دانلود مقاله انواع سد

تعریف سد
هر مانعی که در مسیر جریان آب قرار گیرد و باعث شود تا ارتفاع آب در بالادست آن افزایش یافته، مقداری آب ذخیره گردد، سد نامیده می شود و به عبارتی دیگر «سد» عبارتست از سازه ای که در عرض رودخانه جهت ذخیره و افزایش ارتفاع آب ساخته می شود.

2 – هدف از ساخت سد
در یک تقسیم بندی هدف از ساخت سد را یک یا چند مورد از موارد زیر تشکیل می دهد.
الف – کشاورزی (تامین آب مورد نیاز کشاورزی، احیاء اراضی موات و نمیه موات)
ب – تامین آب شرب و بهداشتی
ج – مصارف صنعتی و رفع نیازهای جریان مربوط
د – کنترل سیلاب و تنظیم جریان رودخانه ها و سیلاب ها
ک – نیروگاه های برق آبی
ل – افزایش ارتفاع جهت انحراف آب
م – کشتیرانی و حمل و نقل
و – حفظ محیط زیست حیوانات وحشی

3 – انواع سدها بر اساس نوع مصالح بدنه
الف – سدهای خاکی: که از خاک ساخته شده اند.

ب – سدهای سنگی (سنگریزه ای): که مصالح تشکیل دهنده بدنه آن ها، سنگ های درست دانه هستند.

پ – سدهای بتنی: در این نوع، بدنه سد از بتن و یا بتن مسلح ساخته شده است.
ت – سدهایی با مصلاح بنایی: که از مصالح بنایی نظیر سنگ و ملات ماسه سیمان و گاه رویه بتنی برای ساخت سد استفاده می شود.

ث – سدهای الواری (چوبی) و فولادی: که به ندرت و برای استفاده های محدود و با استفاده از مصالح چوب و یا فولاد ساخته می شوند.

ج – سدهای لاستیکی: سدهای با ارتفاع کم (تا حدود 6 متر) هستند که اخیراً و به صورت محدود مورد استفاده قرار گرفته اند.

سد لاستیکی از ورقه لاستیکی با مقاومت کششی بالا ساخته شده که با دمیده شدن هوا و یا وارد کردن آب به داخل آن متورم شده و به صورت مانعی جلو آب قرار می گیرد و هر گاه سیال مذکور از داخل دو لایه لاستیکی خارج گردد، و به صورت یک کفپوش در بستر رودخانه قرار می گیرد.

3 – انواع سدها بر اساس رختارسازه ای
الف – سدهای خاکی: که مقاومت برشی خاک، ایستایی آن را در مقابل نیروهای وارده تامین می نماید.

عموماً برای جلوگیری از نشست آب از هسته های غیر قابل نفوذ یا نیمه پذیر نظیر هسته های رسی در داخل بدنه سد استفاده می کنند.

ب – سدهای سنگریزه ای: که مشابه سدهای خاکی است.

با این تفاوت که ابعاد دانه ها به مراتب درشت تر و به صورت سنگ می باشد.

پ – سدهای وزنی: که وزن بدنه سد تعادل آن را در مقابل مجموعه نیروهای واده حفظ می نماید.
ت – سدهای پایه داره: که بارهای وارده بر سد توسط یک پوست به پایه ها و از آنجا به پی و زمین منتقل می گردد.

ث – سدهای قوسی: که نیروهای وارده بر سد توسط یک بدنه انحناء دار به فونداسیون و سپس به سنگ زمین (کف و جناحین) منتقل می گردد.

ج – سدهای فولادی: که از یک قالب فولادی و یک صفحه فولادی روی وجه بالادست آن تشکیل شده است.

این نوع سدها می توانند در شکل های گوناگون سازه ای ساخته شوند.

ج – سدهای چوبی (الواری): که نظیر سدهای فولادی از یک قالب چوبی و یک صفحه ساخته شده اند از الوار تشکیل شده اند برای انتقال نیروهای وارده بر سد به زمین از سیستم های مختلف می تواند استفاده گردد.

