بخشی از مقاله
چکیده :
مرزهای مهندسی سد با به کارگیری درسهای آموخته از طرحهای شکست خورده گسترش بسیاری یافته است . اغلب مسائل قابل انتساب به علتهای ساده و غالبا مربوط به ارزیابی غلط کیفیت و کمیت پارامترهای پی سدها بوده است . نظر باینکه توانائی سازند های طبیعی در محل های احداث سد و مخزن ، برای نگهداری یا هدایت آب بسیار متفاوت می باشند ، هر ساختگاه سد ویژگیهای مختلفی دارد که توجه و بررسی خاطی را طلب می کند.
از مدتها قبل مهندسین زیادی آمار شکست و حوادث پیش آمده در سدهای مخزنی را برای ارتقاﺀ دانش صنعت سد سازی جمع آوری نموده تا این سازه های مسلم مفید را براساس بهره برداری مناسب از یافته های موجود ایمن تر طراحی نموده و یا این سازه ها مناسب تر ساخته شوند . از سالهای ١٩٧٤ تا ١٩٨٣ کمیسیون جهانی سدهای بزرگ اقدام به چاﭖ نشریاتی نموده که در مجموع سعی گردید تا در مطالعات مذکور به سئوالات زیر را پاسخ لازم داده شود :
١. پروسه های اصلی یا مکانیسم اصلی حوادث چه بوده اند ٢. براساس اطلاعات موجود در طول صد سال گذشته ، چه پیشرفت هائی در مجموع در رابطه با رعایت حفط ایمنی در طراحی و ساخت سدها حاصل گردیده است . لکن سئوالات دیگر بدون پاسخ مانده اند . بطور مثال آمار موجود نشاندهنده تعدد حوادث عمدتا در سدهای خاکی بوده اند ولی مشخص نگردید که علت ، بلحاظ آسیب پذیری بیشتر مصالح این نوع سدها بوده و یا واقعیت این است که تعداد این نوع سدها بیشتر از سایر انواع سدهاست ؟
طراحی صحیح سد مستلزم توجه به استعداد تخریب آب مهار نشده است . برای اطمینان از مهار قدرت آن ، آن را باید حذف یا محدود به معابر امن نمود . با احداث هر سد ، تعادل طبیعی در ساختگاه آن هم به هم می خورد و با آبگیری مخزن ، در تمام موانع تشکیل دهنده مخزن ، نفوذ آب رﮊیم جدیدی پیدا میکند . مشخصات مصالح سد و پی آن تغییر کرده و باعث تغییر در توانائیهای ساده می گردد . ظرفیت سازند طبیعی برای تحمل بارهای اضافه ای که بر آن وارد میشود ممکن است تا حد زیادی بر اثرات نفوذ آب ، از جمله فرسایش ،انحلال و فشارهای منفذی بستگی داشته باشد .
در این مقاله حتی المکان سعی گردید تا عوامل و فاکتورهای مؤثر شکست در انواع سدهای خاکی ، بتنی و سازه های جنبی این سدها مورد اشاره قرار گیرند و اثرات عواملی نظیر مصالح ساختمانی ، ارتفاع ، نوع سد ، نوع سهولت ، کهولت ، بهره برداری و نگهداری و طراحی سد که هر کدام و یا ترکیبی از آنها بنحوی در شکست پروﮊه ها دخالت دارند مورد اشاره قرار گیرند تا بدینوسیله طراحان ، سازندگان و بهره برداران از نتایج ارائه شده بتوانند اطلاعات مفیدی را در جهت بکارگیری آنها برای دستیابی به نتایج مفید بهره گیری نمایند . هر چند که آمار مورد بحث با کاستی هائی ارائه شده است ، لکن هدف ارائه مسائل اساسی مربوط به طرحهای ناموفق بوده تا بتوان توجه دست اندرکاران را در انجام امور محوله یاری نمود .
