بخشی از مقاله
چگونگي رفتار سدهاي مخزني عظيم هنگام وقوع زلزله وخسارتهاي ناشي از زلزله
بنام خدا
چكيده:
اين متن به بررسي مقاومت سدهاي مخزني بزرگ هنگام وقوع زلزله مي پردازد . گر چه سدهاي مخزني بسيار قديمي هستند ولي خسارتهاي وارده مربوط به سالهاي اخير مي باشد ما به بررسي رفتار سدهايي با ارتفاع 15 متر هنگام وقوع زلزله مي پردازيم ، حقيقت اين است كه سدهايي كه طبق طرح تكنولوژي جديد ساخته شده اند تنها خسارت بسيا ركمي د رژاپن ديده اند واين نشانگر اين است كه در برابر زلزله مقاومند روشهاي جديد ابداعي براي بررسي مقاومت در برابر زلزله بسيار سودمند مي باشند ( مهندسي خاك )
1- معرفي :
حدود صدهزار سدمخزني در ژاپن وجود دارد . اكثر آنها طي زلزله هاي اخير آسب ديده اند اين متن رفتار سدهايي را كه حداقل 15 متر ارتفاع دارند توضيح مي دهد سدهايي كه در سال 1872 و 438 سد مخزني كه قبل از 1868 ساخته شده اند ( در دوران ادو )
سد سانوكي كه در سال 1952 ساخته شد يكي از سدهايي است كه با تكنولوژي جديد ساخته شده اند در ژاپن روشهاي استاندارد طراحي سدهاي از سال 1953 شروع شد . سدهاي مخزني كه حداقل 15 متر ارتفاع دارند از سال 1953 به بعد ساخته شدند و بعنوان سدهايي اطلاق مي شوند كه داراي خصوصيات جديد تكنولوژي مي باشند و آنهايي كه قبل از سال 1953 ساخته شده اند و احتمالا سدهاي خاكي ناميده مي شوند هر چند بعد از سال 1953 ودهه 70 نيز سدهايي ساخته شده اند كه بالاي 15 متر ارتفاع دارند همچنين به اين سدها نيز در اين متن سد خاكي گفته مي شود .
2- رفتار سدهاي مخزني بزرگ در برابر زلزله
صدمات وارده به سدهايي كه قبل از سال 1953 ساخته حداقل 15متر ارتفاع دارند در جدول شماره 1 نشان داده شده است كه جدول شماره 2خسارات وارده به سدهاي مدرني كه بعد از سال 1953 ساخته شده اند نشان مي دهد اين اطلاعات در موردزلزله هايي است كه در نزديكي اين سدها اتفاق افتاده است جداول نشان مي دهند سدهايي كه به شدت مورد آسيب قرار گرفته اند اكثر از سدهاي قديمي بوده اند هر چند بعضي از سدهاي جديد نيز از اين قاعده مستثني نيستند .
زلزله اكيتاكن نانتيبو ( 1970 و شدت 65) خساراتي به سد آي نونو كه در سال 1961 ساخته شده و 41 متر ارتفاع داشت وارد كرد لرزه نگاري كه در نزديكي سد براي بررسي امواج زلزله كار گذاشته شده بود نتوانست امواج واقعي زلزله را ثبت كند در واقع امواجي كوتاهتر از شدت واقعي زلزله را ثبت كرد )
از اطلاعات بدست آمده در فاصله 15 كيلومتري مركز زلزله مشخص شد ، حداكثر شدت امواجي كه به دستگاه رسيده حدود 150 گال بوده است زلزله باعث شد تركهاي بلندي به ضخامت 5تا 25 سانتيمتر وارتفاع 40 متر در بدنه سد بوجود آيد . امواج زلزله نيهون كاي چوبو كه درسد ناميوكا در 146 كيلومتري از مركز زلزله ثبت شده بود نشان داد كه حداكثر شدت زلزله 94 گال وعكس العمل شتاب در كناره سد 223 كال بوده وهمچنين آسيب ديدگي جزئي بوده است .
