no-img
بروزکد | مرجع آموزش معماری

آشنایی با سدها و سد سازی - بروزکد | مرجع آموزش معماری


بروزکد | مرجع آموزش معماری
گزارش خرابی لینک
اطلاعات را وارد کنید .

ادامه مطلب

آشنایی با سدها و سد سازی
امتیاز 5.00 ( 1 رای )
zip
06 f 2017

آشنایی با سدها و سد سازی


آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

 

 

آشنایی با سدها و سد سازی

سد دیواری است که در برابر انبوهی از جریان اب می ایستد و ان را مهار می کند.

در پشت سد در یاچه ای تشکیل می یابد که(مخزن) نامیده می شود. اب در مخزن زخیره می شود تا هنگام نیاز به مصرف برسد.

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

صنعت سد سازی خدمت بسیار بزرگی به بشر در استفاده از منابع ابی و زمینی کرده است. اگر سد را در محل مناسبی بنا کنند از به راه افتادن سیل جلوگیری می شود. ابی که در پشت سد جمع می شود برای نوشیدن مردم و حیوانات ذخیره ارزشمندی است. از این آب زمینهای خشک زراعتی نیز سیراب می شوند. بعلاوه در بسیاری از سد ها فشار ناشی از ریزش اب را به توربین هایی هدایت می کنند و توربینها دستگاههای تولید برق را به حرکت وامی دارند و نیروی سرشاری از برق فراهم می اورند.

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

 

 

هدف از ساخت سد

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

در یک تقسیم بندی هدف از ساخت سد را یک یا چند مورد از موارد زیر تشکیل می دهد.
الف – کشاورزی (تامین آب مورد نیاز کشاورزی، احیاء اراضی موات و نمیه موات)
ب – تامین آب شرب و بهداشتی
ج – مصارف صنعتی و رفع نیازهای جریان مربوط
د – کنترل سیلاب و تنظیم جریان رودخانه ها و سیلاب ها
ک – نیروگاه های برق آبی
ل – افزایش ارتفاع جهت انحراف آب
م – کشتیرانی و حمل و نقل
و – حفظ محیط زیست حیوانات وحشی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

 

انواع سدها

 

سدهای خاکی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

سدهای خاکی 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 سنگهای دانه درشت 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 این سد در رودخانه های عریض ساده تر است. مصالح این سد اعم از ریز دانه و درشت دانه بایستی در دسترس باشد. این سدها برای زمینهایی نامناسب  از نظر مقاومت مناسب ترین نوع سد می باشند.

 

 

سدهای سنگریز

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

این سدها خود به خود غیر همگن می باشند و حتماً باید یک بافت 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 دشت تر ریخته می شود. در برخی موارد رویه سد را به جای سنگریزه با بتن می پوشانند که در آنصورت دیگر نیازی به هسته آب بند نمی باشد. اینگونه سدها اغلب از نوع بلند می باشند. این نوع سد در برابر زلزله بسیار مقاوم هستند . سنگهای ریخته شده برای سد بایستی خاصیتهایی از قبیل جذب کم آب ، سایش کم ، مقاومت فشاری بالا و در برابر سرد و گرم شدن مقاومت خوبی داشته باشند.

 

سدهای بتنی وزنی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

این سدها عمدتاً کوتاه هستند و ارتفاع آنها بین 15 تا 20 متر می باشد ، این سدها به دلیل وزن زیادی که با بتن برای آن بوجود می آورند بر اثر فشار آب حرکت نمی کند و از جای خود تکان نمی خورد. در این نوع سد سرریز شدن آب مشکلی ایجاد نمی کند . این سدها در دره های عریض ساخته می شوند . این نوع سد در برابر تغییر درجه حرارت  نیز هیچگونه حساسیتی ندارد.

 

سدهای بتنی قوسی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

این سدها معمولاً در درهای باریک با شیب زیاد و از جنس سنگ اجرا می گردد و می تواند دو قوسی نیز باشند و در راستای عمود ی و افقی در ه دو حالت قوس داشته باشند. 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 هم آمدن این ترکها ( ترکهای حرارتی) می شود.

 

سدهای بتنی پشت بند دار

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

سدهای پشت بند دار از نوع بلند هستند و با عث جلوگیری از خمشهای زیاد در بتن می شوند و برای تصور آن می توان اینگونه آنرا تشبیه کرد که دیواری بلند را که دارای پی در زمین است با تیرچه هایی در پشت آن نیز محکم نگه داشته شود تا فرو نریزد.

 

سدهای لاستیکی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

این سدهای اغلب بر روی رودخانه های فصلی زده می شود و این سدها از جنس لاستیک می باشند که در زمان مورد نیاز این سدها را از باد پر می کنند و این عمل باد کردن حجم سد را بالا می برد و سد مانع عبور آب می گردد. از این نوع سد که جزوسدهاي کوتاه نیز می باشد در شمال کشور خودمان نیز وجود دارد.

 