١- مقدمه
حدود ده هزار سد با ارتفاع بیش از ٣٠ متر بنا شده اند ، که اغلب توصیه های موجود ICOLD در رابطه با مبانی ، معیارهای و ضوابط مطالعات ، طراحی ،ساخت ، بهره برداری ، و نگهداری مربوط به این دسته از سدها می باشد . تعداد سدهای کمتر از ٣٠ متر - ١٠ تا ٣٠ متر - تا سال ١٩٩٥ که طبق تعریف ICOLD از گروه سدهای بزرگ محسوب می شوند. ٣٥٠٠٠ سد گزارش شده است مبانی طراحی ،ساخت و ... این گروه در بسیاری از کشورها با یکدیگر متفاوت بوده که براساس آمار موجود ، اغلب شکست ها مربوط به این گروه از سدها بوده است .
از ٤٥٠٠٠ سد بزرگ ، ٢٠٠٠ سد با ارتفاع بیشتر از ٦٠ متر و ٧٠٠٠ سد بین ٣٠ تا ٦٠ متر موجودند . از مجموع تعداد ٢٠٠٠ سد بلندتر از ٦٠ متر ، ٣٠ درصد آنها بتنی وزنی ،٢٠ درصد سد بتنی قوسی اند و بقیه از نوع سدهای خاکی که اغلب از نوع خاکی سنگریزه ای اند می باشند . ٩٠ درصد از کل سدها ،روی پی سنگی بنا شده اند و سدهای خیلی بلند عمدتا برای تولید انرﮊی ساخته شده و سرریز آنها از نوع دریچه دار می باشند . ٨٠ درصد از کل جمعیت سدهای بلند در کشورهای صنعتی بوده که در مجموع این سدها ١٥ درصد از کل جمعیت سدهای بلند را شامل می شوند .
مجموع تعداد ٢٠٠٠ سد بلندتر از ٦٠ متر ، نصف سرمایه گذاریهای انجام شده در این صنعت را شامل میشود که بطور تقریب بعد از سالهای ١٩٣٠ میلادی ، بروشهای مکانیزه و مشابه هم در تمام کشورها ساخته شده اند . از ٣٥٠٠٠ سد بزرگ کمتر از ٣٠ متر ، حدود ٩٠ درصد آنها از نوع خاکی اند . اغلب روی پی های سنگی ضعیف یا آبرفت بنا شده اند و دارای سرریز آزاد و بدون دریچه اند . ٢٥٠٠ تا از این سدها قبل از سالهای ١٩٣٠ میلادی و اغلب در کشورهای صنعتی ساخته شده اند ، از سالهای ١٩٣٠ به بعد - عمدتا بین شالهای ١٩٣٠ تا ١٩٨٠ میلادی - بیش از ٢٥٠٠٠ سد در کشورهای غیر صنعتی ساخته شده و عمدتا به روش های مکانیزه ساخته شده اند.
هدف اصلی این سدها عمدتا تامین آب کشاورزی بوده و قیمت آنها کمتر از ٥/١ میلیون دلار برآورد گردیده است . لذا برای مطالعات ، تحقیقات اکتشافی شناخت پی و مصالح ساخت ، کنترل کیفیت و بهسازی پی این سدها در مقایسه با سدهای بلندتر بودجه کافی تامین نشده و در عملیات ساخت و بهره برداری و نگهداری نیز نظارت مستقیم و کافی و تخصصی نیز خیلی ضعیف - برحسب شرایط حاکم در هر کشور - عمل گردیده است .
اگر چه این آمار کامل نمیباشد - شکست سدهای کشور چین و آمار سالهای بعد از ١٩٩٥ - در این مقاله منظور نشده است - لکن در مجموع ، شکست مجموعه سدها که حدود ٢ درصد کل سدهای موجود را نشان میدهند و رقم قابل ملاحظه ای از قربانی ها و افت سرمایه های ملی درکشورهای مختلف را در بر میگیرد . لازم به ذکر است که مجموع خسارات حاصل از شکست سدهای کوتاهتر از ٣٠ متر ١٠ برابر بیشتر از خسارات حاصل از سدهای بلندتر گزارش شده است .