زلزله ناگانو كن سيبو باعث وارد شدن خساراتي جزئي به سد ماكيو شد كه بسيار به مركز زلزله نزديك بود سد از نوع مخزني با هسته سنگي بود كه 105 متر ارتفاع داشته ودر سال 1961 تكميل شد لرزه نگارهايي كه مي توانستند مواجي بالاتر از 300 گال را ثبت كنند در كناره و پي سد كار گذاشته شده بود ولي شدت امواج زلزله از اين مقدار بالاتر رفته وبه 500 تا 600 گال رسيد . زلزله بعضي از صخره ها را در قسمت كناره سد جابجا كرد ولي صدمه جدي به سد وارد نشد . تحقيقات بعد از زلزله نشان داد كه تركهايي كه در بدنه بوجود آمده به هسته نرسيده است سد با چگالي 15 و حداقل ضريب اطمينان 1.40 طراحي شده بود .
زلزله چيباكن توهواوكي صدماتي جزيي به سد ناگارا زد سدي كه 52متر ارتفاع داشته ودر سال 1985 تكميل شده واز مركز زلزله 29 كيلومتر فاصله داشت حداكثر شتاب در پي 262 گال ودر بدنه سد 369 گال بود . زلزله باعث پيدايش تركهايي حدود 2 سانتي متر در بدنه گرديد .
زلزله هوكايدو نانسي اوكي به سد نيواي كومين كه يك سد خاكي ساخته طبق يك روش جديد در سال 1920 بود خساراتي وارد كرد . همانطور كه در شكل 1 نشان داده شده است يك تفاوت سطحي 15 تا 2 متري در قسمت بالاي رود در كناره بوجود آمده است سد ماكوماناي كه از سد نيواي كومين به مركز زلزله نزديكتر بود يك شتاب افقي حدود 180 گال داشت . ولي ما شاهد تغييرات بسيار كمي مي باشيم زلزله هايوگوكن نانبو خسارات كمي به سد توكيوا درجزاير آواجي زد بررسي ها و جزييات دقسق بعد از زلزله نشان دادند كه تركها به هسته نرسيده اند سدبا بريدن تركها و پر كردن آنها با خاك باز سازي گرديد درشكل ظاهري سد اوتاني كه آن هم به مركز زلزله نزديك بودتغيير زيادي مشاهده نمي گردد.
درسد مي نو گاوا به ارتفاع 47 متر حداكثر شتاب 127 گال ودر سد گون گن به ارتفاع 33متر حداكثر شتاب 103 گال را در پي مشاهده مي كنيم با اين حال هيچكدام صدمه نديده اند ارتفاع خسارات وارده وهمچنين شتاب افقي در پي را براي سدهاي مخزني كه قبل از سال 1953 در ژاپن ساخته شده اند را نشان مي دهنداين شتاب افقي توسط فرمول ايواساكي محاسبه گرديده است .
به اين علت كه طرح استانداردي قبل از سال 1953 وجود نداشت پيش زمينه هايي حتي به كلي متفاوت با بعد از 1953 بوجود آمد . سدهاي مخزني ساخته شده بعد از سال 1953 كمتر مورد صدمه قرا رگرفته اند بعضي از سدهايي كه قبل از سال 1953 ساخته شده اند به سختي آسيب ديده اند گرچه فقط يكي از آن سدها بكلي منهدم شد آثار همچنين شامل اندازه ها و حداكثر شتاب مي باشد كه حدود 600 كال است سدهايي كه در ژاپن بر طبق متد جديد ساخته شده اند بايد بتوانند در برابر چنين شدت زلزله اي مقاومت داشته باشند تاريخچه حركت زمين درمكانهاي سدنشان مي دهد كه حداكثر شتاب در پي حدود 500 تا 600 گال است كه بسيار بيشتر از چگالي لرزه گير بكار رفته در طرح زلزله مي باشد .