4 – انواع سدهای بتنی
آن چه سدهای بتنی را بیشتر از سایر موارد از یکدیگر متمایز می سازد، تقسیم بندی بر اساس نوع طراحی و رفتار سازه ای آنهاست که ذیلاً به آن پرداخته می شود
الف – سدهای بتنی و وزنی
این نوع از سدهای بتنی که نیروهای ثقلی در آن ها مقاومت لازم جهت حفظ تعادل و پایداری سد را تامین می نمایند و عموما در پلان در راستای محور متصل کننده جناحین مستقیم هستند خود به انواع زیر تقسیم می گردند:
سد وزنی توپر (یکپارچه) که بدنه آن به استثناء محل زهکش ها و گالری ها توپر و یکپارچه می باشد.

بر این اساس وزن آنه نسبتاً سنگین تر اما اجرای ساده تر دارند.

سد وزنی با این خصوصیات، مهمترین و معمولترین نوع سدهای وزنی بوده، کمترین هزینه تعمیرات را لازم دارند.

سدهای وزنی توپر برای هر موقعیت مکانی مناسب هستند ولی ارتفاع آن ها تابعی است از مقاومت سنگ کف
ب: وزنی توخالی (محوف)
گاه برای کاهش وزن بتن مصرفی در سد و در مناطقی از بدنه سد وزنی که تنش کمتری به آن وارد می شود، فضاهای خالی ایجاد می کنند که در این صورت سد را «سد وزنی تو خالی یا مجوف» می نامند.

این نوع سدها شبیه سدهای پایه دار بوده بیشترین آن ها از بتن مسلح ساخته شده اند.

فضای خالی موجود در بدنه (یا پایه ها) می تواند برای قراردادن دستگاها و سیستم های احتمالی نظیر توربین ها و ...

مورد استفاده قرار گیرد.

اگر چ سدهای وزنی مجوف، بتن کمتری در مقایسه با سدهای وزنی توپر نیاز دارند، اما مسائل اجرائی و امکان نیاز به مسلح کردن بتن (به دلیل مسائل سازه ای)، نسبت به سدهای وزنی توپر، هزینه بیشتری را در بر دارد و لذا لازم است تا جهت مقایسه با دو نوع بررسی های کافی و کامل انجام می پذیرد.

در حاضر ساخت این گونه سدها زیاد معمول نمی باشد.

پ: سدهای وزنی دارای هسته (هسته دار) در اصل همان سد وزنی تو خالی است با این تفاوت که فضاهای خالی به جای آنکه در وسط مقطع قرار گیرند، در حد فاصل درزهای اجرایی ساخته می شوند و لذا مقطع هر بلوک بین دو درز اجرایی به شکل I خواهد بود با دو بال در بالا دست و پایین دست و یک جان در وسط.

شایان ذکر است با توجه به مشکلات اجرایی سدهای وزنی تو خالی و هسته دار در حال حاضر عموماً سدهای وزنی توپر ساخته شده اند و هر جا صحبت از سد وزنی شد مقصود سد وزنی توپره می باشد.

ت: سدهای قوسی سدهای قوسی در پلان انحناء بوده به گونه ای که تحدب منحنی به سمت بالا دست می باشد.

این نوع سدهای که برای ذره های تنگ بسیار مناسب هستند عموماً بیشترین نیروهای وارده بر سد را به جناحین و قسمت کمی از آنها را به سنک کف در بستر رودخانه منتقل می نماید.

سدهای قوسی دارای انواع مختلف بوده و مقطع آنها نیز می تواند از یک مقطع تقریباً مثلثی تا یک مقطع دارایی انحناء تغییر کند.

از نظر سازه ای، گاه سد قوسی به صورت دو سرگیردار (جناحین) و گاه به صورت سه طرف دیگر ساخته می شود که تمام این موارد تابعی از موقعیت دره و مجموع هزینه های لازم می باشد.

ث: سدهای پایه دار (پشت بنددار) اگر بال های پایین دست سد وزنی تو خالی یا هسته دار را حذف کنید،سد پایه دار یا پشت بند دار تشکیل می گردد.

این نوع سد، مرکب است از یک دال (پوسته) بتنی (مسطح یا قوسی) و تعدادی پایه که بارهای وارده یا پوسته یا پوسته را به فونداسیون و سنگ کف منتقل می کنند.

اگر چه بتن مصرفی در این سدها در حدود 60 درصد بتن مصرفی در سدهای وزنی توپر است اما هزینه های ساخت و مسطح کردن بتن و مشکلات سازه ای، معمولاً جایگزین مصرف کمتر بتن می گردد.

این سدها به خصوص برای مناطقی که سنگ کف از مقاومت یکپارچه برخودار نیست مناسب هستند.