مطالعات اولیه پروژه های سدسازی

۱ – بررسی و ارزیابی عمومی ساختگاه (انتخاب محل سد)
برای یک سد خاص، ساختگاه و محل احداث، تامین تامین کننده نیازهای فنی و کاربردی ویژه ای باشد و وجود تناسب در ساختگاه می تواند باعث تعادل بین ویژگی های فیزیکی طبیعی آن و اهداف اصلی سد گردد. عواملی هستند که بر روی تعادل مذکور اثر می گذارند که مهمترین آنها عبارتند از:
الف – توپوگرافی منطقه و ظرفیت مخزن
اولین عامل برای تعیین محل محور سد وجود دره ای مناسب است که بتوان سد را با طول محدود و در داخل آن اجرا نمود. برای اقتصادی بودن و کاهش هزینه ها لازم است تا برای یک ارتفاع معین، طول تاج تا حد امکان کوتاه و در مقابل ظرفیت مخزن حتی المقدور زیاد باشد بنابراین از لحاظ توپوگرافی، منطقه ای مناسب خواهد بود که در محخل تنگه سد کاملاً بسته و بالادست آن کاملاً باز گردد. در صورتیکه دو رودخانه در نقطه ای بهم پیوسته و تشکیل یک رود واحد را بدهند برتر است که محور سد در پایین دست محل اتصال واقع گردد.
ب: فونداسیون، شرایط زمین ساخت و ژئوتکنیکی
در سدهای بتنی می باست کف و جناحین رودخانه دارای سنگ مقاوم بوده و همچنین عمق سنگ کف (ضخامت آبرفت) در حد قابل قبولی باشد، بدیهی است با استفاده از نتایج آزمایشات سطحی، انفجارهای آزمایشی و داده های حاصل از گمانه ها، پروفیل محور سد تهیه شده و با توجه به ریخت شناسی و ساختار زمین: گسل های مهم و سایر گسیختگی ها موجود نظیر سیستم درزه و ترک لایه بندی و جهت لایه تعیین می گردد. مناسب بودن و قابلیت تحمل پی در مقابل نیروها و ظرفیت باربری آن، تغییر شکل پذیری و ناتراوایی عواملی هستند که می توانند محل و موقعیت و حتی نوع سد را تعیی نمایند.
ج: هیدرولوژی و میزان رسوب
از جمله عوامل مهم در انتخاب محل سد، مشخصات هیدرولوژی منطقه باشد که می بایست استفاده از آن در طول عمر مفید پروژه وجود داشته باشد. بطور کلی از نظر اقتصادی امکان استفاده از آن در طول عمر مفید پروژه وجود داشته باشد، بطور کلی هر چه نوسانات خصوصیات هیدرولوژیکی نظیر سیلاب و رواناب در سالهای مختلف کمتر باشد، جهت استفاده دائمی شرایط بهتری را ایجاد می نماید. از جمله عوامل دیگری که در این زمینه از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است، میزان تبخیر از سطح آزاد آب مخزن توپوگرافی و ظرفیت مخرن، میزان پتانسیل بالقوه تخیر آب درنظر گرفته شود. میزان رسوب دانه بندی آن از جمله عواملی هستند که مستقیماً بر روی حجم مرده و در نتیجه بر روی حجم کل مخزن تاثیر گذاشته و لذا در محاسبات باید تا حد امکان به صورت دقیق برآورد شوند.
بر این اساس شناسائی کامل حوزه و تعیین پتانسیل رسوب هر شاخه رودخانه می تواند بسیار مهم تلقی شود، نهایت آنکه بایستی میزان بار رسوب آورده شده به پشت سد کمترین مقدار ممکنه را دارا بوده، اطمینان کافی از عدم پر شدن مخزن بوسیله رسوبات، در کوتاه مدت وجود داشته باشد.
د: محل سرریز
سرریز ها به طور معمول گرانترین و پرهزینه ترین سازه های جانبی سد به شمار می آید هر چند که در اغلب بتنی می تواند سرریز را بر روی خود بدنه ساخت، اما وجود مناطق دیگری در منطقه که بتوان به راحتی سرریز را در آن قرار داد و یا از آنها برای ساخت سرریز اضطراری استفاده نمود می تواند امتیازی برای محل احداث سد بشمار می آید و لذا در مطالعات می بایست موقعیت های مناسب برای احداث سرریز در نظر گرفته شود.
هـ : وجود مصالح ساختمانی مناسب
به طور کلی وجود مصالح مناسب و قابل دسترسی در کاهش هزینه های کلی طرح نقشی بسیار مهمی دارند، در سدهای بتنی به لحاظ اینکه مصالح خاصی نظیر شن و ماسه با دانه بندی مشخص و سیمان به مقدار نسبتاً زیادی مورد نیاز است لذا هر چه منبع تامین این مصالح به محل سد نزدیکتر باشد، علاوه بر کاهش زمان انتقال مصالح، هزینه حمل نیز به میزان زیادی کاهش می یابد، در این راستا باید امکان استفاده از مصالح طبعی و یا تولید مصالح شکسته از منابع سنگی و را مورد نظر قرار داد و نهایتاً موردی که ارزانتر بوده و در عین حال مشخصات فنی طرح را دارا باشد به کار گفلت.
و: انحراف مسیر رودخانه
انحراف مسیر رودخانه جهت خشکاندن محدوده کارگاه و هدایت جریان رودخانه به موقعیت مناسب در طول دوره اجرای سد امری ضرروی می باشد و لذا در مطالعات امکان یابی برای موقیعت احداث سد باید منطقی را در نظر گرفت که بتوان با روشهای مناسب آنها را در مقابل جریان رودخانه حفظ نمود.
بررسی اقتصادی بین گزینه های مختلف انحراف و همچنین پیش بینی لازم جهت استفاده از سیستم انحراف در طی دوره بهره برداری به منظور تامین اهداف دیگر نظیر تخلیه کننده تحتانی یا بخشی از جریان هدایت سرریز و … می تواند در تعیین موقیعت مناسب شد و کاهش هزینه های طرح مزبور موثر باشد.
ز: آب بندی مخزن و پایداری دیوارها
یکی از مهمترین اهداف سد نگهدرای و ذخیره آب می باشد و می بایست مطالعات لازم جهت اطمینان از آب بندی مخزن و جلوگیری از فرار نامطلوب آن بعمل آید. به طور کلی ارزیابی کامل زمین شناسی برای این منظور، بویژه در سازنده های کار ستی و موارد مشابه و همچنین در مناطقی که سابقه معدنکاری وجود دارد لازم است بر حسب ضرورت لازم است که کناره های مخزن، خصوصاً مناطقی که با اشباع شدن سطوح زیر آنها امکان ناپایداری دارند از نظر پایداری کاملا بررسی شوند. ناپایداری در دیوارهای مخزن می تواند خطرات بالقوه زیادی از جمله حجم ذخیره و یا تولید امواج بزرگ در مخزن را سبب گردد. ح: خسارات مخزن، حمل مناسب برای تجهیز کارگاه و امکانات رفاهی
در تعیی محل احداث سد، شرایط محلی نظیر راه های دسترسی، پل ها و دیگر تاسیسات زیر بنائی از مسائلی هستند که می بایست مورد بررسی قرار گیرند سهولت دسترسی به محل سد وجود راههای اصلی و راه آهن و همچنین گزینه های دارای خسارت کم می توانند دارای اولویت باشند.
همچنین وجود محل مناسب برای نصب امکانات و تجهیزات مورد نیاز و وجود امکانات رفاهی برای پرسنل شاغل در زمان سخت سد نیز جمله عواملی هستند که می بایست مد نظر قرار گیرند.
ط: پیامدهای زیست محیطی
آب همیشه به عنوان یک عنصر کلیدی در شکل گیری تمدن ها و استمرار آنها بوده، و همواره عامل اساسی در توسعه کشورها به شمار می رفته است. سد، به عنوان سازه ای که حجم و ارتفاع معینی از آب را در یک موقعیت مکانی خاص ذخیره و اهداف متنوعی را دنبال می کند، می تواند مسائلی مختلفی اکولوژیکی، فیزیکی و شیمایی و اجتماعی فرهنگی اقتصادی و … منطقه را تحت تاثیر تغییرات جدی قرار دهد و لذا لازم است تا اثرات زیست محیطی ناشی از ساخت، سد بخصصو سدهای بزرگ مورد توجه قرار گیرد.
ساخت یک سد می تواند اثرات مثبت و یا منفی زیست محیطی داشه باشد. به عنوان مثال تامین آب مورد نیاز کشاورزی شرب و صنعت مردم منطقه افزایش پوشش گیاهی رشد اقتصادی اجتماعی فرهنگی مردم تحت پوشش و … از جمله اثرات زیست محیطی سد می باشند در حالیکه زیر آب رفتن قسمتی از زمین های بالادست و آلوده شد آب دریاچه می تواند بر حسب شرایط از جمله موارد اثرات منفی زیست محیطی یک سد محسوب گردند.
بطور کلی می توان اثرات زیست محیطی یک سد را، بدون آنکه قضاوتی در مورد اثر منفی و یا مثبت آن گردد به شرح زیر خلاصه ای آورده و برای هر یک نمونه هائی ذکر می شود.
۱ – اثرات فیزیکی و شیمیائی احداث سد
الف: اثر دریاچه سد بر آب و هوای منطقه یا محدوده دریاچه
ب: خشکی نسبی پایین دست،پس از احداث سد
پ: غلظت مواد محلول آب دریاچه و پایاب آن

۲ – اثرات بیولوژیکی سدها
الف: کاهش غلظت مواد غذایی مورد استفاده ماهی ها و گیاهان
ب: اثر ذخیره آب دریاچه های و مخازن کم عمق در رشد و نمو پانکتونها

۳ – اثرات اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی
الف: اثر احداث سد بر روستاهای مجاور، غرقاب شدن اراضی کشاورزی مراتع، منازل، ساختمان های دولتی و …
ب: اثرات سد بر آبادانی توسعه اجتماعی و اقتصادی و فرهنگی و مردم روستاها اشتغال مردم، بالا رفتن سطح زندگی و …
پ: توسعه ماهیگیری، تفریحات و ورزشهای آبی
ت: بهبود کیفیت زندگی و بالا رفتن درآمد، تغییرات مناسب فرهنگی

 

بررسی عوامل موثر بر انتخاب سد
عوامل بسیار در انتخاب نوع بهینه سد برای یک موقعیت مشخص وجود دارند که در حالت کلی به دو دره قابلیت های فنی و هزینه احداث و بهره برداری تقسیم بندی می گردند. در مکان هایی که به دلایل فنی محدودیست انتخاب سد وجود دارد انتخاب نوع سد کار آسانی خواهد بود مثلاً در موقعیتی که سنگ کف یا جناحین از موقعیت ضعیفی برخوردار باشد از ساخت سد قوسی پرهیز می گردد ولی در بسیاری از موارد از نظر فین امکان طراحی گونه های مختلف سد وجود دارد که در این حال تصمیم نهایی برای نوع سد تابعی از اقتصاد طرح خواهد بود
بهر حال از جمله عوامل مهم که در انتخاب سد تاثیر می گذارند عبارتند از:
۱ – شرایط زمین شناسی و پی سد ۲ – عوامل هیدرولیکی و اقتصاد ۳ – عمق آبرفت ۴ – مصالح ساختمانی

۱ – شرایط زمین شناسایی و پی سد
از جمله موارد مهم در این مبحث میزان تغییر شکل پذیری پی، میزان باربری آن و عمق آبرفت می باشد تنش بوجود آمده باعث تغییر شکل آن گردیدده و بستگی تام به میزان باربری پی و خصوصیات ژند مکانیکی آن دارد.
به طور کلی می توان گفت که در مکان هایی که تغییر شکل پی زیاد است انعطاف پذیری نسبی ساده یک مزیت محسوب شده و لذا سازه ای نظیر یک سد خاکی یا سنگریزه ای مناسب تر خواهد بود ولی در مناطقی که میزان باربری پی بیشتر است می توان از سد هایی که تنش بیشتری به پی وارد می نمایند نظیر سد وزنی یا سد قوسی برد.

