائی

اطلاعات مربوط به مخزن سد

نقشه های توپوگرافی : این نقشه ها باید حاوی اطلاعات مربوط به نقاط ثبت ارتفاعی، سیستم مختصات، منحنی های هم تراز و زمین، مالکیت آن، مالکیت مناطق اطراف سد باشند. همچنین نقشه مخزن سد به مقیاس 1:5000 تا 1:10000 با فاصله خطوط تراز 1.5 و ۳ و ۶ متر باید تهیه شود.

نقشه راه ها و دسترسی (تغییر مسیر راه ها در سد سیاه بیشه و احداث پل در سد کرخه و کارون ۴): این نقشه ها باید حاوی اطلاعات مربوط به ساخت راه های جدید

و امکانات مورد نیاز این راه ها باشند.

سایر اطلاعات : این اطلاعات باید شامل برآورد زندگی حیاتی در مخزن سد، حفاظت محیط زیست در برابر سیل احتمالی، برآورد ساختمان های مورد نیاز، تخریب مزارع و هزینه های آن، تخمین هزینه صرف شده جهت تخلیه منطقه، دسترسی عموم و استفاده مردم از پروژه و محدودیت های اقتصادی و فیزیکی طرح و … باشند.

اطلاعات مورد نیاز برای ساخت سد

نقشه های محلی : این نقشه ها باید در برگیرنده توپوگرافی محل سد، نقاط کنترلی طولی و عرضی، اطلاعات زمین شناسی سد، محل حفاری ها و تست های لازم باشند. همچنین  نقشه محل سد به مقیاس 1:1000 تا 1:2500 باید تهیه شود و تکیه گاه سد و طول مناسبی از بالادست و پائین دست را بپوشاند تا در موقع طرح سرریز از آن استفاده شود.

حفر چاه های لازم : حفر چاه های لازم جهت انجام آزمایش های زمین شناسی و ثبت اطلاعات، نمونه برداری و ارزیابی جنس کف زیر پی بایستی صورت گیرد. این اطلاعات اهمیت زیادی دارند. مثلا در پی های غیر سنگی نشت و آبشستگی و نشست و فرسایش پنجه به کمک این نتایج قابل بررسی است.

مصالح : این اطلاعات باید در برگیرنده موقعیت و مشخصات مصالح مورد نیاز برای احداث سد، موقعیت محل های قرضه، گزارش های مربوط به اکتشافات و بررسی های محلی و نمونه های بدست آمده باشند.

سطح آب : برای تهیه منحنی های دبی اشل و ارتفاع آب باید مقطع عرضی رودخانه تا حدود ۳۰۰-۵۰۰ متر از محور سد تهیه گردد.

شرایط محلی :

در این مطالعات به منظور ساخت سد بایستی موارد زیر مورد مطالعه قرار گیرد :

1 . احداث راه های جدید

2 . حفاظت از ماهی ها و عبور آن ها

3 . هزینه حمل و نقل و تجهیزات حمل و نقل جدید مورد نیاز

4 . سرریزها و تخلیه کننده ها با توجه به موقعیت محل

5 . وجود منابع برق کافی در محل

6 . منابع معدنی مورد نیاز

برنامه ریزی طرح سد

فاز ۱

این فاز به منظور شناسائی، جمع آوری اطلاعات و شناسائی صحرائی است.

1 . توصیه می گردد مطالعات شناسائی بسیار دقیق انجام شود، به خصوص که احتمال انجام مرحله امکان یابی بایستی وجود داشته باشد.

2 . در این بررسی ها اسکان، موقعیت کارگاه و محیط اداری، حمل و نقل و تجهیزات، مصالح، مطالعات زمین سد، نیروی کار محلی، مالکیت خصوص و دسترسی به کارگاه از زمین مردم، تجهیزات حفاری و نقشه های موجود، تعیین ایستگاه های اندازه گیری جریان، برآوردهای افتصادی و وضع زمین و طبقه بندی آن از نظر کاربردی باید مشخص شود.

