مقاله نقش تصاوير ماهواره‌اي بعنوان يك ابزار قوي در امر اكتشاف و استخراج سه شنبه ۲۲ تیر ۹۵ | ۲۳:۲۳ ۷ بازديد
طراحي دريچه هاي هيدرو مكانيكال سد و شبكه هاي آبياري
طراحي دريچه هاي هيدرو مكانيكال سد و شبكه هاي آبياري
«فهرست مطالب»
1) مقدمه
2 ) تاريخچه سد سازي و كانالهاي آبياري در ايران باستان
3 ) معرفي انواع سدها
4 ) معرفي انواع تجهيزات هيدرومكانيكال سد و كانالهاي آبياري
5 ) نحوه محاسبات طراحي تجهيزات هيدورمكانيكال
6 ) نحوه تهيه نقشه هاي اجرائي تجهيزات هيدورمكانيكال
7 ) هدف از طرح پروژه
8 ) محاسبات طراحي تجهيزات هيدورمكانيكال
9 ) نقشه هاي اجرائي تجهيزات هيدورمكانيكال
10 ) نتيجه گيري
11 ) مراجع و منابع
12 ) پيوست ها و ضمائم
2 ) تاريخچه سد سازي و كانالهاي آبياري در ايران باستان :
در آغاز به تاريخچه سد سازي يا بند سازي مي پردازيم، چون يكي از ملزومات طراحي و ساخت كانالها و دريچه هاي هيدورمكانيكال در ابتدا پيدايش سد بوده است.در ابتدا مي بايست به اهميت آب، اين مايه هستي بخش و ضروري براي كليه جانداران اعم از انسانها، حيوانات و گياهان پرداخت كه اگر آب نباشد و آبي در جريان به طور حتم نبض زندگي خواهد ايستاد.
انسان از آغاز پيدايش خود در اين كره خاكي كه 4/3 آن را آب فرا گرفته است به سرعت متوجه ارزش اين ماده گرديد و طي سالها تكامل و پيشرفت خود هميشه در فكر راهي براي ذخيره اين ماده ارزشمند بوده حتي حيوانات نيز به اهميت اين ماده واقفند و بطور مثال سمور آبي براي خود در رودخانه بند مي بندد كه مي توان آن را سد ناميد و اين روشي براي ذخيره آب در ميان حيوانات است تاريخچه سد سازي در ايران به سالها پيش بر مي گردد. در تاريخ دير پاي اين مرز و بوم، آب هميشه نقش كليدي داشته است. شبكه هاي معروف آبياري يعني قناتها، در جهان به خوبي شناخته شده هستند.عمر اين تكنيك به 2500 سال قبل بر مي گردد. اولين سند مكتوب در خصوص تكنيك حفر قنات، در نوشته هاي هردوت، مورخ مشهور يوناني به چشم مي خورد و اين صنعت در دوران هخامنشيان (550 –330 سال قبل از ميلاد مسيح) كاملاً رايج و متداول بوده است. در حفاري هاي باستان شناسي به بقاياي آبگير، مخازن آب با سرريزها و مجاري تخليه و حتي شبكه هاي فاضلاب دست يافته اند كه عمر شان به دوره قبل از هخامنشيان، دوره قبل از ايلام و آشور (1500 –600 سال قبل از ميلاد مسيح مي رسد).به طور كلي چهار شيوه آبياري در ايران باستان وجود داشته است اين چهار شيوه عبارتند از1) چاهها و آب انبارها 2 ) قنات ها 3 ) نهر كشي و 4 ) بندها و سدها.
1 ) چاه ها و آب انبارها : چاه هاي معمولي كه به صورت قائم با ابزارهاي دستي حفر مي شد و مازاد باران را در محل هائي به نام آب انبار ذخيره مي كردند كه نمونه آن در دشت هاي خشك و گرم جنوب ايران اكنون نيز به چشم مي خورد.