۲ – مصالح ساختمانی
با توجه به حجم بتن قابل ملاحظه ای که در بدنه سدهای بتنی مصرف می شود وجود مصالح ساختمانی مناسب جهت تامین شن و ماسه بتن در نزدیکی سد می تواند عامل تعیین کننده نوع سد بتنی باشد. در هر حال این عامل به عنوان یکی عامل اقتصادی می تواند مطرح شود که در اقتصاد طرح تعیین کننده است.

۳ – عوامل هیدرولیکی
گاهی اوقات مجموعه عوامل هیدرولیکی نظیر وجود گرادیان هیدرولیکی مشخصات سرریز، سیستم اهداف و … می تواند بر روی نوع سد تاثیربگذارند. به عنوان مثال در سدهای خاکلی مقادیر گرادیان هیدرولیکی باید کم باشد در حالیکه مقدار آن برای سدهای وزنی، قوسی و پشت بنددار می تواند بزرگتر انتخاب شود و یا مشخصات سرریز برای هر نوع سد باعث تغییر هزینه ها خواهد گردید که می تواند به عنوان یکی از عوامل موثر بر اقتصادی طرح بررسی گردد.

۴ – شرایط اقتصادی
مهمترین عامل و به عبارتی عامل نهائی تعیین کننده نوع سد بتنی (پس از عامل فنی) میزان هزینه احداث سد می باشد که عوامل مختلفی بر آن اثر می گذارنده از آنجا که مجموع عواملی که بر اقتصاد طرح تاثیر می گذارند بسیار متنوع می باشد، لازم است برای هر نوع سد و با توجه به چگونگی تاثیر و مشخصات هر عامل، مجموع هزینه احداث برآورد گردیده، وسپس مقایسه ای بین گزینه های مختلف به عمل می آید. بدیهی است بدون توجه به مسائل مدیریتی، سیاسی و اجتماعی گزینه ای مناسب است که دارای حداقل هزینه باشد.

 

۱- سیستم انحراف

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

در هنگام طراحی یک سد که بر روی رودخانه ساخته می شود و به منظور خشک نگه داشتن محیط کار در زمان احداث سد، می بایست وضعیت انحراف جریان رودخانه را در طول مدت اجرا بدنه اصلی بررسی نمود. بررسی و تعیین وسعت و میزان مسائل ناشی از انحراف رودخانه بستگی مستقیم به اندازه جریان و پتانسیل جریان رودخانه داشته، ممکن است در برخی در بعضی مکان ها انحراف رودخانه پرخرج و زمان باشد و بر فعالیت های ساختمانی سد تاثیر گذارد و در برخی مکان ها تاسیسات انحراف بدون بروز مشکل خاصی و با کمترین هزینه بکار گرفته شود. عواملی که در تعیین سیستم انحراف نقش داشته و می بایست در هنگام طراحی به کار گرفته شود شامل موارد زیر می باشد.
الف) خصوصیت و وضعیت جریان رودخانه
ب) دوره بازگشت و اندازه سیلاب انحراف
پ) بررسی تاثیرات ناشی از سازه های هیدرولیکی تنظیم کننده جریان در بالا دست
ت) کنترل میزان آلودگی و تیرگی جریان رودخانه
ث) روش های انحراف

۲- املاح پی:
الف) حفاری
کل ناحیه ای که توسط سد بتنی اشغال می گردد باید تا رسیدن به یک بستر سنگی مناسب که قادر به تحمل نیروهای وارده از ظرف سد، مخزن و تاسیسات جانبی باشد حفاری گشته، قسمت های بالایی برداشته شود. در انجام این عملیات که بوسیله انفجار صورت می گیرد. باید شدت انفجارها به حدی باشد که از بروز پدیده هایی نظیر خرد شدن سنگ پی لق شدن و یادگیر مسائلی که سبب کاهش قدرت باربری پی می گردد کاملا جلوگیری شود. کلیه حفاریها بایستی مطابق با نقشه های اجرایی باشند.
ب) در شکل دره:
در صورتیکه پروفیل دره محل سد نسبتا باریک و با شیب های تند تکیه گاهی باشد، ارتفاع سد، با حرکت از مرکز آن به سمت جناحین، بتدریج کاهش می یابد و در نتیجه تغییر شکل ناشی از بار وارده از طرف مخزن در مقاطع مرکزی بیش از مقاطع کناری خواهد بود. از طرفی از آنجا که در اغلب سدهای بتنی، بلوکها از طریق کلید و تزریق به یکدیگر متصل شده اند بر اثر اعمال تغییر شکلهای فوق، یک اثر پیچشی در سازه بوجود می آید که به پی منتقل می گردد.
پ) بهسازی گودیها
در بسیاری از موارد حفاریهای اکتشافی، گسل ها، شکستگی ها و درزها ران نشان نمی دهند در حالیکه بهسازی این مناطق ضعیف و برداشت موادضعیف و جایگزینی آن با مصالح مناسب (بتن) لازم می باشد.
در بسیاری از موارد حفاری های اکتشافی، گسل ها، شکستگی ها و درزها را نشان نمی دهند در حالیکه بهسازی این مناطق ضعیف و برداشت مواد ضعیف و جایگزینی آن با مصالح مناسب (بتن) لازم می باشد.
ت) حفاظت در مقابل رگاب
روشهای محاسباتی، اعم از تحلیلی یا تقریبی ممکن است برای تشریح ضرایب اطمینان، تنش ها و تغییر شکل های پی مناسب باشند ولی معمولا نمی توانند پدیده رگاب را پیش بینی نمایند. گسل ها یا درزه ها ممکن است توسط مصالحی پر شده باشند که در اثر جریان آب شسشته شوند و تولید یک مجرای انتقال را بنمایند که خطرساز خواهد بود لذا برای هر گسل یا درزه می بایست با ایجاد یک حفره و پر نمودن آن با بتن راه جریان را کاملا مسدود نمود.
ث) تزریق
هدف اصلی از انجام عملیات تزریق در سنگ پی، پر کردن درزها و شکافهای احتمالی و بوجود آوردن یک مانع موثر در مقابل تراوش از زیربدنه سد و تحکیم پی می باشد. برای این امر از چاه های تزریق کمک گرفته می شود که فاصله، طول و امتداد آن ها و نیز شیوه انجام عملیات تزریق بستگی به ارتفاع سازه و مشخصه های زمین شناسی پی دارند. با توجه به وسعت تغییرات پارامترهای فوق در هر محل لازم است برای هر موقعیت، مطالعات خاص صورت بپذیرد.
ج) زهکشی پی
اگرچه در اثر اجرای مناسب پرده تزریق، مقدار تراوش کاهش می یابد اما گاهی بدلیل نفوذ جریان از اطراف پرده میزان زیر فشار در زیربدنه سد زیاد خواهد شد به این دلیل و برای کاهش فشارهای بالا برنده در پی از تعدادی چاهک زهکشی سود برده می شود که در یک یا چند ردیف و در پایین دست پرده آب بند حفاری می شوند. اندازه فاصله و عمق این گمانه ها نیاز به قضاوت فنی از خصوصیات سنگ داشته و معمولا دارای قطر ۵/۷سانتی متر می باشند. بطور معمول فواصل گمانه ها از یکدیگر ۳متر و عمق آنها تابعی از مشخصات پرده آب بند است که بعنوان یک قاعده کلی می توان عمق آنها را معادل ۲۰تا۴۰درصد عمق آب در مخزن و یا ۳۵ تا ۷۵درصد عمق پرده تزریق در نظر گرفت.

