مقاله نقش تصاوير ماهواره‌اي بعنوان يك ابزار قوي در امر اكتشاف و استخراج
سدسازي
«فهرست مطالب»
عنوان |
فصل اول: تعاريف و كليات |
فصل دوم : انواع ديگر سدهاي خاكريز |
فصل سوم: آب بندها |
فصل چهارم: شالوده، نشست و تركها در سطح هاي خاكريز |
فصل پنجم: اجراي آسفالت گرم و كنترل كيفي توسط آزمايشگاه فني و مكانيك |
فصل ششم: مواد افزودني و تاثير آن در آسفالت |
فصل هفتم: فيلر و نقش آن در آسفالت |
فصل هشتم: آسفالت هاي حفاظت شده |
منابع و مأخذ |
فصل اول
تعاريف و كليات
1-1 تعريف
مفهوم سد در فرهنگ فارسي و عربي آن قدر روشن است كه هم در جامعه مهندسي و هم در عرف اجتماع مفهومي بي نياز از توضيح دارد به طوري كه حتي مشتقات آن در فرهنگ ماكاملا مانوس است مانند سد معبر، سد راه، مسدود، انسداد و غيره. به هر حال معناي خاص آن عبارت است از بنايي كه بخشي را از بخش ديگر جدا مي‌كند و غالباً به مفهوم ديوار يا سازه اي است كه از حركت آب (كلا يا جزئاً) جلوگيري نمايد تا آب ذخيره گردد يا انحراف بيابد. براي معادل فارسي اين واژه، گاهي «بند» به كار برده شده است مانند بند امير، و در حال حاضر، بند به سدهاي كوتاه گفته مي شود. معادل انگليسي واژه سد، dam است.
از ديدگاه مقررات اجرايي، ارزيابيها و رده بنديها، سدها را به دو گروه كوتاه و بزرگ تقسيم نموده اند:
سد بزرگ[1] بر اساس تعريف پذيرفته شده «آي گلد»[2] سدي است كه:
- ارتفاع آن (فاصله بين پايينترين سطح پي عمومي آن تا تاج آن) بيش از 15 متر باشد؛
- اگر ارتفاع آن بين 10 متر تا 15 متر است، يكي از شرايط زير را داشته باشد:
الف- طول تاج از 500 كمتر نباشد؛ ب- ظرفيت درياچه حاصل از آن سد از 6 10 متر مكعب كوچكتر نباشد؛ پ- حداكثر تخليه سيلاب آن از 2000 متر مكعب در ثانيه كمتر نباشد؛ ت- سد داراي مسائل پيچيده يا مشكل در شالوده باشد به طوري كه نياز به مطالعات و راه حل هاي خاص داشته باشد ث- در طراحي سد مسائل خاص غير معمول وجود داشته باشد.
1-2 انواع سدها:
انواع سدها را مي توان از ديدگاه مصالح، فرم ساختماني، هدف از احداث سد، نوع سرريز يا ويژگي‌هاي ديگري رده بندي نمود. آنچه معمولا در نامگذاري ها مشاهده مي شود عبارت است از: سد بتني وزني كه پايداري آن براساس وزن آن است، سد بتني قوسي كه ممكن است تك قوسي يا دو قوسي باشد، سد بتني پايه دار و پشت بند دار، سد پاره سنگي (كه سنگي و سنگريزه اي هم گفته مي شود) و سد خاكي و پشت بند دار، سد پاره خاكي و پاره سنگي است. د رمقياس هاي كوچك و موقت و به طور كلي محلي، از سدهايي از جنس چوب و مصالح ساختماني نيز استفاده مي شود ياد شده است. به عنوان يك طرح موقت ممكن، اخيراً از سدهاي كوتاه لاستيكي نيز ياد مي شود و ساخت آب بندهاي پرده سپري به منظور نگهداري ارتفاع هاي كم آب نيز معمول است.
