بخشی از مقاله
خلاصه
مقاله سدهای خاکی به عنوان یکی از بزرگترین سازه های خاکی مهم می تواند در معرض مکانیزم های مختلف خرابی و شکست قرار بگیرد . در ادبیات مهندسی ، سدها ، گاه به موجودات زنده تشبیه شده اند ، زیرا به دلیل تغییر در وضعیت محیط زمین شناختی ، در طول زمان شرایط حکمفرما در سد و مخزن نیز دائما " در حال تغییر است . از این رو سدها باید بگونه ای طراحی و اجرا شوند که در تمام طول بهره برداری پا یداری قابل قبولی از خود نشان دهند .
سدهای خاکی از توده غیر قابل نفوذی تشکیل شده اند که در جهت عمود بر جریان رودخانه در محل مناسبی به منظور معینی احداث می شوند . آماری که تا سال 1965 جمع آوری شده است نشان میدهد که تا آن تاریخ بیش از 200 سد خاکی با شکست روبه رو شده است که بعضی از آنها تلفات جانی نیز همراه داشته اند .البته از تاریخ آن گزارش به بعد نیز موارد متعددی از خرابی ها وجود داشته است . در این مقاله کلیاتی در مورد سد های خاکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته و مهمترین علل رایج تخریب سدهای خاکی و روش های مقابل ه مورد بحث قرار گرفته و راه کار های مناسب ارائه گردیده است .
مقدمه
استفاده بهینه از آب در کشوری چون ایران که از نظر اقلیمی دارای وضعیت خشک تا نیمه خشک است از اهمیت فراوانی بخصوص در گسترش و توسعه فعالیتهای کشاورزی برخوردار است . بهره برداری بهینه از این منابع آبی برای این منظور جز با توجه کامل به معیارهای اقتصادی و اجتماعی ممکن نیست. توجه به هزینهها و فوائد اجتماعی در تخصیص منابع آب و در بهبود عملکرد اقتصادی بخش آب اهمیت دارد.
از طرف دیگر روشهای بهره برداری از منابع آب و بخصوص منابع آب سطحی چون رودخانه متفاوت است که هر کدام از این روشها دارای ویژگیهای خاص بوده و در شرایط متفاوت رودخانه و زمانهای برداشت، عملکردهای متفاوتی را از خود نشان میدهد که بررسی و ارزیابی آنها در بهبود استحصال آب نقش مؤثری دارد. بررسی عملکرد این روشها علاوه بر مقایسه اقتصادی و اجتماعی نقاط قوت و ضعف را نمایان ساخته و می تواند در انتخاب روش برداشت در شرایط مختلف منطقه و رودخانه مؤثر باشد و حد اقل مشکلات را در بهره برداری ایجاد نماید.
سدها سازه هایی هستند که در مسیر رودخانه و برای ذخیره سازی منابع آب رودخانه ها احداث میشوند. به طور کلی سدها به منظور استفاده آب ذخیره شده در پشت آنها برای آبیاری، شرب انسان و دام ، تولید نیروی برق، جلوگیری از طغیانها و سیلابهای و جلوگیری از صدمه زدن به تأسیسات و روستاهای پایین دست و فرسایش و تخریب آبخیز کاربرد دارند . در ادبیات مهندسی ، سدها را گاه به موجودات زنده تشبیه می کنند، زیرا به دلیل تغییر در وضعیت محیط زمین شناختی در طول زمان شرایط حکمفرما در سد و مخزن نیز دائما در حال تغییر است. از این رو سدها باید بگونه ای طراحی و اجرا شوند که در تمام طول بهره برداری پایداری قابل قبولی از خود نشان دهند .
سدهای خاکی
سدهای خاکی سدهایی هستند که از جنس مصالحی طبیعی ازقبیل قطعات سنگی نسبتاً بزرگ، شن، مخلوطی از خاک رس و سیلت ساخته می شوند. سدهای خاکی بر خلاف سدهایی که از بتن ساخته میشوند، خاصیت شکل پذیری دارند و ممکن است آنها را بر رویتقریباً هر نوع مصالحی ساخت. کافی است که مقطع سد را با شکل پی موجود و با مصالح ساختمانی موجود و دسترس ، تطبیق داد و از مواد طبیعی و شن مخلوط با خاک رس و سیلیت و حتی قطعات سنگی بزرگ استفاده کرد.
برای پروژههای کوچک سد خاکی متداولترین نوع سد است . دلیل عمده آن است که مصالح آن را می توانغالباً در محوطه مخزن یا محل مناسب دیگر به قیمت ارزان در حوالی پروژه به دست آورد فراهم بودن کارگر و ماشین آلات مورد نیاز، در انتخاب ایننوع سد عاملی مؤثر است. شکل 1 نمونهای از یک نوع سد خاکی را نشان میدهد.
