معرفی انواع سد با عکس و مشخصات آنها

سدها را بر اساس طراحی آنها می توان به خاکی، سنگریزه ای، بتنی وزنی، بتنی قوسی، بتنی پشت بند دار و لاستیکی تقسیم بندی کرد. با این مقاله با ما همراه باشید تا با انواع سد و خصوصیات آنها آشنا شوید.

پیشنهاد مطالعه : آشنایی با معروف ترین سدهای جهان و کاربرد آنها

1 . سدهای خاکی 

از انواع سد ها می توان به سدهای خاکی اشاره کرد که مصالحشان را از همان منطقه احداث و یا نواحی نزدیک تأمین می کنند و اصولاً دارای هسته رسی می باشند. رس بر اثر تماس با آب، مانع نفوذ و انتقال آب و رطوبت می گردد و مانند نوعی عایق رطوبتی عمل می کند. اگر عمده مصالح تشکیل دهنده سد خاکی یکسان باشند، سد را همگن می گویند و در غیر اینصورت ناهمگن. اگر کل سد خاکی از رس باشد سد خاکی همگن است، اما اگر هسته مرکزی سد رس باشد و دور هسته مرکزی را با سنگ های درشت دانه پر کرده باشند، سد غیر همگن محسوب می شود. از نظر تحلیل و آنالیز این نوع سدها بسیار حساس می باشند و در عین حال از نظر اجرا و پیاده سازی ساده تر می باشند. اجرای سدهای خاکی در رودخانه های عریض ساده تر است. مصالح این سد اعم از ریز دانه و درشت دانه بایستی در دسترس باشد. این سدها برای زمین هایی نامناسب از نظر مقاومت مناسب ترین نوع سد می باشند. سدهای خاکی بر خلاف سدهایی که از بتن ساخته می شوند، خاصیت شکل پذیری دارند و ممکن است آنها را روی تقریباً هر نوع مصالحی ساخت. کافی است که مقطع سد را با شکل پی موجود و با مصالح ساختمانی موجود و دسترس، تطبیق داد.

در ساخت سدهای خاکی، آنچه که در واقع جلوی آب را می گیرد، یک هسته نسبتاً نازک رسی است. خاک رس این خاصیت را دارد که با مرطوب شدن، به عایق خوبی برای نفوذ آب تبدیل شود. به جز هسته رسی، مابقی حجم سد را سنگ و خاک غیر محلول در آب تشکیل می دهد. چرا که سنگ های محلول پس از مدتی باعث کاهش وزن سد و به هم خوردن نتایج محاسبات خواهند شد.

سدهای خاکی همواره با مشکل محدودیت ارتفاع مواجه اند و بیشتر در دره های عریض و کم شیب اجرا می شوند. برخلاف سدهای قوسی، سدهای خاکی مناسب دره های عمیق و کم عرضند. سد های خاکی از توده غیر قابل نفوذی تشکیل شده اند که در جهت عمود بر جریان رودخانه در محل مناسبی به منظور معینی احداث می شوند.

از جمله انواع سد های خاکی می توان به سد رانگون اسکای در روسیه، سد نیوکورنلیا در ایالات متحده آمریکا و سد گنزانو در ایتالیا اشاره کرد.

شکل 1 . سد خاکی گنزانو (Genzano) در ایتالیا از انواع سد ها

بستر سد های خاکی

در بسترهای سنگی سالم ، سد خاکی را می توان بدون هیچ مشکلی روی آن اجرا نمود ولی در صورتی که بستر فوق دارای شکاف و یا ترک هایی (گسل) باشد، در این صورت باید مطالعات زمین شناسی کافی برای آن انجام شود. در این نوع زمین ها با تزریق سیمان تحت فشار قابلیت نفوذ آب در زیر سد را تا حد قابل قبولی کم می کنند.

انواع سدهای خاکی 

انواع سدهای خاکی به شرح زیر می باشند :

1 . سد های خاکی با توده ی همگن (Homogeneous embankment)

2 . سد های با لایه های مائل مختلف (Zoned embankment)

3 . سد های با پرده قابل نفوذ (Cored embankment)

سد های خاکی با توده همگن 

این نوع سد ها از یک توده همگن که قسمت عمده ی آن رس و سیلت می باشد تشکیل شده است.

سدهای خاکی با لایه های مائل مختلف 

اگر مصالح مختلف به وفور در محل کارگاه وجود داشته باشد در این صورت سدهای خاکی با لایه های مختلف مطرح شده و ممکن است اقتصادی تر از سایر انواع آن جلوه کند. در این نوع سد ها قشر قابل نفوذ در وسط مقطع و یا متمایل به طرف بالا دست قرار می گیرد.

سدهای خاکی با پرده غیرقابل نفوذ

در این نوع سد ها جلوگیری از حرکت آب در داخل توده خاکی توسط یک پرده غیر قابل نفوذ تقریبا عمودی انجام می گیرد که در داخل بستر سنگی جای گرفته است. دو طرف این قشر، یک لایه از مصالح ریزدانه اجرا می کنند که به صورت زهکش عمل کند و لایه های بیرونی را مخلوط پوشانده است.