۳- درزهای سازه
تشکیل ترک در سدهای بتنی نامطلوب است و بروز ترک در نقاط مختلف می تواند یکپارچگی سازه را از بین برده، باعث زوال و خرابی سد گردد. درزهای یک سازه بتنی در واقع یک ترک از پیش طراحی شده می باشند و در مناطقی واقع می شوند که لازم است تا اثرات نامطلوب در آن مناطق، حداقل گردند. سه گونه اصلی درز در سازه های بتنی مرسوم است که به درز انقباض، درز انبساط و درز ساختمانی مشهور می باشند.
درزهای انقباض و انبساط برای کنترل تغییرات حجمی بتن کاربرد دارند و درزهای ساختمانی برای سهولت اجرایی، کاهش تنش های ناشی از انقباض اولیه و اجازه دادن برای نصب قطعات مدفون و … احداث می شوند.

۴- دالان ها و راهروهای دسترسی
دالان به یک بازشدگی در داخل بدنه سد اطاق می گردد که هدف آن دسترسی به داخل بدنه سد است. بدین لحاظ دالان ها می توانند به صورت افقی، مایل، در جهت طولی و یا عرضی احداث گردند. در صورتیکه از دالان به منظور دسترسی به شیرخانه، آسانسور، نیروگاه و یا ارتباط بین دو یا چند دالان دیگر استفاده شود به آن راهرو اطلاق خواهد گردید و در صورتیکه ابعاد آن بزرگ باشند و ابزارها و تجهیزات در آن نصب گردد و به آن اتاقک گفته می شود. اهداف استفاده از دالان متنوع است و از سدی به سد دیگر متفاوت می نماید. بعضی از اهداف عبارتند از:
الف: جمع آوری آب تراوش یافته از بدنه یا پی
ب: ایجاد فضای لازم جهت انجام حفاری و تزریق در پی
پ: ایجاد فضای لازم جهت نصب ورودی ها و خروجی های سیستم سرد کننده و سیستم تزریق درزها
ت: ایجاد راه دسترسی به داخل بدنه سد به منظور انجام بازرسی ها
ث: ایجاد راه دسترسی به اتاقک های نصب تجهیزات مکانیکی و برقی
ج: ایجاد مسیر برای عبور سیم ها و کابل نیروگاه
چ: ایجاد یک معبر برای بازدیدکنندگان

۵- ابزار دقیق در سدهای بتنی:
سدها بعنوان منابع ذخیره سازی آب طراحی و ساخته می شوند، لذا این سازه ها عامل مهمی در توسعه ظرفیت رودخانه با اهداف کشاورزی ، تامین آب شرب، نیروگاه ها و تولید انرژی. کنترل سیلاب، تفریحات و سایر پروژه های اقتصادی سودمند محسوب می گردند و بدین لحاظ سدها باید در طول سالیان متمادی در برابر بارهای نسبتا بزرگ که توسط آب و سایر عوامل ایجاد می گردد، بصورت ایمن مقاومت نموده و پایداری لازم را از خود نشان دهند.
در صورت آزاد شدن ناگهانی آب ذخیره شده، بهنگام تخریب سد، پتانسیل
عظیمی بوجود خواهد آمد که قادر است صدمات جانی و مالی شدیدی را به قسمت های پایین دست وارد آورد عملکرد مناسب و ایمن یک سد مساله مهمی در سود دهی اقتصادی و ایمنی عمومی آن محسوب می گردد در نظر گرفتن تاثیرات مخرب و ویران شدن سد که سبب بروز آسیب های مالی و جانی شده و رفاه و آسایش عمومی را به مخاطره می اندازد موجب منتفی شدن سود دهی طرح می گردد و لذا وجود لوازم و تاسیساتی جهت جمع آوری اطلاعات برای دسترسی به عملکرد صحیح و اطمینان از ایمنی سد در حال حاضر و آینده را ضروری می سازد، بنابراین می توان گفت که مهمترین هدف ابزار گذاری در سد، تامین اطلاعات ضروری در مورد دختار سازه است که در برنامه نظارت و ایمنی سد مورد نیاز می باشد.

۶ – خصوصیات بتن حجیم
طراحی و اجراء سازه های با بتن حجیم و بخصوص سدها، تحت تاثیر مسائل مختلف نظیر توپوگرافی خصوصیات پی، قابل دسترسی به مصالح، اقتصادی ایمنی طرح قرار می گیرند بطوریکه در برخی موارد رعایت نکات ایمنی، عامل اصلی انتخاب بوده و گاهی اقتصاد طرح سبب انتخاب نوع دیگری را سازد خواهد گردید بدین لحاظ آگاهی از خواص فیزیکی و شیمیایی بتن که خود مهمترین جزء تشیکل سازه است مهم بوده و خواصی نظیر مقاومت و استحکام، دوام و مشخصات حرارتی آن باید با دقت تعیین شوند. برخی خصوصیات ویژه بتن که مهم بوده عبارتند از:
مقاومت فشاری، مقاومت کششی، ضریب کشسانی، نسبت پواسون، خزش، تغییرات حجمی و حرارتی، ضریب پخش و هدایت گرما و نفوذپذیری.

 

آسترها و پوششها

آسترها و پوششها به صورت لایه‌ای نفوذ ناپذیر اجرا می‌شوند و دارای انواع زیراند:
تعبیه ورقه‌ای از رس که در بستر دریاچه (به سمت سراب) ایجاد می‌شود و وظیفه آن افزایش مسیر افقی جریان آب در زیر زمین و در نتیجه کاهش فشار آب و میران نشت آن در پاشنه پایاب سد است.
یک لایه (آستر) رسی یا پلاستیکی که برای جلوگیری از فرار آب از مخزن یا نشت سیالات ناشي از حمل وتجمع زباله‌ها اجرا می‌شود.

 

سر ريز در سدهاي خاكي

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

سرريز سد عبارتست از مسيري پيش بيني شده براي عبور مقدار آبي كه ماازاد بر حداكثر ضرفيت مخزن در نظر گرفته مي شود، بطويكه بتواند همواره از بالاآمدن سطح آب مخزن به بالاي تراز پيش بيني شده حداكثر جلوگيري كند. افزايش آب مخزن ممكنسن به علت نوسانهاي بارندگي و سيلابها، يا كم شدن تخليه آب، و غيره باشد و از اينرو ظرفيت سرريز بايد با توجه به همه عوامل دقيقاً محاسبه شود.
بطور خلاصه، در مورد سدهاي خاكي ممكنست سرريز را بدون ارتباط با بدنه سد، بصورت تونل يا كانالي در تكيه گاههاي طبيعي سد تعبيه نمود و يا اينكه در بدنه سد جائي براي آن در نظر گرفت. بندرت در سدهاي خاكي ممكنست از تاج سد به عنوان سرريز استفاده شود كه در اينصورت استحكامات كافي براي پوشش سد و تاج آن لازم است. در مواردي نيز مي توان براي يك سد دو سرريز در نظر گرفت كه يكي براي وضعيت هاي معمولي و ديگري براي طغيانهاي استثنائي منظور شده باشد.

 

سر ریز

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

براي عبور آبهاي اضافي و سيلابها از سراب به پاياب سدها از سازه اي به نام « سرريز » استفاده مي شود . يكي از سازه هاي مهم سد ، سرريز مي باشد با توجه به وظيفه اي كه بر عهده آن مي باشد ، سرريز بايد سازه اي قوي ، مطمئن و با كارآيي بالا انتخاب شود كه هر لحظه بتواند براي بهره برداري آمادگي داشته باشد .
معمولاً سرريزها را بر حسب مهمترين مشخصه آنها تقسيم بندي مي كنند ، اين مشخصه مي تواند در رابطه با سازه كنترل ، كانال تخليه و يا هر عضو ديگر آن باشد . بر حسب اينكه سرريز مجهز به دريچه و يا فاقد آن باشد ، به ترتيب با نام سرريزهاي كنترل دار و يا سرريزهاي بدون كنترل شناخته مي شوند .