چنانچه سد نسبتاً بزرگي باشد و هدف از ايجاد آن ذخيره آب باشد سد مخزني ناميده مي شود. و در صورتي كه هدف از احداث آن انحراف مسير رودخانه يا تقسيم آب به صورت موقت يا دائم باشد آن را سد انحرافي و يا بند انحرافي مي نامند. ارتفاع بعضي بندهاي انحرافي ممكن است به 8 متر و حتي 10 متر هم برسد. در گونه هاي مختلف سدها ممكن است سرريز سد از تاج سد بگذرد و يا مسير ديگري بپيش بيني شود. در مورد سدهاي بتني عبور سرريز از تاج سد معمولا مشكلي ندارد ولي در خصوص سدهاي خاكي و پاره سنگي، پيش بيني مسير سرريز از روي تاج سد خاكي، متضمن قبول خطر فوق العاده زيادي است و همين علت تقريباً هميشه سرريز سد خاكريز در مسير ديگري جز روي بدنه سد طراحي مي شود. استثنائاً تعدادي سدهاي خاكي كه سرريز آنها روي آنهاست گزارش شده است.
سدهاي خاكي بيش از سدهاي بتني در معرض تخريب بوده اند و براساس گزارش هاي ICOLD (مثلا گزارش 1983, a) از ميان 14700 سد بررسي شده، 1150 سد (يعني 5/7 درصد) داراي نواقص جدي بوده اند و 107 مورد (يعني 7/0 درصد) تخريب شده اند. بيش از 50 درصد خرابيها يا آسيب ديدگي ها سدهاي خاكي در ضمن ساخت يا در اولين پر شدن بوده است. احتمال تخريب سدهاي خاكي كه قبل از 1930 ساخته شده اند 5 مرتبه بيش از احتمال تخريب هاي حاصل از سرريز آب از روي سد در رتبه اول قرار دارد. حدود 80 درصد تمام سدهاي از نوع خاكريز با ارتفاع كمتر از متر است و سدها نيز عمدتاً در همين گروه قرار داشته اند. در عين حال سبدهاي بلندتر تخريب كمتري داشته اند ولي آسيب ديدگي بيشتري نشان داده اند.
بعضي اطلاعات آماري
اشاره به بعضي ارقام آماري در يك بحث فني، حتي به صورت نمونه و اجمال، روشنگر ويژگي مهندسي طرح ها در مقايسه با يكديگر و نشانگر اهميت نسبي بعضي از پروژه ها خواهد بود. در اين جا بعضي از اطلاعات در دست از مأخذهاي مختلف نقل مي شود، هرچند نمي توان ادعا نمود كه حق مطلب در مورد كليه ركوردهاي زماني با ابعادي بيان شده است.
قديمي ترين سد دنيا
احتمالاً قديمي ترين سد دنيا سد «الكفره[3]» در 16 كيلومتري جنوب شرقي «هلوان[4]» در مصر است كه بين سال هاي 2750 و 2950 قبل از ميلاد (5000 سال قبل) با طول 115 متر و ارتفاع 12 متر ساخته شده است. بضي از مورخين اولين سدي را كه در تاريخ ثبت شده است مربوط به 4000 سال قبل از ميلاد با طول 475 متر و عرض 15 متر مي دانند كه 4500 سال از آن بهره برداري مي شده است. همچنين سدي به طول 2/3 كيلومتر و 36 متر ارتفاع و 15 متر عرض در يمن ساخته شده بوده است كه آن را مربوط به 1700 سال قبل از ميلاد مي دانند و در قرن سوم ميلادي بر اثر سيلاب منهدم گرديده است.[5] سد داريوش روي رودخانه كر كه عمر آن بيش2500 سال است، و سد بهمن شير داراي عمري بيش از 2000 سال و بند ميزان در شوشتر با عمر 1700 سال و بند امير روي رودخانه كر كه 1000 سال عمر دارد و هنوز در حال بهره برداري است از بندها يا سدهاي باستاني محسوب مي گردند.
حجيم ترين سد دنيا
احتمالاً پر حجم ترين سد تا سال 1973 يك سد خاكي[6] است در آريزوناي امريكا كه ارتفاع آن 33 متر، طول 85/10 كيلومتر و حجم مصالح آن 8 10*1/2 متر مكعب است.
بزرگترين سد بتني
در واقع سازه بتني، سد «گراند كولي[7]» روي رودخانه كلمبيا در واشينگتون است. طول تاج آن 1391 متر و ارتفاع آن 183 متر، حجم آن 05/8 ميليون متر مكعب و وزن آن 6/21 ميليون تن است. نيروگاه آن توانايي توليد 9780 مگاوات را دارد. مطالعه اين سد در 1933 شروع شده در مارچ 1941 ساخت آن آغاز گرديده و در 1942 پايان يافته است. هزينه احداث آن 56 ميليون دلار گزارش شده است.