2 ) قنات ها : عمر قناتها در ايران به پيش از 3000 سال مي رسد از آنجائيكه تعداد رودخانه ها در ايران كم است و رودخانه هاي دائمي بسيار اندك، بدين ترتيب ايرانيان به ابتكار نوين و تحسين انگيزي دست يافته بودند كه به قنات يا كاريز مشهور گرديد كه اين ابداع مهم و بي نظير بعد از خاورميانه به شمال آفريقا، اسپانيا و سيسيل ايتاليا انتقال پيدا كرد. و به بدين ترتيب بود كه در آن زمان آبهاي زير زميني را جمع آوري كردند و تحت قوه ثقل به سطح زمين مي رانده اند و ايرانيان با آگاهي كامل از جريان آب هاي زير زميني به اين فكر افتادند كه به جاي حفر چاه هاي عمودي، چاه هاي افقي حفر كنند تا بدين ترتيب به آب هاي زير زميني راه يابند و آنرا با استفاده از شيبي ملايم، به سطح زمين هدايت كنند و در نتيجه از آن براي مصارف گوناگون استفاده كنند.
3 ) نهركشي : در ايران از قديم رودخانه هاي بزرگي چون دجله و هيرمند، نهرهائي منشعب كرده بودند و آب آنها را به بيابان هاي بي آب منتقل مي نمودند. آنها كف نهرها را به دليل سستي با آجر فرش مي كردند و از ملات يا آهك، جهت آب بندي استفاده كردند. قبل از توضيح درباره بندها و سدها به معرفي مشخصات عمودي سدهاي قديمي ايران مي پردازيم. ايرانيان در قديم به سه مورد اساسي انتخاب 1 ) محل سدها 2 ) شرايط زمين 3 ) پي و مواد و مصالح توجه خاصي داشته اند.
در تمامي نقاطي كه سدهاي قديم ايران بنا شده اند در انتخاب محل و نوع سد ملاحظات فني و طراحي به خوبي مراعات شده است توپوگرافي، رژيم رودخانه، دسترسي به مواد و مصالح ساختماني و نحوه انحراف آب حين ساختمان از جمله عواملي بوده اند كه مورد توجه قرار گرفته اند.
انواع سدهاي قديمي در ايران :
1) سدهاي وزني: تحقيقات نشان داده است كه كليه مسائل عمده طراحي كه در عصر حاضر در مورد اين گونه سدها در نظر گرفته مي شود در سدهاي قديمي ايران از جمله سد قديمي ساوه با عمر بيش از 70 سال و سد ششطراز از با بيش از 900 سال عمر منظور شده است
2 ) سدهاي قوسي: ايرانيان قبل از روميان به خصوصيات بارروي قوسي پي برده اند سد قديمي كبار با بيش از 700 سال از جمله اين سدها مي باشد.
3 ) سدهاي پشت بند دار: سد اخلمد با طول تاج 330 متر و ارتفاع 12 متر كه حجم مخزن آن 3 ميليون متر مكعب است و سد فرمان با پيش از 400 سال عمر در كه حال حاضر در دست بهره برداري است از اين نوع سدها مي باشد..
4 ) بندها و سدها : پادشاهان هخامنشي به واسطه نياز جغرافيايي كشور ايران و علاقه اي كه به گسترش و آباداني سرزمين تحت فرمانروائي از خود نشان مي دادند، در زمان امپراطوري خود سدها و بندهاي زيادي در بخش هاي جنوب غربي و جنوبي ايران ساختند. يكي از رودخانه هائي كه از قديم به رودخانه اروند مي پيوسته است دياله بوده است كه بنا به دستور كوروش بزرگ سدي براي آيباري، از خاك و چوپ بر روي اين سد بسته شده بود كه شبكه كانال هاي آبرساني را تغذيه مي كرد و همچنين در زمان آنها اولين كوشش ها جهت سد سازي بر روي اروند و فرات به عمل آمد و گام هائي در گسترش شبكه كانالهاي آبياري برداشته شد.
با اين كه آثاري از تمامي سدهائي ساخته شده در زمان هخامنشيان در دست نيست ولي برخي از بندها كه برروي دجله و فرات بر جا مانده اند داراي پايه هاي هخامنش هستند كه از جمله اين سدها مي توان به بند ناصري كه در 48 كيلومتري شمال غربي پرسپوليس (تخت جمشيد) واقع شده است اشاره كرد در ادامه مي توان از سدهاي ديگري مثل بند فيض آباد كه در 48 كيلومتري شمال پرسپوليس قرار گرفته و در نزديكي شهرك «كوار» در جنوب شيراز سد هخامنشي ديگري به نام بند بهمن كه بر روي رودخانه «مند» بنا شده است نيز اشاره كرد.