 

نوع سرريزها معمولاً با عناوين

1- ريزشي
2- اوجي
3- جانبي
4- شوت
5- مجرايي
6- تونلي
7- نيلوفري
8- سقوطي با بار شكن
9- آبرو
10- سيفوني
مشخص مي گردد

 

سر ريز ريزشي آزاد ( سرريز هاي با سقوط مستقيم )

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

در اين نوع سرريزها جريان آب بطور آزاد از روي تاج سرريز فرو مي ريزد . اين سرريزها براي سدها ي بتني قوسي نازك ، سدهاي پشت بنددار و يا تاجهايي كه وجه پايين دست آنها تقريباً قائم است ، مناسب مي باشد . جريان ممكن است بصورت آزاد همانند يك لبريز لبه تيز انجام گيرد و يا تا فاصله كمي در روي اوجي هدايت شود . غالب اوقات تاج را بصورت يك لبه آويزان ادامه مي دهند ، تا جريانهاي كوچك را به نقطه اي دورتر از ديواره مقطع سرريز شونده هدايت كند .
در سرريزهاي ريزشي آزاد ، به زير سفرة آب به اندازة كافي هوا داده مي شود تا از شكل گيري جتهاي ضرباني و نوسان كننده جلوگيري شود .
اگر هيچگونه تأ سيسات حفاظتي مصنوعي در پاي سقوط در نظر گرفته نشود ، در بيشتر موارد در بستر رودخانه فرسايش ايجاد مي شود و يك حوضچه استغراق شكل مي گيرد عمق و حجم حوضچه تابعي از عمق پاياب ، ارتفاع سقوط آب و تغييرات دبي جريان است .
فرسايش ناپذيري مواد بستر ( مانند سنگ ) اثر جزئي بر روي اندازه حوضچه دارد ، چرا كه فقط مي تواند زمان حفر كامل حوضچه را به تعويق بيندازد . در مواردي كه فرسايش بستر   غير قابل تحمل باشد ، مي توان با احداث يك سد كمكي در پايين دست سازه اصلي ، به ايجاد يك حوضچه مصنوعي پرداخت . اين كار همچنين مي توان با حفر يك حوضچه انجام داد و سپس آنرا به كف بند بتني مجهز ساخت .

 

از سرريزهاي ريزشي آزاد ، كه در محدوده وسيعي از عمق پاياب بتواند مؤثر باشند ، مي‌توان در سدهاي خاكي استفاده كرد . اين سرريز از يك ديواره مستقيم مجهز به لبريز تشكيل شده كه در قسمت بالاي يك فلوم با مقطع مستطيلي كار گذاشته شده است .كف بند افقي آن بر رقوم كف رودخانه منطبق است و يا پايين تر از آن قرار مي گيرد . در اين حالت ، به منظور كمك به تشكيل جهش هيدروليكي و كاهش فرسايش پايين دست ، سيستم به بلوكهايي در كف و يك آستانه در انتها مجهز شده است . اين نوع سازه هيدروليكي ، براي اختلاف ارتفاعهاي زياد مناسب نيست ، زيرا در اينصورت بايد كف بند ، نيروي عظيم برخورد جت با فونداسيون را تحمل كند . ارتعاشهاي حاصل از اين برخورد ، ممكن است سبب ترك خوردگي و يا جابجائي قسمتهايي از سازه شود و خطر انهدام آنها در اثر بروز پديده هاي جوشش ماسه ( پايپينگ ) و زير شويي را به‌وجود آورد .
معمولاً نبايد در مواردي كه اختلاف تراز آب مخزن و پاياب از 6 متر متجاوز است ، از اين نوع سازه هيدروليكي استفاده شود.
به شرط وجود عمق كافي ، هنگامي كه جت آب به روي يك كف بند افقي سقوط مي‌كند ، جهش هيدروليكي شكل خواهد گرفت . براي تعيين مولفه هاي جهش هيدروليكي فوق‌الذكر مي توان معادله مومنتم را در پاي سقوط به كار گرفت .

 

سرريز اوجي ( آبريز )

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

اين سرريزها يك لبريز كنترل دارند كه به شكل منحني اوجي ( پيوند ) يا داراي   پروفيل S شكل است . معمولاً قسمت فوقاني منحني پيوند طوري طراحي مي شود كه هر چه نزديكتر ، بر پروفيل زيرين سفره آبي كه از روي يك لبريز لبه تند هوا دهي شده ، فرو مي ريزد منطبق باشد . با جلوگيري از ورود هوا به زير سفره آب ، امكان تماس بين آب سرريز شده و پروفيل تاج سرريز فراهم مي آيد . براي دبي هاي نظير ارتفاع طراحي ، جريان آب بدون مزاحمتي از طرف لايه مرزي ، به آرامي بر روي پروفيل تاج سرريز حركت مي كند و تقريباً حداكثر بازده تخليه به دست مي آيد . پايين تر از قسمت فوقاني منحني پيوند ، پروفيل به صورت مماسي در طول يك شيب ادامه مي يابد و بدين ترتيب ورقه آب را در روي سطح قسمت آبريز حفاظت مي‌كند . در انتهاي شيب ، يك منحني معكوس جريان را بداخل حوضچه آرامش و يا كانال تخليه سرريز برمي‌گرداند .

 

منحني فوقاني تاج سريز را مي توان تند تر و ياملايمتر از پروفيل سفره ريزشي آب انتخاب كرد . شكل ملايمتر پروفيل سبب خواهد شد كه ورقه آب به سطح پروفيل بچسبد و فشار هيدرواستاتيكي مثبتي را در سطح تماس پديد آورد . در اين حالت ، مقاومت جريان افزايش مي‌يابد و بازده تخليه سرريز كاسته مي شود . براي پروفيل تندتر ، امكان جدا شدن ورقه آب از سطح تاج وجود دارد كه با وقوع فشار منفي در سطح تماس همراه خواهد بود . اثر اين گونه فشارها ي منفي ، در افزايش ارتفاع مؤثر است كه در نتيجه بر د بي جريان مي افزايد . يك تاج آبريز همراه با كف بند پايين دست ، مي تواند به عنوان يك سرريز كامل مورد استفاده قرار گيرد . اين حالت را مي توان در سدهاي بتني وزني مشاهده كرد . در حالت ديگر ، تاج آبريز ممكن است فقط بصورت سازة كنترل ، براي انواع ديگر سرريزها مورد استفاده قرار گيرد .

 

سرريز جانبي

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

سرريز جانبي عبارتست از سريز جداگانه اي كه در كنار سد در دره ساخته مي شود . جريان آب پس از عبور از سرريز جانبي وارد كانالي مي شود كه موازي تاج سرريز است و كانال جانبي ناميده مي شود .
معمولاً اين نوع سرريز در قسمت باريك دره ساخته مي شود . جريان آب پس از عبور از روي سرريز وارد كانال جانبي مي شود و حدود 90 درجه تغيير جهت مي دهد . سپس جريان وارد شوت يا تونل مي گردد . انرژي جنبشي جريان ناشي از پايين آمدن جريان آب ، از روي سرريز توسط تلاطم داخل كانال جانبي مستهلك شده و سرعت ديگري در جهت موازي سرريز بوجود مي آيد . كانال جانبي بايد آنقدر گود باشد كه ارتفاع آب كافي جهت حركت در آن بوجود آيد‌. معمولاً سطح مقطع كانال متناسب با افزايش بدنه در جهت پايين دست جريان زياد مي گردد . جريان از شوت يا تونل معمولاً بصورت فواره به رودخانه وارد مي شود . پرتاپ كننده جامي يكي از راههاي مناسب هدايت جريان و مستهلك كردن انرژي مي باشد .