بلندترين سد بتني دنيا
سد «گرانه ديكسن[8]» در كشور سوئيس است كه با ارتفاع 2854 متر و طول 670 متر در سپتامبر 1961 ساخته شد. هزينه اين سد 372 ميليون دلار، و حجم آن 9/5 ميليون متر مكعب گزارش شده است.
بلندترين سد خاكي دنيا
سد خاكي «نورك[9]» در روسيه با بلندي 300 متر و با طول تقريبا 730 متر و حجم 8/53 ميليون متر مكعب بلندترين سد خاكي دنيا تا تاريخ 1980 بوده است (شروع ساخت سد 1961و اتمام آن 1979 بوده است) البته سد ديگري از نوع خاكي با ارتفاع 335 متر در كشور روسيه در دست اقدام و مطالعه بوده است كه ممكن است تاكنون احداث شده باشد.
حجم سد خاكي «نورك» تقريباً 10 برابر حجم سد «گراندديكسن» است در صورتي كه ارتفاع آن فقط 10 درصد بيشتر و طول آن فقط 5% بيشتر از آن است.
طولاني ترين سد دنيا
طويلترين سد دنيا به نام «كي‌يف»[10] با ارتفاع 20 متر و طول 54 كيلومتر در كشور روسيه در سال 1964 تكميل گرديد. همچنين ساخت سدي به طول 99 كيلومتر با ارتفاع متوسط در كشور چين گزارش شده است كه ساخت آن در قرن 17 بوده است.
طولاني ترين بند دريايي[11] با طول 3/32 كيلومتر و ارتفاع 6/7 متر در شمال هلند قرار دارد.
هدف از ايجاد سد ها و انتخاب نوع سد
اصولا سدها به منظور ذخيره آب و تامين آب شرب و كشاورزي و صنعت ساخته مي شوند هرچند مهار سيلابها و ايجاد ارتفاع آب به منظور تامين انرژي پتانسيل براي ايجاد نيروگاه نيز مي تواند از اهداف اوليه احداث سدهاي بلند باشد. در مورد بندهاي انحرافي، انحراف آب و يا تقسيم آن هدف اصلي را تشكيل مي دهد. البته پس از احداث سد، درياچه مي تواند فوايد ديگري از قبيل قايق راني، پرورش ماهيها، و زيبايي طبيعت در برداشته باشد. در انتخاب نوع سد مي توان انواع سدها را ابتدا به دو گروه رده بندي نمود: سدهاي بتني و سدهاي خاكريزي ويژگي سدهاي خاكريز كه ممكن است خاكي يا پاره سنگي باشد عبارت از اين است كه اين سدها را مي توان بر شالوده هاي غير سنگي نيز بنا نمود، از اين رو محدوديتي از ديدگاه استحكام زمين مانع احداث آنها نمي شود. به طور كلي اگر عرض منطقه آبگير (پهناي دره) خيلي وسيع باشد يا شالوده آن محل غير سنگي باشد ساختن سد بتني معمولا مقدور نيست يا در صورت امكان، اقتصادي نخواهد بود، در صورتي كه در همين شرايط احداث سد خاكريز هم مقدور مي‌باشد و جاي بررسي دارد. مواردي نيز وجود دارد كه مزايا و معايب هر دو نوع سد (خاكريز و بتني) ممكن است تقريباً مساوي باشد در اين شرايط تشخيص ارجحيت يكي بر ديگري بر عهده كارشناسان با تجربه است. بديهي است طرح بهينه و تصميم نهايي هنگامي قابل دفاع است كه جميع عوامل موثر از قبيل عوامل اقتصادي وضعيت زمين شناختي، محل كارايي نوع سد براي هدف مورد نظر امكان ايجاد و حمل و نقل مصالح مورد نظر مدت زمان ساخت و گاهي مدت زمان انحراف آب، امكان دسترسي به نيروي انساني، مسئله هزينه سرريز و حفاظت آن، مسائل مربوط به زيرابها و دريچه ها و حتي مسئله زيبايي مورد بررسي و مطالعه قرار گرفته باشد.