3 . نقشه ها در فاز شناسائی شامل نقشه های ۱:۲۵۰۰۰ بوده که تحمین اولیه مخزن را فراهم می کند و اطلاعات زمین طبیعی، موانع، جنگل ها و مزارع بایستی مشخص شود.

4 . در فاز ۲ و ۳ نقشه های مطمئن تری با مقیاسی تا ۱:۵۰۰۰ و فاصله خطوط تراز 0/5 تا 2/5 متر باید تهیه شود. اما نقشه های محلی سد با مقیاس 1:250 در سدهای کوچک و ۱:۱۰۰۰ تا ۱:۲۵۰۰ در سدهای بزرگ با همان فاصله خطوط تراز با تعیین موقعیت کارگاه و رودخانه و مقاطع آن تا حدود ۳۰۰-۵۰۰ متری باید تهیه شود.

 فاز ۲

در این فاز، مطالعات امکان یابی و توجیه اقتصادی صورت می گیرد و یک طرح از چند واریانت انتخاب می شود.

 فاز ۳

در این فاز به بررسی فاز ۲ و تائید نوع سد، تهیه مشخصات سد و تاسیسات وابسته پرداخته می شود.

گزارش طرح سد

این گزارش باید در برگیرنده موارد زیر باشد :

موقعیت و هدف

1 . منطقه، بخش، استان

2 . موقعیت در ارتباط با صنایع و سایز مراکز مهم

3 . دسترسی به طرح و حجم ذخيره (حجم مرده و حجم مفید سد)

4 . نوع مخزن (آبیاری، کنترل سیل، انرژی و …) و ارتفاع سطح آب

5 . محل های استفاده کننده از آب

6 . آلترناتیوهای جانشین طرح در صورت وجود

خلاصه طرح

در خلاصه طرح بایستی اطلاعات زیر مورد بررسی قرار گیرد :

1 . ظرفیت مخزن، سرریز و تخلیه کننده ها

2 . عمق نرمال، تراز حداکثر و حداقل سطح آب

3 . عمق آزاد

4 . برآورد هزینه سد و مخزن

5 . هزینه کلی پروژه

6 . اطلاعات محل سد

7 . نقشه های کلی و مقاطع

اطلاعات طراحی

1 . اطلاعات توپوگرافی که در برگیرنده کاوش های سطحی باشد

2 . گزارشات زمین شناسی و جداول آزمایش ها و گمانه ها

3 . اطلاعات هیدرولیکی شامل انحراف جریان، دبی اشل، هیدرولیک سر ریز و تخلیه کننده ها

4 . اطلاعات هیدرولوژی شامل شرایط آب و هوائی، رسوب، آب های زیرزمینی

5 . حقاب و عکس های لازم

انتخاب محل سد

پنج فاکتور زیر نقش تعیین کننده در انتخاب محل مناسب برای ساخت سد دارد :

1 . تامین آب (جریان جهت تامین آب کافی باشد)

2 . توپوگرافی محل (تعیین کننده حجم ذخیره مخزن و حجم مصالح مورد نیاز برای ساخت و توجیه کننده اقتصاد طرح است)

3 . فونداسیون (با اکتشافات زیر سطحی ارتباط دارد و نوع سد و هزینه های احداث سد را تحت تاثیر قرار می دهد)

4 . دسترسی به مصالح (کمیت و کیفیت و توزیع مصالح، فاکتور اقتصادی و تعیین کننده نوع و محل سد است)

5 . هزینه ها (زمین های بزرگی که باید از تولید باز ماند و خاک با ارزشی که باید زیر آب بماند و شهرها و روستاهائی که باید جابجا شوند باید در ارزیابی هزینه ها وارد و طرح را توجیه نمایند)

انتخاب نوع سد

سدها از کهن ترین و زیربنائی ترین فعالیت های مهندسی عمران بشر است. احداث سد به نیاز بشر در تامین آب مورد نیاز برای کشاورزی، آب شرب، تولید برق، انحراف سیلاب و غیره برمی گردد.