 

خصوصيات هيدروليكي تاج سرريز جانبي نيز شبيه خصوصيات سرريز آبريز معمولي است و از پروفيل تاج لبريزتبعيّت مي كند . البته براي حداكثر جريان ممكن است خصوصيّات هيدروليكي سرريز جانبي با سرريز آبريز تفاوت نمايد. علت امر اين است كه امكان وجود محدوديت در كانال جانبي كه به سهم خود سبب استغراق نسبي تاج سرريز مي شود ، وجود دارد‌. در اينصورت كنترل دبي جريان توسط عامل محدود كننده اي كه در پايين بخش كانال جانبي وجود دارد ، انجام خواهدگرفت .
سرريزهاي جانبي ، نه تنها از نظر هيدروليكي كارآيي خوبي ندارند ، بلكه از نظر اقتصادي نيز ارزان تمام نمي شود . البته داراي محاسني نيز مي باشند كه كاربرد آنها را توجيه پذير مي‌كند. در مواردي كه محدود كردن ارتفاع طراحي سرريز با طولاني تر شدن تاج سرريز همراه باشد و تكيه گاه ها داراي شيب تند و بصورت پرتگاه باشند ، انتخاب سريزها ي جانبي مي تواند بهترين گزينه باشد . همچنين در مواردي كه لازم است تأسيسات كنترل به كانال يا تونل تخليه باريكي وصل شود‌، سرريز جانبي مي تواند مورد توجه قرار گيرد‌.

 

سرريز شوت

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

در سرريز هاي شوت جريان آب مخزن اصلي از طريق يك كانال باز كه در طول تكيه گاه سد و يا قسمت فرو رفته بين دو قله قرار مي‌گيرد ، به رود خانه مي رسد . اين تعريف را مي توان بدون توجه به تأسيسات كنترلي كه براي تنظيم جريان مورد استفاده قرار گرفته است ، به كار برد‌. بنابراين ، سازة كنترلي سرريز شوت مي تواند به صورت تاج آزاد ، روزنه دريچه دار ، تاج جانبي و يا انواع ديگر باشد . تنها شرط لازم اين است كه كانال تخليه آنها بصورت شوت باشد .
البته سرريز شوت بيشتر به سرريز هايي اطلاق مي شود كه سازه كنترل سرريز تقريباً     عمود بر محور يك كانال باز است و خطوط جريان در بالاو پايين تاج كنترل با محور سرريز هم سو هستند . سرريز هاي شوت در سدهاي خاكي بيش از انواع ديگر به كار رفته است . عواملي كه سبب انتخاب اين سرريز مي شوند ، عبارتنداز :
1 ) به سادگي قابل طرح و اجرا هستند .
2 ) تقريباًدر كليه شرايط فونداسيون مي توان از آنها استفاده كرد .
3 ) حجم وسيع خاكبرداري حاصله را مي توان در بدنه سد خاكي مورد استفاده قرار داد و از اين طريق از هزينه كاست . سرريز شوت ، بر روي انواع مختلف فونداسيون از سنگ سخت تا زمين نرم با موفقيت اجرا و بهر ه برداي شده است .

 

سرريز شوت معمولاً شامل يك آبراهه ورودي ، يك سازه كنترل ، كانال تخليه ، سازه پايانه و يك آبراهه خروجي است.
ساده ترين شكل سرريز شوت ، يك محور مستقيم دارد و عرض آن در سرتاسر شوت ثابت است . اغلب لازم مي شود كه به منظور انطباق بر پستي و بلندي طبيعي ، محور آبراهه ورودي و يا كانال تخليه را بصورت قوس در نظر گرفت . در اينگونه موارد سعي مي شود كه حتي‌المقدور ، بخاطر سرعت تقرّب كم ، انحناء را به آبراهه ورودي محدود كرد . هر گاه لازم باشد كه به كانال تخليه قوس داده شود ، كف شوت را مي توان در سمت خارجي قوس بلندتر ساخت . در اينصورت جريان سريع در اطراف قوسها محافظت شده و از تراكم جريان آب در سمت خارجي شوت جلوگيري مي شود . معمولاً انتخاب نهايي پروفيل شوت ، با توجه به توپوگرافي منطقه و شرايط لايه هاي زيرين انجام مي پذيرد . سازه كنترل نيز عموماً با محور سد در يك خط قرار مي گيرد و يا بالا دست آن واقع ميشود . معمولاً ، براي به حداقل رساندن خاكبرداري ، قسمت اوليه كانال تخليه را با حداقل شيب ممكن تا آنجايي ادامه مي دهند كه كانال تخليه به سطح زمين برسد . سپس قسمتي از كانال تخليه كه داراي شيب تند خواهد بود آغاز مي‌شود و با توجه به شيب طبيعي زمين ادامه مي يابد .
جريان در بالا دست تاج سرريز معمولاً در حالت زير بحراني است و به هنگام عبور از روي سازه كنترل به سرعت بحراني ميرسد . در شوت عموماً جريان به صورت فوق بحراني و بر حسب مورد بصورت يكنواخت يا تند شونده خواهد بود .اين حالت مي تواند تا رسيدن به تأسيسات نهايي ادامه يابد . براي عملكرد خوب هيدروليكي ، لازم است كه از تغيير ارتفاعهاي ناگهاني و منحنيهاي قائم مقعر و يا محدب در پروفيل شوت خودداري شود . به همين گونه ، براي جلوگيري از بروز امواج عرضي و سوار شدن جريان بر روي ديواره ها ، آشفتگي اضافي و يا توزيع غير‌يكنواخت جريان در تأسيسات نهايي بايد همگرايي و واگرايي در سطح شوت تدريجي باشد .

 

سرريز پلكاني

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

در بعضي موارد و زماني كه شيب براي احداث تنداب بسيار تند است ، براي انتقال آب از سراب به پاياب از سرريز پلكاني استفاده مي شود . همانطوري كه در شكل ديده مي شود در سرريزهاي پلكاني چند حوضچه آرامش پشت سر هم قرار مي گيرند . در سالهاي اخير در بعضي از سدهاي وزني سرريز پلكاني بدون حوضچه آرامش و بصورت پله هاي معمولي ساخته شده اند ، هدف در اينجا كاهش انرژي جنبشي مخرب در پايانه سرريز است

 

سرريزهاي تونلي و مجرايي

 آشنایی با سدها و سد سازی


آشنایی با سدها و سد سازی

هرگاه براي انتقال آب از يك مجراي سر پوشيده اي استفاده شود كه از اطراف و يا زير سد عبور كند ، سرريز حاصله را به ترتيب ‹ سرريز تونلي و يا مجرايي › گويند .
مجراي سرپوشيده مي تواند به شكل يك شفت قائم يا مايل ، يك تونل افقي از ميان خاك يا سنگ و يا يك مجراي سرپوشيده اي باشد كه در ترانشه‌هايي ساخته شده و سپس توسط مواد خاكي پشت آن پر مي شود .
در قسمت كنترل اين نوع سرريزها مي توان از اغلب اشكال سازه هاي كنترل ، مانند تاجهاي آبرريز دهانه‌هاي ورودي روزانه‌اي قائم و يا مايل ، دهانه هاي ورودي سقوطي و تاجهاي سرريز جانبي استفاده كرد . به استثناي مواردي كه از دهانه هاي ورودي روزنه اي و سقوطي استفاده مي شود ، طرح اين سرريزها به نحوي صورت مي گيرد كه در سرتاسر طول تونل جريان آزاد برقرار باشد . در مواردي كه از دهانه ورودي روزنه اي و يا سقوطي استفاده مي شود ، قطر تونل به نحوي تعيين مي گردد كه فقط براي قسمت كوتاهي جريان تحت فشار باشد و در بقيه طول تونل جريان آزاد برقرار باشد . براي جلوگيري از شكل گيري و توقف متوالي عمل سيفوني ، لازم است اين گونه سرريزها به سيستم هوادهي گسترده اي مجهز شوند . اين پديده در مواردي اتفاق خواهد افتاد كه قسمتي از تونل ، به علت بر گشت آب و عملكرد امواج ، موقتاً هوايش را از دست بدهد و بسته شود .