سدهايي كه طبق طرحهاي استانداردبعد از سال 1953 ساخته شده اند زلزله هايي باشدت بالا آسيب كمي ديده اند . تنها سدهايي كه مورد آسيب قرارگرفته اند وبيش از 15متر ارتفاع داشته اند سدهايي خاكي بودند كه با روشهاي اوليه ساخته شده اند اين نشان مي دهد كه طرحهاي جديد كار ايي بسيار بالايي دارند .
3- رفتار سدهاي مخزني در طول زلزله در ساير مناطق جهان :
اطلاعايت پايه از طراحي سدهاي مخزني بدست آورده ايم اين اطلاعات پايه مختص سدهايي است كه 15 متر ارتفاع دارند ولي شامل سدهاي كوتاه تري كه دركاليفرنيا است نيز مي شود چون كاليفرنيا داراي 1212 مخزن است كه حداقل 7.2 متر ارتفاع دارند و 617000 در مقياس پوند قابليت ذخيره سازي دارند وهمچنين داراي سدهايي كوتاهتر از 15 متر است بيشتر خسارات به سدهاي خاكي وارد مي گردد وهيچ گونه خسارات جدي كه باعث از دست دادن توانايي ذخيره سازي آبدر سدهاي مخزني هيدروليكي مي شود مشاهده نشده ( به غير از يك مورد )
خسارات وارده به سد ها طبق آمار زير طبقه بندي مي شود باران سنگين و زلزله طبق طبقه بندي ICOLD خسارات وارده توسط سيل و باران 126 درصد وزلزله 29 درصد مي باشد شكل 6 تمام خسارات مستقيم وارد شده بد سدها را نشان مي دهد .
بقيه اين متن خسارات جدي وارده به سدها را در جهان نشان مي دهد در امريكا زلزله سانتا بار بارا باعث انهدام سد شفيلد شد اين سد 11 متري بخار فشا در پايين سد وبخاطر اينكه قسمتهاي پاييني به خوبي پر نشده بود از بين رفت زلزله سنت فرناند ودر سال 1971 خسارات شديدي به سدهاي 43 و 25 متري سنت فرناندو وزد اين دو سد كه به روش مخزني هيدروليكي ساخته شده بودند با يك فشار آب ناشي از زلزله نابود شدند .
زلزله لوماپريتا در سال 1971 خساراتي جزيي به 9 سد وارد كرد ولي هيچكدام را خراب نكرد با وجود مشاهده شتاب حداكثر 452 گال وحداكثر شتاب برگشتي 1000 گال دربدنه ياكناره در سد لگز ينگتون اين سدخساراتي جدي نديده است در 16 جولاي 1990 زلزله اي بزرگ با شدت 7.8 درلوزون فيلي بين اتفاق افتاد و به سدهاي پانتابانگان به ارتفاع 197 متر و ماسيوي به ارتفاع 25 متر در نزديكي مركز زلزله خساراتي وارد كرد خسارات به سد اولي بسيار كم بود . ولي سد ماسيوي خسارات بيشتري را پذيرفته و قسمتهاي پاييني و بالايي آن از بين رفت اگر چه در قسمتهاي ابريز ونشت كننده سالم ماند طبق بررسيهاي انجام شده از مركز و مقياس زلزله بايدگفت كه زلزله حدود 300 تا 400 گال بوده است خسارات وارده وهمچنين شتاب در پي سدهاي ساير نقاط جهان را برطبق فرمول ريچر و گوتنبرگ نشان مي دهد.
حداكثر شتاب محاسبه شده در سدها حدود 1700 گال بوده است تمامي سدهاي خراب شده در اثر فشار آب ناشي از زلزله قبل از سال 1918 ساخته شده بودند سدهايي كه بعد از اين سال ساخته شده اند آسيب جزيي ديده اند . اگر چه اثر زلزله بر سدهاي مخزني بر مبناي حداكثر شتاب اندازه گيري نمي شود ولي مي توان گفت كه زلزله هايي حدود 700 گال تاثيري جدي بر روي سدهاي مدرن نمي گذارند تمامي سدهاي خسارت ديده قبل از سال 1953 ساخته شده اند .
a
