6318
شناسه خبر: 6318
بازدید: 14

در این مقاله ابتدا به تعریف سد لاستیکی (Rubber Dam) می پردازیم سپس در ادامه اجزای تشکیل دهنده این نوع سدها و مزایا و معایب آنها را مورد بررسی قرار می دهیم. در پایان نیز نمونه هایی از این نوع سد را در ایران معرفی می نماییم، با ما همراه باشید.

مقدمه

انحراف و ذخیره آب رودخانه ها در بیشتر موارد با سازه های بتنی حجیم که مجهز به دریچه های فلزی سنگینی هستند صورت می گیرد. اجراء و راه اندازی هریک از اجزاء این سدها مستلزم صرف وقت و هزینه های قابل توجه است اما مسئله صرفا اجرای این سدها نیست، بلکه پس از اجرا مشکلات خاصی در مرحله بهره برداری به وجود خواهد آمد که مهمترین آنها پدیده رسوب گذاری است. رفع این مشکل نیاز به تجهیزات الکترومکانیک با هزینه های بالا دارد. تکنیک سد لاستیکی مشکل رسوب گذاری را به عنوان مساله اساسی سدهای کنونی که باعث بسیاری از مشکلات زیست محیطی و اکولوژیک می شود، همواره حل نموده است. معرفی این تکنولوژی به عنوان تکنولوژی نوین مطرح در صنعت آب و خصوصا توجه خاص در جهت کاهش هزینه این نوع سدها می تواند در پروژه های آتی نقش مهمی ایفا نماید.

استفاده از سد لاستیکی اولین بار در سال 1950 توسط “ایمبرسون” مطرح شد. در سال 1965 اولین سد لاستیکی بادی در ژاپن برای ذخیره سازی آب به بهره برداری رسید. هم اکنون در حدود 100 سد لاستیکی در آمریکای شمالی، بیش از 1000 سد لاستیکی در ژاپن و خاور دور و در مجموع 2600 سد در نقاط مختلف جهان به طور موفقیت آمیز در دست بهره برداری می باشند. اولین سد لاستیکی ایران در استان مازندران در سال 1375 بر روی رودخانه بابل رود ساخته شده است.

مهمترین موارد استفاده از سدهای لاستیکی ذخیره و تغییر مسیر آب رودخانه، جلوگیری از تداخل آب شور و شیرین، کنترل پدیده جزر و مد در سواحل، افزایش حجم ذخیره آب سدهای ساخته شده، بهبود محیط زیست، افزایش سطح آب رودخانه ها جهت کشتیرانی و سامان بخشی سواحل رودخانه ها می باشد.

پیشنهاد مطالعه : مراحل ساخت سد و بررسی اطلاعات مورد نیاز

سد لاستیکی

اساس کار سدهای لاستیکی

اساس کار سدهای لاستیکی، استفاده از یک تیوپ بزرگ با فضای بسته که با دمیدن هوا یا آب به درون تیوپ، لاستیک متورم می شود و به صورت ایستاده در می آید، است. در این حالت، لاستیک شبیه یک سازه صلب و به عنوان یک سد یا بند عمل می کند. سدهای بادی به علت سهولت در عملیات پر و خالی کردن توسط دمنده های هوا، سرعت عمل در تخلیه و یا باد کردن آنها و کاهش هزینه نسبت به سدهایی که با آب پر می شود، ارجحیت دارد. محدودیت هایی از جمله کمبود آب زلال در محل، آلوده بودن آب، نبودن آب زیرزمینی برای استفاده در تیوپ سد لاستیکی آبی، در سدهای لاستیکی بادی وجود ندارد و از این رو حدود 70 درصد سدهای لاستیکی جهان از نوع بادی است.

اجزاء سدهای لاستیکی

بدنه سد

مهمترین جزء سدهای لاستیکی را بدنه لاستیکی آن تشکیل می دهد، بدنه ای که از جنس ورق لاستیک با فونداسیون خاص و تقویت شده با الیاف ویژه است. این ورق لاستیکی و خصوصیات آن در استحکام، مقاومت در برابر عوامل طبیعی، انعطاف پذیری و دوام، بعد اصلی تکنولوژی سدها و دریچه های لاستیکی را تشکیل می دهد. این لاستیک از مقاومت فرسایشی و کششی بسیار بالایی برخوردار است و عمر مفید آن بین 30 تا 40 سال است. این لاستیک در برابر اشیا تیز و برنده طبیعی مقاوم است. برای حفاظت بدنه در برابر عوامل جوی و همچنین اجسام معلق در آب از مواد مختلفی برای مقاوم کردن بدنه استفاده می شود از جمله کلروپرن (CR) و اتیلن پروپیلن مونومد (EPDM) که هر دو ماده مقاومت بالایی در برابر عوامل جوی و تغییرات گسترده درجه حرارت محیط دارند که این نوع مواد از فیبرهای سخت که تحت فشار و حرارت زیاد قرار می گیرند تشکیل می گردند.