شکل -1 مقطع یک سد خاکی
در ساخت سدهای خاکی، آنچه که در واقع جلوی آب را می گیرد، یک هسته نسبتاً نازک رسی است . خاک رس این خاصیت را دارد که با مرطوب شدن، به عایق خوبی برای نفوذ آب تبدیل می گردد. بجز هسته رسی،مابقی حجم سد را سنگ و خاک غیر محلول در آب تشکیل می دهد. چرا که سنگهای محلول پس از م دتی باعث کاهش وزن سد و به هم خوردن نتایج محاسبات خواهند شد . سدهای خاکی همواره با مشکل محدودیت ارتفاع مواجه اند و مناسب برای درههای عریض و کم شیب میباشند. سد های خاکی از توده غیر قابل نفوذ ی تشکیل شده اند که در جهت عمود بر جریان رود خانه در محل مناسبی به منظور معینی احداث می شوند. این توده باید:
-1 تعادل خود را در حالات مختلف از جمله خشکی یا پر آبی رودخانه و فصول مختلف حفظ نماید.
-2 به عنوان مخزن و منبع آّب غیر قابل نفوذ - نشت - باشد.
با تعاریف فوق و فرسایش تاج سد خاکی در مقابل عبور جریان آب از روی آن، می توان به این نتیجه رسید که در سد های خاکی هرگز نباید آب دریاچه از آن سریز شود چرا که سریزی آب دریاچه از روی سد با ضایعات بزرگ و جبران ناپذیر همراه خوهد بود . لذا سرریز این سد ها باید قادر به تخلیه طغیان های استثنایی باشد.
بستر سد های خاکی
در بستر های سنگی سالم ، سد خاکی را می توان بدون هیچ مشکلی بر روی آن پیاد ه نمود ولی در صورتی که بستر فوق دارای شکاف و یا ترک هایی - گسل - باشد در این صورت باید مطالعات زمین شناسی کافی برای آن انجام شود .در این نوع زمین ها با تزریق سیمان - تحت فشار - قابلیت نفوذ آب در زیر سد را تا حد قابل قبولی کم می کنند . در زمین های غیر قابل نفوذ - رسی و یا عمدتا رسی - مسلما حرکت آب در زیر سد نباید مشکل عمده ای باشد ولی مشکل عمده ی دیگر وجود دارد و آن مشکل عدم امکان بارگذ اری سریع در این نوع زمین ها است که مدت زمان ساخت سد را طولانی تر از سایر زمین ها می کنند.
روش ساخت سد خاکی
از دیدگاه تکنیک و روش ساخت، سدهای خاکی به دوگروه کلی تقسیم میشوندکه تقریباً تمامی آنها در گروه غلتکی - کوبیدنی - قرار دارند و تعدادی در گروه هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی طبقه بندی می شوند . منظور از سدهای غلتکی اینست که ساخت سد با روش کوبیدن خاک که بوسیله غلتک است صورت می گیرد، که معمولاً در لایه های 15 تا 22 سانتیمتری در ه ر نوبت تراکم کوبیده می شوند.
منظور از روش هیدرولیکی اینست که بنا شدن سد - جابجائی مواد و قرارگرفتن آنها در محل - با کمک آب انجام می گیرد و در ضمن جدا شدن آب از خاک، نوعی طبقه بندی طبیعی در دانه بندی خاک صورت می گیرد که برای سد مناسب می باشد، یعنی دانه های در شت تر در کناره ها و دانه های ریزتر در وسط سد قرار می گیرند.از دیدگاه همگنی بدنه سد، نیز می توان تیپ های مختلفی را از هم تشخیص داد که عبارتند از : همگن Homogeneous - - ، مطبق Cored - یا - Zoned یا مغزه دار، و دیافراگمی.
خرابی های سدهای خاکی و علت آنها
آماری که تا سال 1965 جمع آوری شده است نشان می دهد که تا آن تاریخ بیش از 200 سدخاکی با شکست روبرو شده است که بعضی از آنها تلفات جانی نیز همراه داشته اند . بعضی از این سدها حتی قبل از شروع بکار و بهره وری شکسته شده، و برخی پس از پرشدن مخزن یا در زمانهای بعد از آن تخریب شده اند . البته از تاریخ آن گزارش به بعد نیز موارد متعددی از خرابی ها وجود داشته است، ولی بهرحال تعداد سدهای خراب شده و بزرگی آنها در اینجاد مورد توجه نیست بلکه دسته بندی علت تخریب ها و نتیجه گیری کلی از آنها به منظور کاهش دادن خطرات شکسته شدن سد در طراحی های آینده از اهمیت خاصی برخوردار است . درصد علت های مختلف تخریب سد به طور نسبی شامل موارد زیر می-باشد