2 . سدهای سنگریزه ای

در ارتباط با سدهای خاکی دشواری هایی نیز وجود دارد. برای آنها مصالح چسبنده ریزدانه و غیر قابل نفوذ در فاصله حمل معقول مورد نیاز است. همواره خطر آب شکستگی سد به علت تراوش و یا تاثیر آب بر روی شیب بالادست وجود دارد. سرریز باید از بتن و مصالح غیر قابل شسته شدن ساخته شود. هزینه سرریز، خصوصا در مناطق در معرض سیل های بزرگ می تواند در حدود هزینه خود بدنه سد باشد. اولیور در سال 1967 اظهار داشته است که هزینه سرریز سدهای خاکی می تواند 54 درصد بدنه سد باشد. سرریز می تواند یک نقطه ضعف نیز باشد. سدهای سنگریزه ای به مراتب از سدهای خاکی پایدارتر و قابلیت شسته شدن آن کمتر است. این سدها خودبخود غیر همگن می باشند و حتماً باید یک لایه آب بند در مرکز آن قرار گرفته باشد. شکل این سدها درست مانند سد ناهمگن خاکی با هسته رسی می باشد با این تفاوت که در مرکز سد به جای رس از سنگ ریزه نفوذ ناپذیر استفاده می شود و در دور تا دور سد سنگریزه های درشت تر ریخته می شود. در برخی موارد رویه سد را به جای سنگریزه با بتن می پوشانند که در آن صورت دیگر نیازی به هسته آب بند نمی باشد. اینگونه سدها اغلب از نوع بلند می باشند. این نوع سدها در برابر زلزله بسیار مقاوم هستند. سنگ های ریخته شده برای سد بایستی خاصیت هایی از قبیل جذب کم آب، سایش کم، مقاومت فشاری بالا و در برابر سرد و گرم شدن، مقاومت خوبی داشته باشند. شیب های بدنه سد سنگریزه ای از بسیاری از سدهای دیگر تندتر بوده که باعث صرفه جویی در هزینه می شود. در بسیاری مناطق دور افتاده به علت عدم وجود خاک مناسب، سد سنگریزه ای اقتصادی ترین راه حل است. رویه بالادست و یا هسته را می توان با ماستیک، بتن و یا رس آب بندی نمود. در این صورت بخش پایین دست به صورت یک زهکش و صافی طبیعی عمل می کند.

سدهای سنگریزه ای به منظور پایداری و زهکشی باید از قطعات بزرگ و غیریکنواخت سنگ با حداقل ریزدانه تشکیل شده باشند. در بسیاری حالات سنگریز بخش پائین دست یک سد سرریز شونده و یا درون گذر را می توان به صورتی طراحی نمود که مانند سرریز عمل نماید. آب جریان یافته از روی تاج مانند آبشار به سوی پایین و نیز به درون سنگریز ریخته و از نزدیک پاشنه سد خارج می شود. بنابراین می توان سرریز بتنی مرسوم را با سنگریز جایگزین کرد. این نوع سرریز خصوصا برای سدهای موقت، مثلا فراز بندها، جالب است. سرریز شدن اتفاقی و جزئی به سد لطمه ای نزده و در صورت عبور یک سیل عمده آب شکستگی ها را می توان به سرعت مرمت نمود. مزیت دیگر سدهای سنگریزه ای آن است که می توان آن را در زیر آب و یا حتی در جریان آب احداث نمود. به این ترتیب می توان یک فرازبند را به طور ایده آل در رودخانه اجرا کرد. این روش مسدود نمودن رودخانه به وسیله ایزباخ در سال 1970 توسعه داده شده است.

به علت طبیعت نفوذپذیر بودن یک سد سنگریزه ای، از درون آن تراوش وجود خواهد داشت. غالبا برای کاهش مقدار تراوش یک لایه نفوذپذیر در بالادست و یا یک هسته آب بند در درون آن ساخته می شود.

یک سد سنگریزه ای از قطعات سنگ و قلوه سنگ های بزرگ ساخته می شود. یک غشاء نفوذناپذیر بر روی سنگریزه در وجه بالادست قرار می گیرد تا تراوش از طریق سد را کاهش دهد. اغلب، غشا، از بتن سیمانی یا بتن آسفالتی ساخته می شود. در سدهای سنگریزه ای اولیه، غشاء فولادی و چوبی نیز مورد استفاده قرار می گرفتند، اگرچه در حال حاضر منسوخ شده اند.  یک بالشتک قلوه سنگی خشک برای توزیع نیروی آب و به منظور کمک رسانی به غشاء، در بین سنگریزه سد و غشاء قرار می گیرد. به طور کلی، سدهای سنگریزه ای برای جلوگیری از تراوش، به جای یک غشاء نفوذ ناپذیر در بالادست، هسته خاکی نفوذناپذیری در مرکز خود دارند. هسته خاکی در مقابل سنگریزه ها قرار دارد. ضروری است فیلترهای کافی بین هسته خاکی و سنگریزه در وجوه بالادست و پایین دست هسته فراهم شود تا ذرات خاک توسط آب حمل نشوند و پایپینگ (جوشش) اتفاق نیفتد.