در زمان ساسانيان و هنگام حكومت شاپور اول، ارتش شكست خورده والرين رومي كه مركب از 000/70 نفر مي شد به اسارت ايرانيان در آمدند، شاپور از اين اسيران براي ساختن ساختمانهائي استفاده مي كرد كه يكي از آنها «سد شادروان شوشتر» بر روي رودخانه كارون به شمار مي آيد و اين سد به دليل بالا بردن سطح آب در كارون تا به سطح شهر شوشتر بود. چنانكه از شواهد تاريخي پيداست سد اوليه بر روي كارون از لحاظ بالا بردن سطح آب چندان رضايت بخش نبود پس ايرانيان، روميان را براي رفع ثقايص به كار گماشتند احتمالاً علاوه بر نيروي كارگر، مهندس نيز در سپاه روم بوده است. گام نخست، ايجاد رودخانه انحرافي «گرگر» بوده كه در هنگام ساختن سد، آب كارون را هدايت مي كرده است اين سد كه تا كنون پس از تعميرات پشت سر هم به جاي مانده است «بند ميزان» نام دارد. كه اين سد داراي سرريزهائي است كه در هنگام بالا آمدن، آب اضافي آن را تخليه مي كرده است پهناي اين سد بين 10 تا 12 متر است ساختن اين سد از 3 تا 7 سال طول كشيد و هنگامي كه ساختمان سد به پايان رسيد بر روي رود گرگر با بند ديگري بسته شد كه امروزه «بند قيصر» ناميده ميشود اين سد كه تاكنون به جاي مانده از تكه هاي بزرگ سنگي كه با بست هاي آهني به يكديگر محكم شده اند ساخته شده است.
براي كنترل آب رود گرگر شش سر ريز در آن ساخته شده بود و كانال هاي گرگر پس از گذشتن نزديك به 30 كيلومتر به سوي جنوب دوباره به كارون مي پيوندند. به نظر مي رسد كه براي نخستين بار در تاريخ سد سازي اين مرز و بوم است كه براي ساختن سدي بر روي رودخانه اي براي آن كانال انحرافي ساخته اند و به ويژه از ديدگاه مهندسي با توجه به مقدار آب كارون اين خود پروژه با اهميتي به شمار مي رفته در شاهنامه به اين موضوع اشاره شده است كه سازنده و مهندس سد شادروان شوشتر شخصي به نام «برانوش» بوده است.
ساختمان سد شادروان در زمان شاپور ساساني در 280 ميلادي پس از 3 سال عمليات ساختماني به پايان رسيد در اين ساختمان براي پيوند و پا بر جائي از سنگ هاي گرانيت استفاده شده است پس از سد شوشتر به «سد اهواز» نيز مي توان اشاره نمود. بند ديگري كه در سده چهارم پس از ميلاد توسط شاپور دوم و احتمالاً باز مانده اش «اردشير دوّم» ساخته شد سد پل گونه دزفول است. در زمان ساسانيان سد ديگري به نام «بند قير» بر روي رودخانه كارون، محل پيوستن دو رود آب گرگر و آب دز به كارون به جاي مانده كه پس از سدهاي شوشتر و اهواز از مهمترين سدهاي روي رود كارون به شمار مي آيد. پادشاهان و مهندسان ساساني افزون بر ساختن سد بر روي كارون و كرخه در سرزمين عراق امروزي نيز به ساختن سدهائي به ويژه در كرانه شرقي اروند بين سامره و كوت مبادرت دست كردند گسترش شبكه آبياري در جنوب ايران و بين النهرين در زمان خسرو اول پادشاه ساساني (579 –531 م) به درجه بالاي خود رسيد يكي از نمونه هاي اين گسترش كانال نهروان بوده است كه از پشت سد بر روي اروند نزديك محلي به نام دور تغذيه مي شده است كه اين كانال بعدها توسط خلفاي عباسي تعمير شد. كانال نهروان در محل با كوبه (واقع در پنجاه و سه كيلومتري شمال شرقي بغداد و حدود 110 كيلومتري پايين دست سد) به رودخانه دياله مي رسيد نكته جالب توجه آن است كه كانال نهروان و رودخانه دياله در يك سطح و بدون هيچ كنترل مجازي به يكديگر مي رسند.و اين نشان دهنده آن است كه مهندسان ساساني مي توانسته اند جاي سد را طوري برگزينند كه اين جريان و ارتباط طبيعي با دقت انجام گيرد و اين خود نمايشگر تبحر آنان در پياده كردن نقشه و نقشه برداري ساختمان و تاسيسات بوده است. حال در پايان به معرفي تعدادي از سدها و بندها كه در ايران باستان ساخته شده اند مي پردازيم.
