بخشی از مقاله
خلاصه
بررسی و کنترل فشار آب منفذي و تراوش و تغییرات آنها در سدهاي خاکی از اهمیت بسزایی برخوردار است، بطوریکه افزایش فشار آب منفذي باعث کاهش مقاومت برشی و تنش موثر خاك گردیده و پایداري سد را به مخاطره میاندازد. لذا در سدهاي خاکی همواره افزایش فشار آب منفذي و تراوش مورد توجه قرار گرفته و با انجام تمهیدات لازم از افزایش بیش از حد آن جلوگیري بعمل میآید. رفتار سنجی میزان نشت آب از پی و تکیهگاهها ، بررسی عملکرد دیوار آب بند یا پرده تزریق و یا پتوي زهکش اجرا شده در کاهش نفوذ پذیري پی، بررسی پدیده رگاب و جوشش در پی از موارد مهم درمراحل اولین آبگیري و بهره برداري بشمار میروند.
در این ارتباط و در خصوص سدهاي خاکی همگن مانند سد بوستان، تنوره و پتويزهکش کاملاً مؤثر بوده و میتواند خطوط جریان را بصورت قائم در آورده و در نهایت تراوش را پتوي زهکش به مقدار زیادي کاهش دهد. در این مقاله عملکرد پرده آببند و آبگذري از پی و بدنه سد بوستان با استفاده از دادههاي ابزار دقیق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج، آبگذري ناچیز از پی و بدنه و عملکرد مناسب پرده آببند را نشان میدهد.
1. مقدمه
فشار هاي منفذي در حالت تراوش پایدار و یکنواخت ساخت سد خاکی و پرشدن مخزن، تحت تأثیر نیروي تراوش حاصل از جریان آب به درون سد واقع میگردد. مدت زمان لازم براي اشباع شدن بخش پایین دست سد و ایجاد تراوش پایدار، بیشتر به نفوذپذیري و نوع خاك تشکیل دهنده بدنه و زمانی که آب پشت سد قرار دارد، بستگی دارد. در حالیکه ممکن است براي مصالح نفوذپذیر بوجود آمدن حالت اشباع و خط جریان در سد یکسال بطول انجامد و یا براي مصالح نفوذ ناپذیر این مدت می تواند دو تا سه سال بوده و در برخی از سدها - سدهاي ناحیه بندي شده با هسته رسی - حتی بعد از چندین سال به علت تغییرات سطح آب در مخزن و نوع و خواص مصالح هنوز این شرایط بوجود نیامده باشد.
کارائی زهکشهاي قائم و مورب در سدهاي خاکی همگن بر اساس نتایج پیزومترها و بازدیدهاي بعمل آمده مورد بررسی قرار میگیرند، بطور کلی درخصوص سدهاي همگن زهکشهاي قائم - دودکشی، تنوره اي - کوتاه نیز حتی بطور قابل ملاحظهاي از فشارهاي منفذي میکاهد و باعث افت سطح فراتیک میشود، در این ارتباط زهکشهاي قائم بدلیل آنکه لایه هاي افقی را قطع مینماید قابل اطمینان تر هستند. پس از بوجودآمدن تراوش پایدار، گذرآب از درون بدنه سد، نحوهبارگذاري نسبتاً یکنواختی را به سد اعمال مینماید و در این حالت تراوش پیدایش فشارآب منفذي غالب در بخش زیر سطح فراتیک آب در مصالح نفوذ ناپذیر است.
زهکشها در سدهاي خاکی بمنظور اطمینان از عدم شسته شدن مصالح بدنه اصلی سد و جلوگیري از به مخاطره افتادن پایداري در اثر فشارهاي آب داخلی، ضروري بوده و جهت کنترل تراوش استفاده میشوند. در سد بوستان پتوي زهکش افقی بعنوان مکمل در ادامه زهکش دودکشی قائم بکاربرده شده است و با عنایت به آنکه زهکش دودکش در مجاورت خط مرکزي سد اجرا شده است، لذا از شرایط بحرانی نیروهاي تراوش به مقدار قابل ملاحظه اي کاسته خواهد شد .[1] بنابراین با بررسی تغییرات پیزومترهاي الکتریکی و کاساگرانده نصب شده در مقاطع مختلف با توجه به نقشههاي ابزارگذاري، آبگذري از پی و بدنه سد بوستان مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که دادههاي رفتار نگاري مربوط به سالهاي بهرهبرداري تا انتهاي سال 92 میباشد. [2]
2. مشخصات عمده سد بوستان
ساختگاه سد بوستان در شمال ایران در استان گلستان در فاصله 35 کیلومتري شمال شرقی شهرستان گنبدکاووس و در فاصله 23 کیلومتري بالادست سد گلستان یک و بر روي رودخانه گرگانرود احداث شده است. سد بوستان از نوع خاکی همگن می باشد. ارتفاع سد از پی حداکثر 35 متر بوده و تراز تاج آن 125 متر بالاتر ا ز سطح دریا می باشد. طول تاج سد 642 متر و عرض سد در تراز پی 265 متر بوده و شیب رویه بالادست سد 6 افقی به 1 قائم و 5 افقی به 1 قائم و شیب رویه پایین دست 5 افقی به 1 قائم و 4 افقی به 1 قائم می باشد .[2] عملیات اجرایی این سد، دراسفند سال 1380 شروع شده و با تلاش نیروهاي کارفرما، مشاور و پیمانکار ، قبل از برنامه زمانبندي طرح در تاریخ 19 اسفند ماه 83 به اتمام رسیده استو نهایتاًدر سال 84 آبگیري گردیده است.