احداث سد اعم از كوچك يا بزرگ و اعم از بتني يا خاكريز بايد با اطمينان بسيار زياد طراحي و اجرا گردد زيرا هزينه هاي اضافي كه براي اجراي صحيح و دقت در كار صرف مي شود درصد زيادي را تشكيل مي‌دهد؟ در صورتي كه وقوع حادثه و تخريب سد نه تنها سرمايه مادي ساخت آن را از بين مي برد بلكه تلفات جاني زيادي را در بر دارد كه قابل جبران نخواهد بود. براي سدهاي كوتاه مي توان با افزايش ضريب اطمينان بررسي هاي اوليه را محدود نمود. ولي براي سدهاي بلند، افزايش ضريب اطمينان، هزينه احداث سد را به شدت افزايش مي دهد، از اين رو مطالعات اوليه بايد كامل باشد تا بتوان ضريب اطمينان را در حد معمول در نظر گرفت. به عبارت ديگر درصد هزينه اي كه صرف شناخت دقيق مباحث مربوط به طراحي مي شود به مراتب كمتر از هزينه اي است كه بايد براي افزايش ضريب اطمينان در ساخت سد مصرف شود.
مطالعات كلي جهت احداث سدها
صرف نظر از نوع سد كه در يك منطقه ساخته مي شود مطالعات و بررسي هايي ضرورت مي يابد كه بستگي به شرايط ناحيه، وضعيت آبگيري، وسعت حوزه آبگير و وسعت درياچه اي كه تشكيل مي شود و وضعيت مصرف آب در پايين دست دارد. اهميت مباحث مربوط به اين مطالعات ضعف و شدت دارد.
اين مباحث معمولا شامل موضوعهاي زير است:
هواشناسي و هيدرولوژي، زمين شناسي و زمين شناسي مهندسي، هيدروئولوژي، ژئوتكنيك و لرزه شناسي.
مسائل ديگري كه جدا از مباحث فني فوق غالباً مورد توجه طراحان و كارفرمايان احداث سد در يك منطقه مي باشد از مسائلي است كه به نحوي مربوط به شرايط اقليم شناسي، كشاورزي و نوع آن مباحث اجتماعي منطقه، و موضوع زيست محيطي ناحيه است. به هر حال احداث سد در يك جمله وضعيت زيست محيطي را نسبت به آنچه كه قبل از احداث سد بوده است تغيير مي دهد. قدر مسلم اين است كه زمين هاي وسيعي زير آب مستغرق مي شوند و زمين هاي بسيار ويسعتري سرسبز و حاصلخيز مي شوند در بخش هواشناسي و هيدرولوژي وضعيت بارندگي هاي سالانه سيلهاي دوره اي و مقدار آبي كه تبخير مي شود و سرانجام ارقام سد، ظرفيت لازم براي سرريز سد، و وضعيت بادها، سرعت و امتداد آنها مشخص مي شود. در مبحث زمين شناسي و زمين شناسي مهندسي بايد وضعيت لايه هاي تشكل دهنده منطقه، نوع سنگ ها، سن آنها وضعيت چين خوردگي ها، گسل ها، روي راندگيها نوع رسوبات به لحاظ قدمت، طرز تشكيل و ارتباط لايه ها و رسوبات با يكديگر و ارتباط لايه هاي موجود در آن محل با لايه هاي محل هاي مجاور مشخص مي گردد. همچنين وضعيت آبهاي زير زميني آبهايي كه به حوضه محل سد وارد مي شوند و آبهايي كه ممكن است بعد از احداث سد و پر شدن درياچه از آن خارج مي شوند، ارتباط چشمه هاي ناحيه با حوزه سد، شرايط تغييرات زماني آب چشمه ها و حركات آبها در سوهاي مختلف، تغييرات زماني سطح آب زير زميني، نفوذ پذيري لايه هاي مختلف، تخلخل و آبخوري لايه‌هاي مختلف، آبگذري در گسلها و درزه‌ها، همه از مواردي است كه بايد در بخش هيدروژئولوژي با استفاده از وضعيت زمين شناسي مشخص گردد. تعيين وجود وضعيت كارستي، درزه هاي آبگذران و منطقه هاي خرد شده گسلي نيز از مسئوليت هاي شناخت هاي زمين شناسي و زمين شناسي مهندسي است.