 

براي تضمين جريان آزاد در تونل ، نسبت سطح مقطع جريان به سطح مقطع تونل غالباً به حدود 75 % محدود مي شود . ممكن است در نقاط بحراني طول تونل ، مجراي هوادهي ساخت تا هواي كافي به تونل برسد و مانع ايجاد جريان غير دائمي در سرريز شود . در سدهايي كه در دره‌هاي باريكي ساخته مي شوند كه ديواره هاي آنها شيب بسيار تندي دارد و يا در مواردي كه كانالها ي باز از خطر برف و لغزش سنگ مصون نيست ، ممكن است سرريزهاي تونلي رجحان داشته باشد .
سرريزهاي مجرايي ممكن است براي دره هاي عريضي كه شيب ديواره هاي ملايم است و تكيه گاهها به فاصله نسبتاً زيادي از بستر رودخانه قرار دارند ، مناسب باشد . استفاده از سرريز مجرايي اجازه خواهد داد كه كانال تخليه سرريز ، زير سد و نزديك بستر رودخانه قرار داده شود.

 

سرريز با دهانه سقوط

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

در اين گونه سرريزها، همان طور كه از اسم آنها پيداست ، آب از روي يك تاج افقي وارد يك شفت قائم و يا مايل مي شود و سپس از طريق يك تونل يا مجراي سرپوشيده تقريباً افقي به رودخانه مي پيوندد . در واقع اين نوع سرريزها را بايد متشكل از سه عضو زير دانست:
1 ـ لبريز كنترل
2 ـ تبديل قائم
3 ـ آبراهه تخليه سر پوشيده

 

به سرريزهايي كه دهانه آنها بصورت قيف است ، سرريز نيلوفري مي گويند . خصوصيات هيدروليكي سرريزهاي با دهانه سقوط ، با تغييرات ارتفاع آب روي سرريز متغير خواهد بود . قسمت كنترل جريان ممكن است بر حسب دبي جريان در تاج سرريز تبديل و يا تونل باشد . بعنوان مثال ، هرگاه ارتفاع آب روي تاج سرريز كم باشد ، جريان بصورت آزاد است و كنترل در تاج سرريز خواهد بود . با افزايش ارتفاع آب ، قسمت كنترل به تبديل قائم منتقل مي شود و دبي جريان توسط جريان روزنه اي كنترل خواهد شد .از اين مرحله به بعد ممكن است جريان مجاري تحت فشار حاكم شود و دبي جريان توسط تونل پر كنترل گردد . البته طرح سرريزها بر اساس تونل پر توصيه نمي شود . در مواردي كه ارتفاع سقوط خيلي كم است ، مي تواند از اين قاعده مستثني باشد.

 

سرريز نيلوفري ( لا له اي )

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

سرريز نيلو فري ( سرريز با دهانه سقوط ) معمولاً در سدهايي كه در درة باريك اجرا شده‌اند و يا داراي شيب تند تكيه گاه مي باشد ، بكار مي روند . همچنين در مواردي كه تونل ها و گالريهاي انحراف با قطر كافي در اختيار باشد ، مي توان از اين نوع سرريزها استفاده كرد . يكي ديگر از نكات مثبت اين سرريزها اين است كه با ارتفاع نسبتاً كم مي توان به ظرفيت ماكزيمم آن نزديك شد . اين خصوصيت مي تواند در مواردي كه حداكثر جريان خروجي از سرريز بايد محدود باشد ، مفيد واقع شود .

 

از طرف ديگر اگر ارتفاع آب روي سرريز از ارتفاع مبناي طرح تجاوز كند ، تغييرات دبي جريان خروجي بسيار جزئي خواهد بود . اين نكته مي تواند بعنوان يكي از نقاط ضعف اين نوع سرريزها تلقي شود . چرا كه اگر دبي سيل ورودي از سيل مبناي طرح تجاوز كند ، ارتفاع لازم براي تخلية آن بسيار زياد خواهد بود . البته در صورتيكه اين نوع سرريز بعنوان سرريز اصلي عمل كند و در كنار آن يك سرريز كمكي نيز وجود داشته باشد . اين ضعف بر طرف مي شود.

 

سرريز ريزشي مجهز به بار شكن

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

از اين نوع سرريزها در مواردي استفاده مي شود كه بخواهيم ، بدون ساختن حوضچه آرامش ، آب را از يك ارتفاع زياد به ارتفاع كمتري منتقل كنيم . در اين سرريزها پايه هاي بار‌شكن مي تواند بصورت مانع عمل كند و سبب استهلاك انرژي آب شود . بدين ترتيب آب در مسير حركت خود داراي سرعت نسبتاً كمي خواهد بود . سرعت خروجي كم و اقتصادي بودن را مي توان ، بدون توجه به بلندي آبشار ، از محاسن اين نوع سرريزها دانست .

 

سرريز آبرو ( زير گذر)

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

سرريز آبرو يك شكل خاصي از سرريزهايي است كه آبراهه تخليه آنها بصورت تونل و يا مجاري سر پوشيده است . سرريز زير گذر از يك مجرا كه از بدنه يا تكيه گاه هاي سد عبور ميكند تشكيل مي گردد . مقطع مجراي زير گذر مي تواند به شكل دايره اي ، مربعي ، مستطيلي ، يا نعل اسبي ساخته شود .
تفاوت سرريز آبرو با سرريز مجهز به دهانه سقوط ، در اين است كه دهانه ورودي آنها شكل قائم و يا مايل دارد و شيب كف آنها در سرتاسر مسير تقريباً يكنواخت است و محدوديتي ندارد دهانه ورودي سرريز مي تواند داراي لبه هاي تيز و يا مدور باشد و كانال تقرّب سرريز ممكن است ديواره هاي موازي و يا واگرا داشته باشد . كف كانال تقرب سرريز ممكن است مسطح و يا داراي يك شيب دلخواه باشد . هرگاه دهانه سرريز آبرو مستغرق نباشد ، سيستم همانند كانال باز عمل خواهد كرد . ممكن است دهانه سرريز مستغرق باشد ، ولي روزنه ورودي طوري تنظيم شده باشد كه آبرو پر نشود . در اينصورت سرريز ، مانند يك سرريز با دهانه سقوط يا يك سرريز شوت كه كنترل روزنه اي بر آنها حاكم است ، عمل خواهد كرد . هنگامي كه عمل هواگيري منظور شده و جريان در آبرو بصورت پر است ، عملكرد آن شبيه سرريز سيفوني خواهد بود . هرگاه از سرريز آبرو بصورت سرريز سيفوني استفاده شود . بايد به نقاط ضعف سرريز هاي سيفوني ( اشاره شده در بخش سرريزهاي سيفوني ) توجه كرد .

 

سرريز سيفوني

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

سرريز سيفوني عبارتست از مجراي بسته به شكل U معكوس كه تاج آن در سطح نرمال قرار مي گيرد . هنگامي كه سطح آب در مخزن بالاي سطح نرمال قرار بگيرد ، جريان از روي سرريز به شكل جريان آزاد رود گذر خواهد بود . عمل سيفوني شدن موقعي شروع مي شود كه هواي روي تاج مجرا خارج شود و جريان ادامه يابد .
غالب سرريزهاي سيفوني از 5 جزء اصلي تشكيل شده اند ، دهانه ورودي ، ران رويي ، گلوگاه يا مقطع كنترل ، ران زيرين و مجراي خروجي .
از سرريز سيفوني نيز مي توان در سدهاي خاكي استفاده نمود . به علت وجود فشارهاي منفي ، لازم است لولـه به اندازه كافي سخت باشد تا بتواند نيروهاي مخرب را تحمل نمايد . اتصالات بايد كاملاً آب بندي شوند و اقدامات لازم براي جلوگيري از ترك خوردگي لولـه كه ممكن است در نتيجه حركت و يا نشست خاكريز حاصل شود ، بعمل آيد . براي جلوگيري از كاهش فوق العاده فشار مطلق و نزديك شدن به حد كاويتاسيون ، كل افت بار در سيفون نبايد از 6 متر تجاوز كند .
حسن عمده سرريز سيفوني در اين است كه با افزايش جزئي سطح آب بالا دست مي تواند دبي كامل طرح را از خود عبور دهد حسن ديگر اين نوع سرريزها در خودكار بودن و عملكرد خوب آنها بدون نياز به وسايل مكانيكي يا وسايل محرك است . علاوه بر هزينه سنگين ، در مقايسه با ساير سرريزها ، سرريزهاي سيفوني داراي معايبي هستند كه موارد زير از آن جمله است :
1 ـ قادر نيستند يخ و آشغال را از خود عبور دهند .
2 ـ امكان دارد سيفون و يا لوله هوا دهي ، توسط شاخ و برگ درختان بسته شود .
3 ـ امكان دارد در نتيجه تغييرات ناگهاني شروع و توقف عمل سيفون جريان خروجي بطور سريع قطع و وصل شود و يا بصورت امواج به رود خانه بريزد . اين عمل سبب ايجاد نوسانهاي نا‌خواسته در تراز پاياب رود خانه خواهد شد .
4 ـ ارتعاشات در اين نوع سرريزها ، در مقايسه با ساير انواع بيشتر است . لذا لازمه استفاده از آنها ، داشتن فونداسيون خوب است كه بتواند ارتعاشات را تحمل كند .