1 ) سد شعبيه : كه در 24 كيلومتري جنوب غربي شوشتر و بر روي رودخانه دز ساخته شده است.
2 ) سد كارون: كه در 8 كيلومتري شمال اهواز قرار داشته است.
3 ) سد عجيرب: كه در 36 كيلومتري شوشتر روي رودي با همان نام احداث شده است.
4 ) سد كرخه: اين سد در 15 كيلومتري شمال حميديه بوده و به آن نهرها هاشم نيز مي گفتند.
5 ) سد ابوالعباس : در 18 كيلومتري رامهرمز واقع است و از سه دهانه تشكيل شده است .
6 ) سد ابوالغارس: در جنوب شرقي رامهرمز
7 ) سد جراحي : در 29 كيلومتري جنوب رامهرمز
8 ) سد ايزد خواست: در 10 كيلومتري جنوب دهكده ايزد خواست به ارتفاع 65 متر و عرض 6 متر از نوع سدهاي قوسي و نخستين بند قوسي جهان.
9 ) سد سكندر : بعضي ها معتقدند اين سد را اسكندر مقدوني در لشكركشي هاي خود به شرق در منطقه ماوراء النهر بنابه در خواست مردم منطقه كه مرتباً در معرض تهاجم قومي به نام ماجوج و باجوج بوده اند ساخته است كه بسياري از تاريخ نگاران به دليل آنكه اسكندر تماماً در حال لشكركشي و حمله بوده است آن را بعيد مي دانند اين سد نيز تقريباً نوعي ديواره دفاعي بوده است.و علاوه بر سد سكندر در نوشته هاي تاريخي از ديواره هاي دفاعي ديگري كه همگي در منطقه مازندران (طبرستان) ايجاد شده بودند نام برد كه مي توان به سدهاي تميشه، در بند، انوشيروان، مرو و باب الابواب اشاره كرد.
آشغال گيرها:
قبل از جا گذاري انواع دريچه ها در كانال، دريچه هاي موسوم به آشغال گير
(Trash Rack) كه آنها را نيز شبكه هاي آشغال گير چون به صورت شبكه شبكه هستند، مي نامند استفاده مي شود تا از عبور از هر گونه آشغال، تنه درخت،حيوانات مرده و هر چيزي كه مي تواند در كانال بر اثر باد و باران و يا حوادث طبيعي ديگر ريخته شود،جلوگيري كند. آشغال گيرها از تسمه هائي كه سوراخ شده اند و از درون اين سوراخها ميله هائي كه درون لوله قرار گرفته اند و از داخل سوراخ تسمه ها رد شده تشكيل يافته است و آشغال گيرها به صورت مايل در درون كانالها نصب مي گردند، كه زاويه استانداردي كه با افق مي سازند معمولا بين 10 الي 15درجه
مي باشد كه وقتي آشغال در پشت آنها جمع مي گردد، اپراتور بتواند راحتتر اين آشغال ها را جمع آوري بنمايد.
آشغال گيرها خود به دو نوع Movable(متحرك) كه شامل panel(قطعه ثابت) و آشغال گير و Fixable(ثابت) تقسيم بندي مي گردند.
اگر طول آشغال گير زياد باشد از يك تير تقويتي (Support Beam) براي جلوگيري از خمش آشغال گير استفاده مي شود.