3. تجهیزات رفتارسنجی و ابزار دقیق سد
امروزه ابزارهاي دقیق و تجهیزات رفتارنگاري بواسطه ارتقاء تکنولوژي ساخت آنها اهمیت ویژهاي در کنترل پایداري و ایمنی سدها پیدا نموده اند. با در نظر گرفتن انتخاب، نوع و جابجایی صحیح ابزارهاي دقیق و وجود یک برنامه رفتار سنجی منظم در یک سد میتوان علاوه بر کنترل رفتار سد، بروز پدیده ها و عوامل مخرب در آن را شناسائی کرده و تمهیدات لازم جهت جلوگیري از خرابی را بکار بست. در بدنه و پی سد بوستان در زمان طراحی 6 مقطع اصلی ابزار دقیق در نظر گرفته شده است. ابزار هاي نصب شده در سد بوستان شامل پیزومتر هاي لوله ایستاده نوع کاساگرانده و ابزار ترکیبی انحراف سنج – نشست سنج و همچنین پیزومتر الکتریکی و فشار سنج و سرریز مثلثی اندازه گیري دبی تراوش می باشد.
4. بررسی تراوش و فشار آب منفذي توسط پیزومترهاي کاساگرانده
به منظور رفتارنگاري تراوش و فشارآب در پی در 5 مقطع ابزارگذاري از پیزومترهاي کاساگرانده استفاده شده است، که در ادامه نتایج مربوط به مقطع 3 - کیلومتر - 0 + 463 بعنوان مقطع حداکثر و بحرانی سد، آمده است. در این مقطع تعداد 4 پیزومتر کاساگرانده در پی نصب شده است. بدین ترتیب که 2 پیزومتر SP13 و SP16 در بالا دست و 2 پیزومتر SP18 و SP20 در پایین دست المان آب بند نصب شده اند.
2 نمودار تغییرات تراز آب پیزومتري و تراز آب مخزن در پی سد مقطع0+463 را بر حسب زمان حاصل از داده هاي اندازه گیري پیزومترهاي کاساگرانده نشان میدهد. پیزومترهاي بالادست همانطوریکه انتظار میرود با تغییرات ترازآب مخزن تطابق نزدیکی داشته و با توجه به تراز و موقعیت قرارگیري آنها تراز پیزومتریک که معادل تراز ناشی از فشارآب در آن نقاط میباشد را براساس انتظار نشان میدهند. پیزومترهاي SP13 و SP16 که در بالادست دیوار آب بند قرار دارند، به مقادیر تراز مخزن نزدیک تر بوده و پیزومترهاي پایین دست افت تراز و ارتفاع هیدرولیکی را نسبت به تراز آب مخزن نشان میدهند.
پیزومتر SP18 که در پایین دست المان آب بند قرار دارد تراز پیزومتریک کمتري را نسبت به ترازآب مخزن و پیزومتر بالا دست نشان میدهد که به علت فاصله قرارگیري تا مخزن و المان آب بند این نتیجه قابل انتظار بوده و تراز پیزومتریک از بالا دست به پایین دست افت فشار هیدرولیکی مناسبی را نشان میدهند. تغییرات ترازآب مخزن بر روي پیزومتر SP20 واقع در پایین دست تاثیرگذار نبوده و روند ثابت و یکنواخت تراز ایستایی آب در پایین دست را نشان میدهد. با مقایسه تغییرات تراز پیزومتریک در پیزومترهاي SP13 و SP18 که متناظر یکدیگر در طرفین المان آب بند آب بند قرار دارند، میتوان بیان نمود که المان آب بند عملکرد رضایت بخشی را از خود نشان میدهد. براساس مقادیر ثبت شده در پیزومترSP20 واقع در پایین دست نسبت به تراز آب مخزن افت تراز آب تا حدود 24 متر می رسد.
به منظور رفتارنگاري بدنه از حیث فشار آب منفذي و تراوش و کنترل نتایج پیزومترهاي الکتریکی از پیزومترهاي کاساگرانده در بدنه سد استفاده شده است، بعنوان نمونه نتایج مربوط به مقطع 4 ابزارگذاري - کیلومتر - 492/5 بیان شده است. تعداد 3 پیزومتر کاساگرانده با نامهاي مشخصه SP21 و SP22 و SP23 در بدنه در مقطع 4 نصب شده است، به طوریکه پیزومترهاي SP21 و SP22 در بالا دست و SP23 در پایین دست نصب شدهاند.
با توجه به شکل 3، SP21 تغییرات نزدیک و متناسب با تراز آب مخزن را نشان میدهد. SP22 بالاتر از تراز آب مخزن قرار داشته و ارتفاع آب کمتري را که خود ناشی از تراوش آب در نتیجه نفوذپذیري مصالح بدنه میباشد، نشان میدهد. پیزومتر SP23 نیز پایین دست و نزدیکی پتوي زهکش واقع شده است و همواره خشک میباشد. این موضوع نشانگر عملکرد مناسب پرده آب بند، وضعیت مطلوب تراوش در این مقطع از بدنه سد و عدم تراوش آب در پتوي زهکش میباشد.