 

پدیده کاویتاسیون

پدیده کاویتاسیون یکی از پیچیده ترین و شایع ترین آسیب هایی است که به سازه سرریز وارد می شود و ناشی از بزرگا و نحوه بر همکنش بسیاری از عوامل تاثیر گذار بر خسارت است. از جمله پارامتر هایی که در کاویتاسیون دخیل هستند می توان فشار، سرعت جریان و مقاومت مصالح، مدت زمان بهره برداری و میزان هوای جریان را نام برد. به طور کلاسیک کاویتاسیون توسط شاخص کاویتاسیون بررسی می گردد. مطالعه یک سرریز جهت بررسی تغییرات شاخص کاویتاسیون، نیازمند بررسی موردی هر مدل است. زمانبری و مشکلات ناشی از تغییر اندازه و هزینه بالای مدل های آزمایشگاهی و دیگر مشکلات در کنار گسترش روزافزون و قابلیت های مدل های CFD، مهندسان را به این برنامه ها متمایل کرده است. در این  تحقیق  به منظور محاسبه پارامترهای جریان بر روی سرریز اوجی، شبیه سازی توسط برنامه CFX انجام شده است. جهت مدل جریان آشفته از معادلات  استاندارد به روش حجم محدود و برای تعیین پروفیل سطح آزاد از روش حجم سیال استفاده شده است. با مقایسه نتایج حاصله و نتایج مدل فیزیکی،  تطابق قابل قبولی مشاهده گردید.

 

بعضی اطلاعات آماری

اشاره به بعضی ارقام آماری در یک بحث فنی، حتی به صورت نمونه و اجمال، روشنگر ویژگی مهندسی طرح ها در مقایسه با یکدیگر و نشانگر اهمیت نسبی بعضی از پروژه ها خواهد بود. در این جا بعضی از اطلاعات در دست از مأخذهای مختلف نقل می شود، هرچند نمی توان ادعا نمود که حق مطلب در مورد کلیه رکوردهای زمانی با ابعادی بیان شده است.

قدیمی ترین سد دنیا

احتمالاً «هلوان[۴]» در مصر است که بین سال های ۲۷۵۰ و ۲۹۵۰ قبل از میلاد (۵۰۰۰ سال قبل) با طول ۱۱۵ متر و ارتفاع ۱۲ متر ساخته شده است. بضی از مورخین اولین سدی را که در تاریخ ثبت شده است مربوط به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد با طول ۴۷۵ متر و عرض ۱۵ متر می دانند که ۴۵۰۰ سال از آن بهره برداری می شده است. همچنین سدی به طول ۲/۳ کیلومتر و ۳۶ متر ارتفاع و ۱۵ متر عرض در یمن ساخته شده بوده است که آن را مربوط به ۱۷۰۰ سال قبل از میلاد می دانند و در قرن سوم میلادی بر اثر سیلاب منهدم گردیده است.[۵] سد داریوش روی رودخانه کر که عمر آن بیش۲۵۰۰ سال است، و سد بهمن شیر دارای عمری بیش از ۲۰۰۰ سال و بند میزان در شوشتر با عمر ۱۷۰۰ سال و بند امیر روی رودخانه کر که ۱۰۰۰ سال عمر دارد و هنوز در حال بهره برداری است از بندها یا سدهای باستانی محسوب می گردند.

حجیم ترین سد دنیا

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

احتمالاً پر حجم ترین سد تا سال ۱۹۷۳ یک سد خاکی[۶] است در آریزونای امریکا که ارتفاع آن ۳۳ متر، طول ۸۵/۱۰ کیلومتر و حجم مصالح آن ۸ ۱۰*۱/۲ متر مکعب است.

بزرگترین سد بتنی

آشنایی با سدها و سد سازی

آشنایی با سدها و سد سازی

در واقع سازه بتنی، سد «گراند کولی[۷]» روی رودخانه کلمبیا در واشینگتون است. طول تاج آن ۱۳۹۱ متر و ارتفاع آن ۱۸۳ متر، حجم آن ۰۵/۸ میلیون متر مکعب و وزن آن ۶/۲۱ میلیون تن است. نیروگاه آن توانایی تولید ۹۷۸۰ مگاوات را دارد. مطالعه این سد در ۱۹۳۳ شروع شده در مارچ ۱۹۴۱ ساخت آن آغاز گردیده و در ۱۹۴۲ پایان یافته است. هزینه احداث آن ۵۶ میلیون دلار گزارش شده است.

بلندترین سد بتنی دنیا

سد «گرانه دیکسن[۸]» در کشور سوئیس است که با ارتفاع ۲۸۵۴ متر و طول ۶۷۰ متر در سپتامبر ۱۹۶۱ ساخته شد. هزینه این سد ۳۷۲ میلیون دلار، و حجم آن ۹/۵ میلیون متر مکعب گزارش شده است.

بلندترین سد خاکی دنیا

سد خاکی «نورک[۹]» در روسیه با بلندی ۳۰۰ متر و با طول تقریبا ۷۳۰ متر و حجم ۸/۵۳ میلیون متر مکعب بلندترین سد خاکی دنیا تا تاریخ ۱۹۸۰ بوده است (شروع ساخت سد ۱۹۶۱و اتمام آن ۱۹۷۹ بوده است) البته سد دیگری از نوع خاکی با ارتفاع ۳۳۵ متر در کشور روسیه در دست اقدام و مطالعه بوده است که ممکن است تاکنون احداث شده باشد.

حجم سد خاکی «نورک» تقریباً ۱۰ برابر حجم سد «گرانددیکسن» است در صورتی که ارتفاع آن فقط ۱۰ درصد بیشتر و طول آن فقط ۵% بیشتر از آن است.

طولانی ترین سد دنیا

طویلترین سد دنیا به نام «کی‌یف»[۱۰] با ارتفاع ۲۰ متر و طول ۵۴ کیلومتر در کشور روسیه در سال ۱۹۶۴ تکمیل گردید. همچنین ساخت سدی به طول ۹۹ کیلومتر با ارتفاع متوسط در کشور چین گزارش شده است که ساخت آن در قرن ۱۷ بوده است.

طولانی ترین بند دریایی[۱۱] با طول ۳/۳۲ کیلومتر و ارتفاع ۶/۷ متر در شمال هلند قرار دارد.

 

 

 

 

 

از اینکه بروزکد را انتخاب کرده اید سپاس گذاریم . ما را از نظرات خود محروم نفرمایید.



موضوعات :
مجله ها

درباره نویسنده

سعید فکر آزاد هستم فارق التحصیل کارشناسی مهندسی تکنولوژی عمران-عمران، طراح و علاقه مند به نوشتن در مورد معماری و تکنولوژی. نرم افزار های مورد تسلط: autocad, 3dmax,

سعید فکر آزاد 152 نوشته در بروزکد | مرجع آموزش معماری دارد . مشاهده تمام نوشته های

دیدگاه ها


پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هجده − 12 =