2 ) فراز بندها: فراز بندها يا استاپ لاگ ها كه به دريچه هاي موقت نيز مشهورند براي انحراف آب جهت عمليات ساخت سدها و براي تعميرات دريچه ها در كانالها تعبيه مي گردند. دريچه هاي كشوئي، غلطكي و قطاعي چون با لاستيك آب بندي مي كنند و لاستيك ها در اثر مانور دريچه ها چون روي فولاد كشيده شده خورده مي شوند و به مرور زمان از بين مي روند و اگر چنين شود دريچه ها ديگر به صورت مطلوب آب بندي نخواهند كرد و بازده لازم را نخواهد داشت. پس مي بايد در فواصلي تعويض گردند.چون آهن و فولاد خاصيت خورده شدن و زنگ زدن در مقابل آب را دارند والبته لازم به ذكر است كه دريچه ها قبل از رنگ آميزي سند بلاست (Sand Blast) شن پاشي به وسيله فشار باد و با استفاده از پيستوله مي شوند تا سطحي صاف و صيقلي پيدا كنند و سپس از رنگ هاي دريائي كه انواع مختلفي مثل زينك ريچ اپاكسي (Zinc Rich Epoxy) و يا كلتار اپاكسي (Coltar Epoxy) دارند، كه پايه اولي از فلز روي و دومي پايه اي از قير دارند را براي مقاومت آنها در مقابل خوردگي و زنگ زدگي استفاده مي كنند و البته در موارد ي هم بر طبق قرار داد و موافقت كار فرما و پيمانكار دريچه ها متالايزر (Metallizer) مي گردند كه خود نوعي آبكاري دريچه ها به وسيله يك نازل (پيستوله) است كه فلز روي را روي سطوح دريچه ها مي باشند و به اصطلاح آنها را متالايزر مي كنند تا خورده نشوند ولي قدرت خورندگي آب به قدري است كه در موارد ي نياز به تعويض و يا جوشكاري بعضي از اجزاي دريچه مثل تسمه ها و پيچ و مهره ها مي شوند به همين سبب از
فراز بندها استفاده مي شود كه به طور موقت راه آب را مي بندد تا تعويض لاستيك ها و تعمير اجزاي دريچه ها استفاده شود.
فراز بندها خود بر دو نوع اند كه براساس عرض كانال ساخته مي شوند كه اگر عرض كانال كم باشد از فراز بندهاي يك تكه و اگر عرض كانال زياد باشد به دليل فشار هيدروليكي زياد از فراز بندهاي دو يا سه تكه استفاده مي شود. و دليل آن هم نيروي بالا بري كمتر براي جابجا كردن قسمت هاي متحرك فراز بند مي باشد.
ابعاد فراز بندها به صورت (عرض دهانه× تعداد قطعه متحرك× ارتفاع قطعه متحرك× ارتفاع قاب قطعه ثابت) نشان داده مي شوند.
حال كه به اهميت و لزوم استفاده از فراز بندها و شبكه هاي آشغال گير پي برديم به توضيح درباره دريچه هائي كه وظيفه كنترل جريان و دبي آب را دارند مي پردازيم و همانطور كه قبلا گفته شد اين دريچه ها
1) دريچه هاي كشوئي
2 ) دريچه هاي غلطكي
3 ) دريچه هاي قطاعي
4 ) دريچه هاي چدني ، هستند.
1 ) دريچه هاي كشوئي:
اين دريچه ها معمولا براي جاهائي كه فشار هيدروليكي كمتري وجود دارد و به نيروي بالابري كمتري احتياج است استفاده مي شود كه در ابعاد و اندازه هاي مختلفي و با پروفيلهاي گوناگوني ساخته مي شوند و آب بندي آنها يا سه طرفه است و يا چهار طرفه كه در پايين دست و بالا دست نيز استفاده مي شود.
وقتي بيشترين ارتفاع آب (M.V.L) كمتر از ارتفاع دهانه ورودي باشد از دريچه هائي كه فقط سه طرف يعني قسمت پاييني و طرفين را، آب بندي مي كنند استفاده مي شود ولي وقتي بيشترين ارتفاع آب (M.V.L) بيشتر از ارتفاع دهانه ورودي باشد از دريچه هاي چهار طرف آب بند كه بالا و پايين و طرفين را آب بند مي كند استفاده مي شود.