بستر سد و تجهیزات مهار

بستر سد عموماً در کف به صورت سطح و در دو طرف به صورت شیب دار ساخته می شود. لوله هایی که در پر و خالی کردن آب یا هوا به کار می روند عمدتاً در بستر کار گذاشته می شوند. بدنه لاستیکی سد به وسیله لوله و میله در محل نگه داشته و توسط پیچ مهار، نصب می گردد. با تزریق رزین پلی استر در محل، این قسمت سخت و محکم می شود. بخش بیرونی پیچ های مهار پس از عبور از سوراخ های تعبیه شده در بدنه سد لاستیکی توسط مهره و واشر به بستر محکم می گردد. ارتفاع این پیچ و مهره ها پس از بستن سد لاستیکی بایستی پایین تر از سطح کف بستر رودخانه باشد تا از تجمع گل و لای هنگامی که سد خالی است جلوگیری به عمل آید. نصب بدنه سد به بستر به دو روش سیستم مهار یک ردیفی و سیستم مهار دو ردیفی صورت می گیرد. مزیت سیستم مهار دو ردیفی این است که هر چه فاصله دو ردیف بیشتر باشد تأثیر تغییرات ارتفاع سد با نوسانات سطح آب به حداقل می رسد.

اتاق کنترل

ابعاد یک اتاق کنترل استاندارد در حدود 10 متر مربع می باشد، اتاق کنترل شامل یک قاب کنترل و یک کمپرسور هوا می باشد. از مهمترین اجزاء سدها و دریچه های لاستیکی ، سامانه کنترل و بهره برداری خودکار آن است، که دارای مزایای ویژه است. معیار اصلی عمل سد رقوم آب رود خانه یا کانال در بالادست آن است که توسط یک سنسور مناسب سنجیده می شود و مطابق با آن فشار داخل سد و رقوم تاج سد لاستیکی تنظیم می شود. پائین آمدن رقوم سطح آب از یک حد مشخص به معنی پایان سیل است، که در این صورت سامانه الکترونیکی کنترل، دستور بهره برداری سد را اعلام می دارد. این کار از راه شروع به کار کمپرسور هوا یا پمپ آب برای پر کردن بدنه لاستیکی سد صورت می گیرد. از این رو سد لاستیکی پس از گذر سیل به صورت خودکار آماده بهره برداری می شود. در زمینه فرآیند عملکرد سدهای لاستیکی به صورت یک دریچه آبگیر یا دریچه تنظیم، وظیفه سد لاستیکی به ترتیب، حفظ یک ارتفاع آب مشخص روی تاج بدنه لاستیکی (دریچه آبگیر) یا تثبیت رقوم آب در بالادست (دریچه تنظیم) است که این عمل با استفاده از سنسور سنجش رقوم آب بالادست و سنسور سنجش فشار داخل دریچه لاستیکی (که تعیین کننده رقوم تاج دریچه لاستیکی) و تنظیم فشار داخل دریچه لاستیکی به میزان مورد نیاز (به منظور تغییر رقوم تاج دریچه لاستیکی) انجام می گیرد.

سد لاستیکی چیست

مزایای استفاده از سد لاستیکی

از مزایای استفاده از سدهای لاستیکی موارد زیر را می توان نام برد که در ادامه دو مورد از آن ها توضیح داده شده اند :

1 . صرفه اقتصادی به دلیل نیاز به کمترین تعمیرات و نگهداری

2 . نداشتن اجزاء مکانیکی متحرک

3 . امکان نصب و راه اندازی در زمان کوتاه

4 . بهره برداری تمام خودکار (اتوماتیک)

5 . کاهش کارهای ساختمانی و تجهیزات کارگاهی

6 . سازگاری کامل با وضعیت طبیعی رودخانه

7 . عملکرد دقیق و مشابه سدهای بتنی

8 . نداشتن مشکل رسوب

9 . بازگشت سریع سرمایه

10 . انعطاف پذیری سد در مقابل زلزله

در ادامه موارد 1 و 8 را شرح می دهیم :

صرفه اقتصادی به دلیل نیاز به کمترین تعمیرات و نگهداری

همانطوری که بیان گردید یکی از محاسن مهم استفاده از سدهای لاستیکی بعد اقتصادی استفاده از آنها به ویژه هزینه خرید و نصب بدنه لاستیکی سد و دیگر تاسیسات و تجهیزات مربوطه در مقایسه با سدهای انحرافی متداول و دریچه های فلزی ساخت داخل است. این کار با توجه به نبود قابلیت ساخت این تکنولوژی در داخل کشور و نیاز به صرف هزینه ارزی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

از جمله دیگر مزایای اقتصادی این سدها نسبت به موارد جایگزین می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1 . سدهای لاستیکی به فونداسیون پیچیده ای نیاز ندارند.

