بخشی از مقاله
چکیده:
در این گزارش، با نتیجه به لزوم استفده از ابزاردقیق و تحلیل اطلاعات حاصله از رفتارسنجی سدها، موارد زیر مورد بررسی قرار گرفته اند:
• ارزیابی پارامترهای مورد نظر برای رفتارسنجی سدهای خاکی و بتنی - به تفکیک - و فضاهای زیرزمینی مربوطه - تونل ها، چاه ها و مغار - ،
• بررسی پارامترهای موثر در انتخاب مناسب ترین نوع و مشخصات فنی ابزاردقیق،
• طراحی شبکه ابزاردقیق،
• برنامه زمانبندی قرائت ابزاردقیق،
• پردازش داده ها، رسم منحنی های رفتارسنجی و تفسیر اطلاعات حاصله،
• تعیین قریب به یقین ترین پارامترهای ﮊئومکانیکی سدها و توده سنگ در برگیرنده، با استفاده از آنالیز برگشتی٢ داده های ابزاردقیق.
در این مقاله، پس از بررسی موارد یادشده در بالا، با ذکر مثال های موردی و مطالعات انجام شده در جهان و ایران، به لزوم رفتارسنجی و تجزیه و تحلیل داده های حاصله و نیز تشریح اطلاعات ذیقیمتی که از این طریق در اختیار طراح، مجری و بهره بردار این نوع پروﮊه ها قرارمی گیرد، پرداخته می شود. ضمناﹰ، امکانات و واقعیات موجود در ارتباط با نحوه تفسیر و نیز تجزیه و تحلیل داده های رفتارسنجی در شرایط فعلی پروﮊه های ﮊئومکانیکی در کشور - با استناد به تجربیات، دستاوردها و مشکلات موجود - مورد بحث و بررسی قرار گزفته و پیشنهادات لازم در این زمینه ارایه می شود. بررسی امکانات بالقوه و بالفعل موجود در کشور در ارتباط با تولید ابزاردقیق در داخل کشور، همراه با تضمین کیفیت به مراتب بالاتر و به روزتر در مقایسه با انواع خارجی وارداتی، نیز بخش پایانی این گزارش را تشکیل می دهد.
١. مقدمه
سدها از نظر اقتصادی، اجتماعی و سیاسی دارای اهمیت بسیار زیادی می باشند. نقش سدها در توسعه کشاورزی، عمران مناطق روستایی و شهری، تامین آب آشامیدنی، تولید انرﮊی هیدروالکتریک، کنترل و تنظیم شدت جریان آب در رودخانه ها و .… قابل توجه است. به علت بالا بودن هزینه ساختمان سدها و نیز شدت وخامت عواقب ناشی از ناپایداری سدها، مسئله حفاطت و نگهداری و ارزیابی مستمر پایداری سدها از اهمیتویژه أی برخوردار می باشد. با توجه به این واقعیت که افزایش ضریب ایمنی در پروﮊه، متناسباﹰ افزایش صعودی هزینه ها را در بر دارد، تضمین وضعیت پایداری سد در کلیه مراحل طراحی، اجرا و بهره برداری ضروری می باشد.
به دلیل ماهیت خاص پروﮊه های ﮊئومکانیکی، و عدم اطمینان کامل از درستی مشخصات و پارامترهای ﮊئومکانیکی ارزیابی شده برای توده سنگ در برگیرنده، تعیین دقیق ضریب ایمنی واقعی در این نوع پروﮊه ها امکان پذیر نمی باشد. استفاده از ابزاردقیق و رفتارسنجی در پروﮊه های ﮊئومکانیکی، می تواند علاوه بر کنترل مستمر روند اجرایی پروﮊه و فراهم آوردن زمینه و امکانات بهینه سازی روش اجرا، متناسب با واقعیات موجود توده سنگ و عکس العمل ثبت شده توده سنگ و سازه، ارزیابی وضعیت واقعی پایداری را ممکن سازد.