بدين ترتيب كه ارتفاع قسمت متحرك را معمولا mm20 بيشتر از دهانه ورودي آب مي گيرند و در لب دهانه، لاستيكي را تعبيه مي كنند تا قسمت بالائي دريچه را نيز آب بندي كند دريچه هاي كشوئي نيز از دو قسمت ثابت و متحرك تشكيل شده اند كه قسمت متحرك آن بر حسب ابعاد دريچه ها به وسيله گيربكس دستي و يا گيربكس هاي برقي مانور مي شوند.
ابعاد دريچه هاي كشوئي به صورت (عرض دهانه× ارتفاع قطعه متحرك× ارتفاع قطعه ثابت) نشان داده مي شوند.
5 ) نحوه محاسبات طراحي تجهيزات هيدور مكانيكال :
محاسبات تنش هاي مجاز دريچه ها براساس DIN19704يا استاندارد مشابه انجام مي شود. تجهيزات غيرهمسان در شبكه هاي آبياري و زهكشي و سدهاي انحرافي به عنوان تجهيزات فشار پايين معرفي شده اند. داده هاي طراحي شامل ابعاد اسمي، تراز آب بند پايين و بالا، تراز حداقل آب در بالا دست تجهيزات مي باشند. مراحل انجام طراحي به شرح زير است:
1 ) براساس تغييرات فشار وارده بر اجزاي مكانيكي دريچه، تنش هاي خمشي محاسبه شده و ضخامت ورق پوسته به دست مي آيد. اگر نسبت و حداقل تراز بالا دست دريچه ها از 33/1 بيشتر باشد، مبناي محاسبات تراز حداكثر و در غير اين صورت تراز حداقل خواهد بود.
2) 5/1 تا 2 ميلي متر ضخامت براي خوردگي در نظر گرفته شده و محاسبات براساس ضخامت موثر انجام مي شود.
3) ميزان ضخامت و فواصل صفحات تقويتي و تيرهاي افقي و عمودي با يك پيش فرض مناسب، براي انجام محاسبات تنش استفاده مي شود.
4) دياگرام هاي نيروي برشي و ممان خمشي در محاسبات تيرهاي افقي و قائم ترسيم مي گردد.
5) محاسبه تنش ها در چرخ ها با توجه به ابعاد چرخ، شافت، ياتاقان ها و ممان خمشي شافت به دست مي آيد.
6) محاسبه نيروي بالابري و پايين بري، با توجه به بالانس نيروهاي بالا بري آب، وزن دريچه، اصطكاك لاستيك، اصطكاك چرخ، ياتاقان و بوش ها به دست مي آيد. پس از انجام محاسبات كمانش ميله هاي بالا بر، ميزان گشتاور مورد نياز براي انتخاب گيربكس و الكتورموتور محاسبه مي شود.
7 ) در دريچه هاي قوسي نيروي وارده توسط آب، از طريق بازوها به ديوارهاي بتني وارد مي شود. مقدار نيروي وارده به بازوي بالايي و پاييني مساوي يا نزديك به هم انتخاب مي شود. انتخاب ميلگردهاي تكيه گاه هاي بتني نگهدارنده بازوهاي دريچه براساس نيرو هاي حاصل از محاسبات اجزاي مكانيكي دريچه مي باشد.
مراجع و منابع :
1 ) پروژه به اجراء در آمده شركت نهربندان در دشت شبانكاره و تائيد شده توسط مهندسين مشاور مهاب قدس
2 ) راهنماي تهيه مشخصات فني ساخت و نصب تجهيزات هيدرومكانيك سدهاي انحرافي و شبكه هاي آبياري و زهكشي –نشريه شماره 333 –الف –دي ماه 1388
3 ) مدولهاي روزانه اي و رگولاتورهاي پيش ساخته توسط شركت نيرپيك فرانسه
4 ) دريچه هاي آبياري نيرپيك –دستور العمل بهره برداري و نگهداري
5 ) كاتالوگ هاي شركت نيرپيك فرانسه
6 ) جداول عمومي اشتال (SHTAHL)
7 ) Design of Hydrulic Gates
8 ) Ets NEYRPIC (Maunfacturers of Mechanical And Hydrulic Equipment)
9 ) HAND BOOK DAVIS