2 . این سدها می توانند تا دهانه ای به طول 100 متر اجرا شوند.

3 . این سدها به حداقل حفاظت و نگهداری نیاز دارند. قسمت عمده تعمیرات مربوط به سیستم های مکانیکی سد می باشد. تعمیر و نگهداری بدنه لاستیکی سد نیز شباهت بسیاری به تعمیر تیوب لاستیک اتومبیل دارد و در صورت سوراخ شدن بدنه سد آن را مانند تیوب لاستیک اتومبیل ترمیم می کنند.

4 . انعطاف پذیری سد در مقابل زلزله

5 . نصب و ساختن بسیار سریع

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

نداشتن مشکل رسوب

رفع این مشکل نیاز به تجهیزات الکترومکانیک با هزینه های بالا دارد. از آنجا که بالشتک بتنی محل استقرار سد لاستیکی در کف رودخانه و هم تراز با بستر آن کار گذاشته می شود، هنگام اجرای سد لاستیکی، شرایط رودخانه مانند شرایط پیش از احداث سد است. این ویژگی باعث می شود پشت مخزن تیوب سدهای لاستیکی را رسوب پر نکند زیرا در هنگام وقوع سیل که زمان عبور بیشترین بار رسوب رودخانه است، تیوپ سد به صورت اتوماتیک به حالت خوابیده در می آید و رودخانه شرایط طبیعی پیدا می کند. بدین گونه بار رسوب رودخانه از مخزن عبور می کند و شستشوی خودکار هرگونه رسوب قبلی ذخیره شده در پشت مخزن نیز به صورت طبیعی فراهم می شود. بدین گونه، تکنیک سد لاستیکی مشکل رسوب گذاری را که مساله اساسی سدهای کنونی است و باعث بسیاری از مشکلات زیست محیطی و اکولوژیک می شود را یکسره حل می نماید.

سد لاستیکی

مشکلات و معایب سدهای لاستیکی 

1 . آسیب دیدگی بدنه لاستیکی سد در هنگام خالی کردن هوای بدنه

2 . برخورد اجسام تیز موجب آسیب بدنه لاستیکی سد می شود.

3 . برخورد اجسام بزرگ مانند تنه درختان در هنگام سیلاب موجب خراشیدگی و سوراخ شدن بدنه سد می گردد.

4 . فرار و خروج هوا از تیوب لاستیکی

5 . کم بودن ارتفاع سد (حداکثر 8 متر)

در ادامه به شرح موردهای 2 و 5 از معایب سدهای لاستیکی می پردازیم.

مشکل سوراخ شدگی به وسیله اجسام تیز و برنده

امکان وارد آمدن خراش و سوراخ شدن در اثر برخورد اجسام تیز و برنده و یا آسیب دیدن در اثر برخورد گلوله و نظیر آن از عمده معایب سدهای لاستیکی می باشد. لاستیکی که در حال حاضر در ساخت بدنه این سدها به کار می رود از نوع خاصی بوده که در برابر اجسام تیز و برنده طبیعی مقاوم است و این اجسام نمی توانند آسیب جدی به سد وارد کنند. البته در مواردی نظیر حمل شاخه و تنه درخت، تخته سنگ ها با جریان آب می توان با قرار دادن یک توری مشبک با چشمه های بزرگ که افت زیادی در جریان ایجاد نمی کند از آسیب سد جلوگیری کرد.

کم بودن ارتفاع سد

اگر چه در جهان تعداد زیادی از سدهای لاستیکی به اجرا و بهره برداری رسیده اند هنوز مشکل ارتفاع سد به قوت خود باقی است، ارتفاع بیشتر آنها از دو تا شش متر می باشد. لذا مشکلات فنی این سدها هنگامی که ارتفاع سد زیاد می گردد هنوز حل نشده است.