نویسنده مقاله تاکید می نماید که علارغم اینکه امروزه با آگاهی از وقوع شکست تعداد خیلی معدود از سدها ی ساخته شده و آگاهی از روند کاهشی و رضایتبخش از خطرپذیری شکست سدها در ٢٠ سال گذشته مواجه ایم ، همچنان میبایست به آموزه ها و تجربیات آموزنده ای که از این وقایع به ما منتقل گردیده بنحو شایسته ای بهره برداری نموده تا حداقل ها را به حداقل ممکن برسانیم و هر چه بیشتر در جهت رفع نواقص سدهای موجود و سدهای آینده گام های مؤثر برداشته و بدین وسیله از سرمایه های ملی خود نگهداری و حمایت لازم را بعمل آورده و وظایف قانونی خود را برای نسل های امروز و فردای کشورمان بانجام برسانیم
٢- یافته های حاصل از مطالعات شکست سدها
یافته های حاصل از شکست سدها بشرح زیر می باشند :
الف – درصد شکست سدهای بزرگ
• ٢/٢ درصد شکسته شده مربوز به سدهای ساخته شده قبل از سالهای ١٩٥٠ میلادی - ١٣٢٩ شمسی - بوده اند .
• درصد سدهای شکسته شده ساخته شده بعد از ١٩٥١ کمتر از ٥/٠ درصد بوده اند
ﺏ به بیان مطلق ، بیشترین شکست مربوط به سدهای کوچک است که در هر حال نسبت بزرگی از سدهای در حال بهره برداری می باشند .
ﺝ بیشتر شکست ها مربوط به سدهای ساخته شده جدید بوده اند . جالب توجه اینکه ٧٠ درصد از شکست ها در ١٠ سال اول بهره برداری از سد رخ داده است و از این تعداد ، چندین سد دقیقا در همان سال اول بهره برداری شکسته شده اند .
د بیشترین میزان شکست سدها در سدهائی رخ داده که در ١٠ سال بین ١٩١٠ تا ١٩٢٠ ساخته شده اند که قابل تفسیر است .
ذ مسائل پی ، بیشترین عامل شکست در سدهای بتنی بوده است . این مسائل همراه با فرسایش درونی در پی - piping - و خلل در نیروی مقاومتی برشی در پی بوده اند - هر کدام ٢١ درصد دخالت داشته اند -
ر در سدهای خاکی و سنگریزه ای ،بیشترین عامل شکست ، لبریزی از سدها ، فرسایش در بدنه سد و ضعف در پی سد ها بوده اند .
ﺱ در سدهای بنائی عامل اصلی شکست ،لبریزی از سد که همراه با فرسایش درونی در پی بوده است گزارش گردیده است .
ﺵ سدهای که بدلیل پدیدار شدن عارضه ای در سازه های وابسته شکسته شده اند . در این دسته از سدها بیشترین آمار مربوط به عدم کفایت ظرفیت آبگذری سرریز گزارش شده است ]١.[
٣ – نتایج آنالیر یافته های موجود
٣-١ ابعاد سد و ظرفیت مخزن
بیشتر شکست سدها مربوط به سدهای باارتفاع متوسط بوده است . حدود ٧٠ درصد از این سدها با ارتفاع کمتر از ١٥ تا ٣٠ متر ارتفاع بوده که حجم مخزن آنها بیش از ١ میلیون متر مکعب بوده است . - نمودار شماره ١و٢ - همانطوریکه در شکل نشان داده شده است بیشترین شکست مربوط به سدهای با ارتفاع کمتر می باشد . در شکل ٢ شکست سدهای با ظرفیت تا یک میلیارد مترمکعب نشان داده شده است که بیشترین تعداد مربوط به حجم های کمتر میباشد .
٣-٢ شکست سدها برحسب ارتفاع سد
نتایج نشان میدهند که حادثه شکست سدها بطور قابل ملاحظه ای در سدهای با ارتفاع کمتر از ٣٠ متر بیشتر از سدهای با ارتفاع بیشتر از ٦٠ متر بوده است - رجوع شود به شکل –٣ -
٣-٣ شکست سدها برحسب نوع سد
در اشکال ٤ و ٥ و ٦ بیشترین تعداد سدهای شکسته شده را مربوط به سدهای خاکی نشان میدهد که در بخش های بعدی به آنها پرداخته خواهد شد .