انواع سد 

سدها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند:

1 . سدهای خاکی ـ سنگریزه ای

سد خاکی : در این نوع سد بیشتر از ۵۰٪ از حجم مواد جایگزین شده از خاک متراکم یا کیفیت مناسب (رس 0.1 میلیمتر یا ماسه ریز 1.2 میلیمتر) است که با رطوبت کنترل شده متراکم و به صورت لایه ای اجرا می شوند.

شکل 1 . سد خاکی

سد سنگریزه ای : مقطع سد دارای یک المان مجزای ناتراوای شناخته شده از خاکریز متراکم یا غشای با ضخامت کم از آسفالت است که بیش از ۵۰٪ از مصالح به کار رفته آن سنگریزه باشند.

در بسیاری موارد وجه تمایز مطلق بین این دو گروه وجود ندارد و از هر دو نوع مصالح متناسب با منطقه ممکن است استفاده شود. گذشته از ضعف مهم این سدها که فروپاشی در اثر سیل بوده و لزوم تامين سر ریز مناسب و اطمینان از نشت پی سدها را تاکید می نماید، این سدها دارای مزایای زیر می باشند :

1 . تناسب آنها در ساخت چه در دره عریض و چه در دره باریک

2 . تناسب آنها در انطباق با شرایط پی سخت و پی نرم خاکی

3 . استفاده از مصالح محلی و عدم نیاز به سیمان و موارد دیگر

4 . انعطاف پذیری در مصالح خاکی و سنگریزه ای

5 . پیوسته بودن روند عملیات و در نتیجه سرعت ساخت بیشتر و هزینه اجرای کمتر

2 . سد های بتنی

سدهای قدیمی با مصالح بنائی و ملات آهک و سنگ در این بخش قرار دارند. به دلایل اقتصادی و فنی تعداد سدهای خاکی سنگریزه ای از سدهای بتنی بیشتر بوده و حدود ۸۰-۸۵% كل سد های ساخته شده را به خود اختصاص می دهند. (ICOLD 1984)

ساخت سدهای کوتاه مورد توجه بیشتری قرار دارند، چنانچه از حدود ۲۵۰۰۰۰ سد ساخته شده حدود ۳۵۰۰۰ سد از نوع سد بزرگ می باشند. (1982 ICOLD)

شکل 2 . سد بتنی

در این سدها عموما از مصالح بنائی، ملات سیمان و آهک استفاده می شود و به انواع زیر تقسیم می شوند :

سد وزنی : این نوع سد پایداری خود را منحصرا از جرم خود به دست می آورد و لذا جهت اجتناب از تمرکز تنش و پایداری شکل ذوزنقه ای دارند.

سد پشت بند دار : این سد از یک دیواره ممتد که توسط تعدادی پشت بند در فواصل منظم حمایت می شود تشکیل می گردد. این نوع سد امروزه توجه بیشتری نسبت به سد وزنی را به خود اختصاص داده اند. در مواردی که طول سد وزنی زیاد باشد آن را به پایه دار تبدیل می نمایند.

سد قوسی : این سد به دو دسته تک قوسی و دو قوسی تقسیم می شوند و از نظر حجم بتن مصرفی نسبت به سدهای دیگر برتری دارند.

سد تک قوسی : انحنای قابل توجهی در بالادست دارد و از نظر سازه ای از تیرهای قوسی افقی که بار را به تکیه گاه منتقل می نمایند تشکیل شده است.

سد دو قوسی : این سد دارای انحنای قائم و افقی بوده و از نظر سازه ای از مکانیزم عملکرد پوسته جهت انتقال بار به تکیه گاه استفاده نموده لذا حجم بتن مصرفی کاملا کاسته می شود.

پیشنهاد مطالعه : کاربرد پتوی رسی در سد خاکی برای کاهش نشت

منبع: جزوه طراحی هیدرولیکی سازه ها از محمدرضا کاویانپور استاد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی