بخشی از مقاله
« سدهای لاستیکی »
چکیده
نحوه کار و سهولت اجرا و بهره برداری از سدهای لاستیکی ، آنها را مناسب برای جایگزینی برخی سدهای کوتاه می سازد . این سدها با توجه به طراحی سریع ، سهولت نصب و بهره – برداری ، هزینه اندک اجرای طرح ، مدت زمان کوتاه اجرا ، انعطاف پذیری قابل توجه آن در مقابل عوامل خارجی ، امکان تغییر شکل و سبکی می توانند در بسیاری از طرح های آبی کشور بویژه در نواحی ساحلی شمالی و جنوبی که با مشکلات متعدد آبی از جمله کمبود آب کشاورزی و سیلابهای فصلی روبرو هستند ، مناسب واقع شوند .
این سدها که از یک تیوپ بزرگ و حجیم تشکیل شده اند بر روی یک بستر بتنی نصب و بوسیله
آب یا هوا پر می شوند. اتصال بدنه پلاستیکی به بستر بتنی با استفاده از مهارهای فولادی صورت می پذیرد .
از دیگر مولفه های مهم و کاربردی یک سد لاستیکی کنترل ساده آن است که برای تنظیم تعادل
فشار درون تیوپ ، اجرای فرمان تخلیه و یا پر کردن آن در نظر گرفته شده و عملا کنترلکارایی سد را بر عهده دارند .
کاربرد این سدها متنوع بوده و می توان از اثرات آنها در افزایش حجم ذخیره سازی سدهای بزرگ ، استفاده از آنها بجای دریچه های فولادی ، کاهش فرسایش رودخانه ها ، کنترل سیلاب به عنوان بندهای انحرافی ، ساخت حوضچه های پرورش آبزیان و ... نام برد .
مقدمه
از آن جایی که تامین آب همواره نیاز اساسی بشر می باشد ، لذا مهار سیلابها و آبهای جاری از طریق احداث سد از کارهای اساسی و زیر بنایی برای نیل به خود کفایی کشور بوده است.
در حال حاضر یکی از جدیدترین مصالحی که در ساخت سازه های آبی در طی چندین سال اخیر
به خدمت گرفته شده لاستیک است که به طور گسترده ای در ساخت بندها یا سدهای کوتاه مورد
استفاده قرار می گیرد .
بطور کلی در سازه های هیدرولیکی انتظار انجام یک کار خاص مد نظر بوده ، ولی این بدان معنا نیست که تنها یک طرح منحصر به فرد بتواند آن کار را انجام دهد و در این طرحها می تواند جایگزینی صورت بپذیرد ، از جمله می توان از طرح استفاده از سدهای لاستیکی
به جای سدهای
کوتاه نام برد .
لاستیک بدنه این سدها با توجه به شرایط وکارکرد آنها دارای خواص مقاومت آبی ،جوی ،کششی
پارگی ، ساییدگی و ضربه ای می باشند .
تیوپ این سدها قابلیت ترمیمی داشته و تعمیرات آن به سهولت انجام می شود .عمر مفید این سدها 20 تا 30 سال است و در صورت از بین رفتن لاستیک قابلیت تعویض داشته که بدین نحو میتوان عمر مفید آنرا افزایش داد .
تكنولوژي نسبتاً جديدي كه براي مهار آبهاي سطحي به كار گرفته شده است تكنولوژي ساخت سدهاي لاستيكي مي باشد . قبل از اين نوع سدها براي مهار و هدايت آب به سوي زمينهاي وسيع و آبروها ، از دريچه هاي فولادي و تخته هاي چوبي استفاده مي شد كه در جلوي دريچه ها قرار مي گرفت تا آب با فشار بيشتري جريان داشته باشد . در اين كار نيز به نيروي انساني نياز بود و اگر در باز كردن اين دريچه ها تأخيري روي مي داد سيل ايجاد مي شد و دريچه را با خود مي برد ايدة استفاده از سدهاي لاستيكي اولين بار در سال 1950 توسط «ايمبرسون» مطرح شد . در سال 1965 اولين سد لاستيكي بادي در ژاپن براي ذخيره سازي آب به بهره برداري رسيد .
هم اكنون در حدود 100 سد لاستيكي در آمريكاي شمالي ، بيش از 1000 سد لاستيكي در ژاپن و خاور دور ، و در مجموع 2600 سد در نقاط مختلف جهان به طور موفقيت آميز در دست بهره برداري ميباشند.
كاربرد ها و مزاياي سدهاي لاستيكي
كنترل سيلابها و تنظيم جريان رودخانه :
اين كار نوسط دستگاههاي الكترونيكي در اتاق كنترل و به طور خودكار انجام مي گيرد . پايي آمدن رقوم سطح آب از يك سطح مشخص به معناي پايان سيلاب است ، كه در اين صورت دستگاه الكترونيكي كنترل ، دستور افراشتن سد را اعلام مي دارد كه با اين اعلام كمپرسور هوا به كار افتاده و سد را باد ميكند .
كنترل رسوب رودخانه :
از آن جا كه سكوي بتني محل استقرار سد لاستيكي ، در كف رودخانه و هم تراز با بستر آن كار گذاشته مي شود ، در هنگام خواباندن سد ، شرايط رودخانه مانند شرايط قبل از احداث سد لاستيكي است . اين ويژگي باعث مي شود كه پشت سدهاي لاستيكي را رسوب پر نكند ، زيرا در هنگام وقوع سيل كه بيشترين بار رسوب گذاري رودخانه است ، سد به صورت اتوماتيك به حالت خوابيده در مي آيد و رودخانه شرايط طبيعي پيدا مي كند .
موارد استفاده از سدهاي لاستيكي :
1. كنترل سد و حفاظت ساحلي در برابر فرسايش .
2. نصب بر روي بندها و سدها به منظور افزايش ارتفاع آنها و كمك به توليد برق .
3. كاهش آلودگي آب .
4. افزايش ظرفيت ذخيرة سدها .
5. مسائل تفريحي از قبيل شنا ، قايق راني ، ...
6. جلوگيري از نفوذ آب شور دريا به هنگام مد به ساحل .
7-.....
مزاياي اقتصادي سدهاي لاستيكي نسبت به موارد جايگزي
از جمله مزاياي اقتصادي اين سد ها نسبت به موارد جايگزين شده عبارتند از :
1. سدهاي لاستيكي به فونداسيون پيچيده اي نياز ندارند .
2. اين سد ها مي توانند تا دهانه اي به طول 100 متر اجرا شوند .
3. اين سدها به حداقل حفاظت و نگهداري نياز دارند . قسمت عمدة تعميرات مربوط به سيستمهاي مكانيكي سد مي باشد . تعمير و نگهداري بدنة سد نيز شباهت بسياري به تعمير لاستيك اتومبيل دارد و در صورت سوراخ شدن بدنة سد آن را مانند لاستيك اتومبيل پنچر گيري مي كنند .
4. انعطاف پذيري سد در مقابل زلزله .
5. نصب و ساختن بسيار سريع .
اجراي سدهاي لاستيكي :
سدهاي لاستيكي از يك تيوپ هوا كه به يك بستر متصل مي شود تشكيل شده است ، انواع قديم سدهاي لاستيكي FABRI DAM ناميده مي شد كه به در آنها مخلوط آب و هوا براي متورم كردن تيوپ استفاده مي شد ، در حال حاضر از سدهايي به نام INFLATABLE DAM استفاده مي گردد يعني سدهايي كه قابل باد شدن مي باشند .
ساختمان سدهاي لاستيكي را مي توان متشكل از سه بخش دانست :
1. بدنة سد ( RUBBER DAM BODY )
2. بستر سد و تجهيزات مهار
3. سيستم كنترل و بهره برداري
بدنه سد :
بدنه سد پيشرفته تيرن جز تشكيل دهندة سد لاستيكي مي باشد كه تركيبي از لاستيك و الياف تقويت كننده بوده و به صورت ورق توليد مي گردد . ورقه هاي لاستيكي در طولهاي مورد نياز به عرض 1 متر الي 2 متر توليد مي گردد كه از اتصال آنها به يكديگر به صورت عرضي بدنة سد به صورت يكپارچه توليد مي شود .
براي حفاظت بدنه در برابر عوامل جوي و همچنين اجسام معلق در آب از مواد مختلفي براي مقاومكردن بدنه استفاده مي شود از جمله كلروپرن
( CR ) و اتيلن پروپيلن مونومد ( EPDM ) كه هر دو ماده مقاومت بالايي در برابر عوامل جوي و تغييرات گستردة درجه حرارت محيط دارند كه اين نوع مواد از فيبرهاي سخت كه تحت فشار و حرارت زياد قرار مي گيرند تشكيل مي گردد .
بستر سد و تجهيزات مهار :
بستر سد عموماً در كف به صورت سطح و در دو طرف به صورت شيب دار ساخته مي شود . لوله هايي كه در پر وخالي كردن آب يا هوا به كار مي روند عمدتاً در بستر كار گذاشته مي شوند . بدنة لاستيكي سد به وسيله لوله و ميله در محل نگه داشته و توسط پيچ مهار ، نصب مي گردد . با تزريق رزين پلياستر در محل ، اين قسمت سخت و محكم مي شود . بخش بيروني پيچهاي مهار پس از عبور از سوراخهاي تعبيه شده در بدنة سد لاستيكي توسط مهره و واشر به بستر محكم مي گردد . ارتفاع اين پيچ و مهره ها پس از بستن سد لاستيكي بايستي پايين تر از سطح كف بستر رودخانه باشد تا از تجمع گل و لاي هنگامي كه سد خالي است جلوگيري به عمل آيد .
نصب بدنة سد به بستر به دو روش سيستم مهاريك رديفي و سيستم مهار دو رديفي صورت مي گيرد . مزيت سيستم مهار دو رديفي اين است كه هر چه فاصلة دو رديف بيشتر باشد تأثير تغييرات ارتفاع سد با نوسانات سطح آب به حداقل مي رسد .
اتاق كنترل :
ابعاد يك اتاق كنترل استاندارد در حدود 10 مترمربع مي باشد ، اتاق كنترل شامل يك قاب كنترل و يك كمپرسور هوا مي باشد .
دلايل انتخاب هوا به جاي آب براي متورم كردن سدهاي لاستيكي :
انتخاب هوا به جاي آب به چند دليل زير مي باشد :
1. دسترسي به هواي تميز با حجم زياد خيلي راحت تر از دسترسي به آب تميز با حجم زياد است .2. از لحاظ اقتصادي هزينة پركردن سدهاي لاستيكي با هوا خيلي كمتر از هزينة پركردن با آب ميباشد .
3. لوله هاي حامل آب جهت پر كردن سد اغلب به خاطر در بر داشتن آب حاوي رسوب مبتلا به گرفتگي شده و مشكلات تعميري را بوجود مي اورد.
4. سدهاي پر شده از آب به يك سيستم لوله كشي خيلي پيچي
ده و لوله هاي قطور احتياج دارند و براي پر كردن يك سد در هنگام نبودن آب اغلب به يك مخزن نگهداري آب در حاشيه آن نياز است.
5. از لحاظ عملي هوا زمان خيلي كمتري از آب براي آهسته بلند كردن يك سد لاستيكي نياز دارد.
6. سدهاي پر شده از آب در يك هواي سرد ممكن است دچار يخ زدگي شود .
7. هزينة ساخت فونداسيون سدي كه از آب پر شده نسبت به سدي كه از هوا پر شده بيشتر است . علاوه بر اين از نظر سازه اي پي سد آبي از لحاظ استحكام به دليل تحمل وزن عظيمي از آب روي خود از پي سد بادي حجيم تر است .
برخي از مشكلات سدهاي لاستيكي :
1. آسيب ديدگي بدنة سد در هنگام خالي كردن باد بدنه .
2. برخورد اجسام بزرگ و نوك تيز كه موجب آسيب به بدنه مي شود .
3. فرار و خروج هوا : به هنگام خالي كردن باد بدنة سد ممكن است اجسام نوك تيز ايجاد پنچري نمايند و نيز هنگام سيلاب در اثر برخورد اجسام بزرگ مانند تنه درخت و ... با بدنه سد در آن خراشيدگي يا سوراخ ايجاد شود .
از ویژیگیهای مهم و بسیار کارآمد سدهای لاستیکی قابلیت تغییر شکل آنها است که بر اساس عبور جریان از محل احداث سد در هنگام بهره برداری این تغییرات می تواند انجام گیرد . در کل باید گفت یک سد لاستیکی می تواند در دو حالت قرار گیرد :
1 – کاملا بر روی یک بستر بتنی خوابیده و امکان عبور جریان را بدون هیچگونه مانعی فراهم
نماید .
2 – بطور کاملا ایستاده بصورت مانعی در برابر عبور جریان باشد و یا اجازه عبورآب بصورت
سرریز را تامین کند .
کارایی این سدها تحت کنترل سیستمهای اتوماتیک و دستی است که به پشتوانه یکدیگر در نظر
گرفته شده اند . از مزایای این سدها سهولت نصب و بهره برداری از
آنهاست که علاوه بر مدت
زمان کوتاه اجرای طرح ، بهره برداری آن نیز بسیار آسان بوده به نحوی که علاوه بر در نظر گرفتن سیستمهای کاملا اتوماتیک جهت کنترل فشار داخلی آن ، یک سیستم کنترل مکانیکی با کارایی بسیار ساده نیز در سیستم کنترل آن قرار گرفته تا از آسیب رسانی به سد جلوگیری شود.
لازم به ذکر است که گاهی اوقات رقوم تراز سطح بستر بتنی را ازدو صورت انجام می شود :
1 – اتصال یک ردیفه
2 – اتصال دو ردیفه
در اتصال یک ردیفه دو لبه لاستیک رویهم قرار گرفته و به بستر بتنی مهار می شوند ، این اتصال
شامل یک صفحه فلزی مدفون در بتن ، پیچهای قرار گرفته در بتن و در نهایت یک صفحه نگهدارنده که بر روی بدنه لاستیکی قرار می گیرد می باشد که برای تنظیم آب بندی لاستیک از
مهره های مربوطه بر روی صفحات نگهدارنده استفاده می شود .
در اتصال دو ردیفه نیز روش نصب به همان صورت است با این تفاوت که دو لبه بدنه لاستیکی به
طور مجزا با فاصله مشخصی از یکدیگر قرار می گیرند . مهارهای بکار رفته از جنس آهن گالوانیزه گرم با فولاد ضد زنگ است . این مهارها باید در مقابل نیروهای کششی کاملا مقاوم بوده و بتوانند در برابرحداکثر نیروهای طرح به خوبی ایستادگی کنند .معمولا ضریب اطمینان صفحه های مهاری 2 تا 3 انتخاب می شود .
از جمله مواردی که در طراحی این سدها نیازمند بررسی است طرح استفاده از نرم افزار مناسب
برای طراحی زاویه فراگیری بدنه لاستیکی در دیواره ها در جهت کاهش میزان چروکیدگی بده لاستیکی در مجاورت دیواره های شیبدار و افزایش طول عمر مفید این سدهاست . از دیگر موارد می توان به گزینه های زیر اشاره کرد :
1 – استفاده از میلگردهای آجدار برای ساخت بولتها در جهت افزایش درگیری در بتن و رسیدن
به مقاومت کششی بیشتر
2 – طرح تبدیل طول صفحات نگهدارنده از 2 متر به 1 متر برای سهولت حمل و نقل و تسریع
عملیات نصب و همچنین کاهش انحنای این صفحات در حین فرآیند جوشکاری
3 – استفاده از شیتهای لاستیکی محافظ بر روی صفحات نگهدارنده برای جلوگیری از زخمی
شدن و آسیب بدنه اصلی سد
4 – استفاده از لوله های توزیع هوا در سدهای بادی در جهت توزیع یکنواخت تر جریان هوا در
شرایط پر و خالی شدن بدنه اصلی سد
5 – طرح استفاده از اتصالات آکاردئونی در سیستم لوله کشی ( ورود و خروج هوا درسیستم
های بادی ) در مناطق دارای درز انبساط
پس از طراحی و ساخت یک سد لاستیکی نوبت بهره برداری و نگهداری از آن خواهد شد که این
مطلب خود از عوامل موثر در طول عمر یک سد خواهد بود .تجارب موفق و ناموفق استفاده
از سدهای لاستیکی نشان می دهد که نامناسب بودن روش بهره بر
داری موجب کاهش عمر
اقتصادی طرح می شود . در این راستا می توان اذعان داشت زمینه های نگهداری از این سدها
شامل انجام بازرسی های ماهانه توسط اشخاص متخصص ، باتجربه و کارآزموده می باشد که
به بررسی مشکلات احتمالی می پردازند .
در کل می توان گفت در کشورهایی که در امر بهره برداری دقت و هوشیاری به خرج می دهند
و از افراد دارای صلاحیت برای نگهداری و تعمیر سدهای لاستیکی استفاده می شود ، عمراین
قبیل سدها بسیار طولانی و در کشورهایی که در امر بهره برداری چندان مراقبتی نمی کنند معمولا عمر این سدها کوتاه خواهد بود .
لازم به ذکر است بهره برداری و استفاده از این سدها بسیار ساده بوده و با آموزش به یک نفر انجام می شود اما چنانچه فرد آموزش دیده ای این کاررا نپذیرد عواملی مانند اشتباه در میزان فشار مناسب سد ، ارتفاع ایستادگی آن در مقابل جریانها و افزایش بیش از اندازه و غیر مجاز ارتفاع آب در بالادست می تواند منجر به آسیب لاستیک سد شود . در پاره ای از موارد نیز شلیک گلوله یا عدم فرهنگ سازی برای افراد عام می تواند باعث ایجاد خسارت و مشکلاتی برای این سدها شود . بنابراین در زمینه بهره برداری این سدها بهتر آن است که این عمل به یک شرکت یا سازمان دارای صلاحیت واگذار شود تا از مشکلات احتمالی تا حد امکان جلوگیری شود . از طرفی با توجه به حساسیت استفاده ازاین سدها برای کشاورزان در فصول کم آبی باید نگهداری از آنان به گونه ای صورت بپذیرد که در این مقع زمانی کوچکترین مشکلی در بهره برداری از آن پیش نیاید و موجبات اعتراض کشاورزان را فراهم نشود .
در کل استفاده از سدهای لاستیکی می تواند دستاوردهای جدیدی در زمینه های مختلف داشته
باشد که از جمله آنان می توان به صورت مختصر به موارد زیر اشاره کر
د .
* با توجه به این مطلب که سازه های صلب از جمله بندهای بتنی و خاکی و ... بدلیل عدم تغییر -
شکل در مقابل جریان رودخانه مانع ایجاد کرده و باعث غرقابی اراضی و زمینهای کشاورزی ،
فرسایش خاک و خسارت به اهالی منطقه و گاهی خسارت به سد شوند بهتر است از طرح جایگزینی با سدهای لاستیکی در مناطقی که با خطر طغیان احتمالی
و غیر عادی مواجه هستند یا می توانند در معرض جریانهای سیلابهای فصلی و ناگهانی قرار گیرند ، استفاده شود . چرا که با توجه به مکانیزم عملکرد این سدها در حین وقوع سیلاب و افزایش فشار و در نتیجه آن برهم خوردن فشار تعادلی داخل تیوب این نوع سدها تغییر شکل داده و بر روی بستر بتنی بصورت کاملا خوابیده قرار گرفته و اجازه عبور جریان را بدون هیچ مانعی از محل عبور سد می دهند .
* افزایش ارتفاع سدهای مخزنی جهت افزایش حجم ذخیره سازی آنها
* نقش آنان در بالاتر بردن سطح تراز آب رودخانه ها
* این نوع سدها می توانند بصورت مانعی بر عبور جریان بوده و در منطقه بالادست میزان آب مورد نیاز برای مصارف مختلف را تامین کند از جمله :
1 – تامین آب مورد نیاز کشاورزان و کاهش هزینه پمپاژ
2 – تامین آب مورد نیاز افزایش آبخور قایقها و کشتیها
3 – استفاده در جهت طرحهای تغذیه مصنوعی و یا مصارف آبخیزداری
* جهت جلوگیری از به هدر رفتن آب و فرسایش رودخانه ها در مسیر عبور جریان می توان با
استفاده از این سدها دبی پایه رودخانه ها را ذخیره کرد .
* نقش سد لاستیکی در جلوگیری از تداخل آبهای شور و شیرین در رودخانه های منتهای به دریا
* استفاده از سدهای لاستیکی به عنوان بندهای انحراف در تامین آب کشاورزی
* استفاده از بندهای کوتاه لاستیک در حوضچه های پرورش ماهی و میگو
* استفاده در جهت زیبا سازی چهره شهرها و ایجاد جاذبه توریستی
با توجه به امکان تولید بدنه اصلی این سدها و سیستم هیدرومکانیکال آنها در کارخانه نیاز به مصالح کمتری است که این امر احداث این سدها را در مناطق مختلف امکان پذیر می سازد .
همچنین در این سدها محدودیتی از نظر طول در تاج وجود ندارد و تا طول 150 متر در یک دهانه امکان تولید و نصب دارد و در طولهای بیشتر می توان از چند دهانه کردن عرض رودخانه ها استفاده کرد . ارتفاع قابل اجرای این سدها از 8. تا 6 متر بوده که برای ارتفاع های بشتر می توان از افزایش سطح تراز بستر بتنی استفاده کرد .
نتیجه گیری :
با توجه به مطالب عنوان شده در بالا و خواص و کارایی سدهای لاستیکی و همچنین سازگاری با محیط ، سادگی طراحی ، کوتاه بودن زمان طرح و ساخت ایت کاهش هزینه های اجرایی امید آن
است که جهت صرفه جویی اقتصادی و حل برخی مشکلات سازه های هیدرولیکی استفاده از این
سدها در طرح های آبی کوچک و بزرگ کشور به نحو شایسته انجام پذیرد .
منبع : سایتهای اینترنتی مربوط به سد