ایران با توجه به قدمت سدهای ساخته شده توسط ایرانیان، از دیرباز در زمره کشورهای سدساز قرارداشته است. بیش از ۰۵ سد که بین سال های ۰۰۵ قبل از میلاد تا ۰۰۸۱ میلادی در ایران ساخته شده اند، تا کنون بر اساس مدارک تاریخی و گزارش سیاحان و محققان شناسایی شده اند. به عنوان نمونه، استادان سدساز ایرانی با اطلاع از خصوصیات قوس و طرز باربری آن با انحنا دادن افقی به بدنه سدها روش جدیدی را در صنعت سدسازی ایران و جهان بج وجود آورده اند و به احتمال زیاد می توان اختراع سدهای قوسی را به ایرانیان نسبت داد. با توجه به سابقه نیاکان ما در زمینه سدسازی، افول صنعت سدسازی در کشورهای پیشرفته همزمان با گسترش کمی و کیفی صنعت سدسازی در ایران لازم است متخصصین امر از این موقعیت حیاتی کمال استفاده را برده و برتری جهانی ایرانیان را در سدسازی به اثبات برسانند. با توجه به آمار قابل اعتماد موجود، در حال حاضر بیش از ۰۴ سد در حال بهره برداری، بیش از ۵۳ سد در حال احداث و بیش از ۰۳ سد در دست مطالعه در کشور وجود دارند.
٢. عوامل ناپایداری در سدها
سدها از نظر اقتصادی، اجتماعی و سیاسی دارای اهمیت بسیار زیادی بوده و بخش بزرگی از سرمایه گذاری مرتبط با تسهیلات زیربنایی اساسی را تشکیل می دهد. نرخ سالیانه اتمام سدهای احداثی با انواع و اندازه های مختلف در ایران رشد فزاینده أی را نشان می دهد. هر کدام از سدها سازه أی منحصر به فرد می باشند و، بدون توجه به نوع و اندازه، در مقابل بارگذاری و اندرکنش با عوامل زمین شناسی و هیدرولوﮊی، پیچیدگی های ویژه أی دارند. بطور کلی، مهندسی سدسازی فعالیتی بسیار تخصصی است که تعداد زیادی از رشته های علمی را شامل شده و با بهره گیری از میزان قابل توجهی قضاوت مهندسی ارتباط و اعتدال بین آنها برقرار می سازد.
نیاز روزافزون به سدها، و لزوم احداث آنها در مکان های مختلف با شرایط ﮊئومکانیکی و هیدرولوﮊی متفاوت و احتمالاﹰ نامساعد باعث شده است که هریک از این سدها تجربه نوینی در زمینه اندرکنش بین سازه سد و توده سنگ دربرگیرنده بدست دهند. بسیاری از سدها در بالادست آبادی ها و یا شهرهای پرجمعیت بنا شده که عدم ایمنی آنها منجر به خطرات و تلفات جبران ناپذیری خواهند شد. در غیر اینصورت نیز، با توجه به وابستگی شدید جامعه و صنعت به آب، تضمین امکان بهره برداری منظم و درازمدت از سدها حایز اهمیت بوده و هرگونه اقدامی به منظور حفظ پایداری و کارآیی آنها امری اجتناب ناپذیر می باشد. با وجود اینکه تعداد زیادی از سدها پس از پنجاه یا صد سال، به دلیل رسوب گذاری، احتمالاﹰ کارآیی خود را از دست می دهند، ولی با توجه به محدودیت محل احداث سدها و بر اساس تکنولوﮊی موجود، بررسی امکان افزایش ارتفاع ویا رسوب زدایی مخزن اولین انتخاب به نظر می رسد.