تخمین تعداد طرح های اجرایی با استفاده از سدهای لاستیکی 

امکان اجرای طرح های سد لاستیکی در کشور ، اعم از سواحل شمالی، جنوبی و نواحی مرکزی بسیار زیاد است. در واقع، در بررسی های اولیه در سواحل شمالی می توان بیش از 200 طرح سد لاستیکی اجرا کرد که فواید اقتصادی آن برای کشاورزی منطقه محرز است. در نقاط ساحلی جنوبی به علت پراکندگی جمعیت و غیر متراکم و غیر کشاورزی بودن بسیاری از اراضی آن، استفاده از این سدها کاهش می یابد. اما در هر حال با توجه به مسائل گوناگون از جمله حفظ محیط زیست، بهبود وضع اکولوژیکی منطقه، طرح های تغذیه مصنوعی، پرورش میگو و … می توان تعداد قابل توجهی سد لاستیکی را در حاشیه ساحلی دریای عمان و خلیج فارس قابل
اجرا دانست.

در بخش مرکزی کشور پتانسیل زیادی برای استفاده از سدهای لاستیکی مشاهده می شود، ضمن اینکه در تعدادی از سدهای بزرگ کشور مسئله افزایش ارتفاع مطرح است، از جمله سدهای پیشین، درودزن، زاینده رود ، قشلاق، اکباتان و … که با اجرای چنین طرح هایی می توان مقدار زیادی به حجم ذخیره این سدها افزود.

سدهای لاستیکی

سدهای لاستیکی ساخته شده در ایران

از سدهای لاستیکی ساخته شده در ایران می توان به چهار مورد زیر اشاره کرد :

1 . سد لاستیکی میاندشت با ارتفاع 2/8 متر، طول لاستیک در قاعده 60 متر، در تاج 70 متر، ضخامت کل لاستیک 9 میلیمتر

2 . سد لاستیکی عرب خیل با ارتفاع 3 متر، طول لاستیک در قاعده 36/5 متر، در تاج 45/5 متر، ضخامت کل لاستیک 9 میلیمتر

3 . سد لاستیکی آرمیچ کلا با ارتفاع 3/5 متر، طول لاستیک در قاعده 40 متر، در تاج 50/5 متر، ضخامت کل لاستیک 10 میلیمتر

4 . سد لاستیکی خواجه نفس در استان گلستان با ارتفاع 3 متر، طول لاستیک در قاعده 34 متر، در تاج 39 متر، ضخامت کل لاستیک 10 میلیمتر

محاسبات طراحی در حالت هوای پر

برای بررسی شرایط هیدرولیکی این سدها و به منظور بهره بردای بهینه از آنها لازم است تا مقدار دبی عبوری از آنها تعیین شود. برای محاسبه دبی لازم است تا ضریب جریان تعیین شود. پارامترهای موثر بر این ضریب، مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ضریب جریان در سدهای لاستیکی متاثر از نسبت ارتفاع تیغه آب روی تاج سرریز (hd) به ارتفاع سد لاستیکی (p) است.

با افزایش ارتفاع سد لاستیکی از 29 تا 41 سانتی متر ضریب جریان 37 درصد افزایش می یابد. ضریب جریان در 0 بیشتر از حالتی است که ارتفاع زبری 5 میلی متر می باشد. زبری به وسیله دانه های شن با دانه بندی یکنواخت ایجاد شده است. ایجاد زائده روی سطح سد لاستیکی برای جلوگیری از ارتعاش بدنه سد نیز باعث کاهش ضریب جریان می گردد، ولی در دبی های زیاد ایجاد زائده تاثیر محسوسی بر روی ضریب جریان ندارد. ضخامت تیغه آب بر روی تاج سر ریز در ضریب دبی جریان تاثیر دارد.

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

تهیه کننده : 

نوید امیدوار قاضیانی فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی

منابع :

1 . کتاب سدهای لاستیکی، تالیف محمد نجمایی، ناشر کمیته ملی سدهای بزرگ ایران

2 . Bridgestone Corporation, Various Brochurs and Catalogs

نویسنده

محمد حسن دانشور
در دوران دانشجویی در دانشگاه شیراز آرزو داشتم بستری وجود داشته باشد تا هم با تولید محتوا تخصصی، به ابهامات درون ذهنم پاسخ دهد و هم اینکه بتوانم سوالات خود را در رابطه با نرم افزارهای مختلف با متخصصین امر مطرح نمایم. آن ارزو هم اکنون با همراهی تیمی مجرب با "گروه مهندسی فراعمران" محقق شده است. | بنیان گذار گروه مهندسی فراعمران

مشاوره از طریق واتساپ