از انواع سد های سنگریزه ای می توان به سد میکا در کانادا، سد چیکواسن در مکزیک و سد Mohale در لسوتو آفریقا اشاره کرد.

شکل 2 . سد سنگریزه ای Mohale در لسوتو آفریقا از انواع سد ها

3 . سدهای بتنی وزنی

این سدها عمدتاً کوتاه هستند و ارتفاع آنها بین 34 تا 71 متر می باشد، این سدها به دلیل وزن زیادی که با بتن برای آنها به وجود می آید بر اثر فشار آب حرکت نمی کنند و از جای خود تکان نمی خورند. در این نوع سد، سرریز شدن آب مشکلی ایجاد نمی کند. این نوع سدها در دره های عریض ساخته می شوند و همچنین در برابر تغییر درجه حرارت نیز هیچگونه حساسیتی ندارند.

این نوع سدها از بتن و مصالح سنگی ساخته می شوند. این نوع سدها برای نگهداری حجم زیادی از آب طراحی می شوند. در حقیقت با استفاده از بتن، بار ناشی از وزن سد در مکانی قرار می گیرد تا نیروی افقی آبی را که آن را هل می دهد تحمل کند. به این دلیل این نوع سدها به عنوان سد وزنی شناخته می شوند. نیروی وزن در درجه اول سد را مستقیم به پایین به سمت پای سد نگه می دارد و مانع از واژگون شدن آن توسط آب می شود.

از انواع سد های بتنی وزنی می توان به سد گراند کولی در ایالات متحده آمریکا، سد ناگارجونا ساگار در هند و سد ایتایپو بین برزیل و پاراگوئه اشاره کرد.

4 . سدهای بتنی قوسی

این سدها معمولاً در دره های باریک با شیب زیاد و از جنس سنگ اجرا می گردند. حسن این سدها این است که اگر به هر علتی در بدنه آنها ترک ایجاد شود خود نیروی فشار اعمالی از جانب آب پشت سد باعث ترمیم این ترک ها (ترکهای حرارتی) می شود.

سدهای قوسی در پلان به صورت منحنی می باشند که برآمدگی آن در جهت وجه بالادست سد می باشد. اصولا یک سد قوسی، فشار آب و سایر نیروها را با عملکرد قوسی به تکیه گاه ها منتقل می کند. یک سد قوسی نوع مناسبی از سد برای دره های باریک با دامنه های مستحکم است که می توانند در برابر نیروی محوری ایجاد شده توسط عملکرد قوسی مقاومت کنند. برش (مقطع) یک سد قوسی تقریبا مثلثی شکل است. سد قوسی در صفحه عمودی، ممکن است یک یا دو انحنا داشته باشد. معمولا، سدهای قوسی دو انحنایی اقتصادی تر هستند و در عمل استفاده می شوند.

از انواع سد های قوسی می توان به سد هوور در ایالات متحده آمریکا و سد Idukki در هند اشاره کرد.

شکل 3 . سد قوسی هوور در آمریکا از انواع سد ها

5 . سدهای بتنی پشت بند دار

پشت بندها دیواره های مثلثی شکل بتنی هستند که فشار آب را از دال عرشه به شالوده منتقل می کنند. پشت بندها اعضای فشاری هستند که معمولا بسته به اندازه و طراحی سد، در هر ۶ تا ۳۰ متر در سرتاسر سد قرار می گیرند. سدهای پشت بند دار به طور کلی به عنوان سدهای توخالی اطلاق می شوند. عرشه سد اغلب یک دال بتن مسلح است که در بین پشت بندها نگه داشته می شود که اغلب در فواصل مساوی قرار دارند.

شکل 4 . نمایی از سد بتنی پشت بند دار از انواع سد ها

6 . سدهای لاستیکی

این نوع از انواع سد ها برای مهار و هدایت آب به سوی زمین های وسیع و آبروها استفاده می شود. این نوع سدها دارای دریچه های فولادی و تخته های چوبی می باشند که در جلوی دریچه ها قرار داده می شوند تا آب با فشار بیشتری جریان داشته باشد. در این کار به نیروی انسانی نیاز است و اگر در باز کردن این دریچه ها تأخیری روی دهد سیل ایجاد می شود و دریچه را با خود می برد.

موارد استفاده از سدهای لاستیکی

1 . کنترل سد و حفاظت ساحلی در برابر فرسایش.

2 . نصب بر روی بندها و سدها به منظور افزایش ارتفاع آنها و کمک به تولید برق.

3 . کاهش آلودگی آب.

4 . افزایش ظرفیت ذخیره سدها.

5 . مسائل تفریحی از قبیل شنا، قایق رانی و …

6 . جلوگیری از نفوذ آب شور دریا به هنگام مد به ساحل.

پیشنهاد مطالعه : مراحل ساخت سد و بررسی اطلاعات مورد نیاز