علیرغم پیشرفت قابل توجه علوم مهندسی و نقش تعیین کننده سد در پیشبرد تمدن بشری و نیاز مبرم به این سازه بزرگ، ناهمگن و غیرقابل پیشبینی بودن کامل توده سنگ در طبیعت و اشتباهات یا عدم توجه کافی انسان در طراحی، اجرا و بهره برداری صحیح از سد، باعث بروز اتفاقات ناگواری ناشی از ناپایداری و شکستن سدها شده است. نتیجه گیری کلی از تجارب ناگوار ناپایداری سدها و تلفات جانی و اقتصادی جبران ناپذیر مرتبط با آن، و بررسی مشاهدات و اندازه گیری های قبل از ناپایداری این بود که پیشبینی بسیاری از این موارد ناپایداری و مقابله با عوامل موثر در ایجاد آن ممکن بوده است.
اهمیت حفظ و نگهداری از سدها، که تمامی آنها از نقطه نظر مطالعه اندرکنش با توده سنگ دربرگیرنده و شناسایی و ارزیابی عومل موثر بر ناپایداری، اکثراﹰ با پیچیدگی های ویژه أی روبرو هستند، بطور روز افزون روشن می شود. بنابراین، با توجه به لزوم کنترل پایداری و ایمنی سدها، در کلیه مراحل طراحی، اجرا و بهره برداری، می باید از تجربیات در موارد مشابه و نیز رفتارسنجی سد در حین اجرا و بهره برداری حداکثر استفاده را نمود.
۲-۱- عواقب ناشی از ناپایداری سدها
آمار عملکرد سدها بیانگر این واقعیت است که ۱% سدها ناپایدار بوده است. بر اساس آمار کمیته بین المللی سدهای بزرگ٣، طی صد سال گذشته، تنها در اثر خرابی سدهای بزرگ حدود هیجده هزار تلفات جانی و خسارات سنگین اقتصادی وارد آمده است. هر فاجعه با دلسردی عموم و تکاپوی گسترده مجامع رسمی جهت بررسی عوامل خرابی روبرو شده است. در حال حاضر،
۰۵۱،۰۰۰ فقره از سد های جهان، در صورت خرابی عواقب فاجعه آمیز و غیرقابل جبران در پی خواهند داشت. بررسی های انجام شده نشان داده است که بیشتر این سازه ها آنطور که طراحی شده اجرا نگردیده اند. پیامدهای خرابی سد بتنی دوقوسی مالپلست - ۹۵۹۱ - ، سد بتنی دو قوسی وایونت - ۳۶۹۱ - و سد خاکی تیتان - ۶۷۹۱ - نمونه های بارزی از شدت وخامت عواقب ناشی از شکست سدها می باشد. لازم به توضیح است که سدهای مالپاست و تیتان فاقد سیستم ابزاردقیق و رفتارسنجی بوده اند.
۲-۲- عوامل موثر در ناپایداری سدها
از عوامل ناپایداری سدها می توان هجوم ناگهانی آب به بدنه سد - ناشی از سیل، لغزش حجم قابل توجهی سنگ و خاک به داخل مخزن سد، زلزله، - …، افت ناهمسان کیفیت پی و مصالح سد، فشار بالابرنده آب در پی، شکست سازه أی در بدنه سد و غیره را نام برد. بسیاری از این پدیده ها به مرور زمان و بطور طبیعی تداوم یافته و صورت می پذیرد، چنانکه نمی توان روند گسترش آن را به وسیله بازرسی چشمی تشخیص داد. معمولاﹰ، رفتارنگاری مداوم تشخیص بموقع هرگونه نقص و پدیده های منفی که ممکن است به گسیختگی منجر شود را امکان پذیر می سازد. آمار پناپایداری سدها نشان می دهد که بیشترین تعداد خرابی، به ترتیب، مربوط به سدهای خاکی، وزنی، سنگریزه ای، چند قوسی و قوسی بوده است. عوامل موثر در خرابی ۸۰۳ سد به ترتیب جدول شماره ۱ گزارش شده است. با توجه به این آمار و دیگر گزارشات منتشر شده می توان نتیجه گرفت که عوامل موثر در خرابی سدها را می توان به شرح زیر طبقه بندی نمود:
• هیدرولوﮊی: وقوع سیلابهای غیر مترقبه و بیش از ظرفیت تخلیه سرریزها و دیگر خروجی سدها،