ج: سدهای بتن غلطتکی سدهای بتن غلتکی از جمله سدهای بتنی هستند که از حدود سال 1970، بیشتر به عنوان یک روش جدید در ساخت سدهای بتنی وزنی مطرح و بکارگرفته شدند.

از این روش همچون می توان بر بازسازی سدهای موجود استفاده نمود.

این نوع سدها در حقیقت همان سدهای بتنی هستند که از نظر اموال اصول طراحی و شکل مقطع بسیار شبیه سدهای وزنی موسوم بوده و تنها به منظور کاهش هزینه های آن، در ساخت آن از بتن غلطکی استفاده می شود.

بتن غلطکی عبارت است از بتنی که اسلامپ آن صفر بوده و به منظور حمل پخش و تراکم آن از ماشین آلات عملیات خاکی استفاده می شود.

لذا ملاحظه می شود که بتن غلطکی بایستی آنقدر خشک باشد که بتوانند تقریباً نظیر دانه های خاک به راحتی پخش شده و بوسیهله ماشین آلات متراکم کننده نظیر غلطک متراکم گردد.

فصل دوم مطالعات اولیه پروژه های سدسازی 1 – بررسی و ارزیابی عمومی ساختگاه (انتخاب محل سد) برای یک سد خاص، ساختگاه و محل احداث، تامین تامین کننده نیازهای فنی و کاربردی ویژه ای باشد و وجود تناسب در ساختگاه می تواند باعث تعادل بین ویژگی های فیزیکی طبیعی آن و اهداف اصلی سد گردد.

عواملی هستند که بر روی تعادل مذکور اثر می گذارند که مهمترین آنها عبارتند از: الف – توپوگرافی منطقه و ظرفیت مخزن اولین عامل برای تعیین محل محور سد وجود دره ای مناسب است که بتوان سد را با طول محدود و در داخل آن اجرا نمود.

برای اقتصادی بودن و کاهش هزینه ها لازم است تا برای یک ارتفاع معین، طول تاج تا حد امکان کوتاه و در مقابل ظرفیت مخزن حتی المقدور زیاد باشد بنابراین از لحاظ توپوگرافی، منطقه ای مناسب خواهد بود که در محخل تنگه سد کاملاً بسته و بالادست آن کاملاً باز گردد.

در صورتیکه دو رودخانه در نقطه ای بهم پیوسته و تشکیل یک رود واحد را بدهند برتر است که محور سد در پایین دست محل اتصال واقع گردد.

ب: فونداسیون، شرایط زمین ساخت و ژئوتکنیکی در سدهای بتنی می باست کف و جناحین رودخانه دارای سنگ مقاوم بوده و همچنین عمق سنگ کف (ضخامت آبرفت) در حد قابل قبولی باشد، بدیهی است با استفاده از نتایج آزمایشات سطحی، انفجارهای آزمایشی و داده های حاصل از گمانه ها، پروفیل محور سد تهیه شده و با توجه به ریخت شناسی و ساختار زمین: گسل های مهم و سایر گسیختگی ها موجود نظیر سیستم درزه و ترک لایه بندی و جهت لایه تعیین می گردد.

مناسب بودن و قابلیت تحمل پی در مقابل نیروها و ظرفیت باربری آن، تغییر شکل پذیری و ناتراوایی عواملی هستند که می توانند محل و موقعیت و حتی نوع سد را تعیی نمایند.

ج: هیدرولوژی و میزان رسوب از جمله عوامل مهم در انتخاب محل سد، مشخصات هیدرولوژی منطقه باشد که می بایست استفاده از آن در طول عمر مفید پروژه وجود داشته باشد.

بطور کلی از نظر اقتصادی امکان استفاده از آن در طول عمر مفید پروژه وجود داشته باشد، بطور کلی هر چه نوسانات خصوصیات هیدرولوژیکی نظیر سیلاب و رواناب در سالهای مختلف کمتر باشد، جهت استفاده دائمی شرایط بهتری را ایجاد می نماید.

از جمله عوامل دیگری که در این زمینه از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است، میزان تبخیر از سطح آزاد آب مخزن توپوگرافی و ظرفیت مخرن، میزان پتانسیل بالقوه تخیر آب درنظر گرفته شود.

میزان رسوب دانه بندی آن از جمله عواملی هستند که مستقیماً بر روی حجم مرده و در نتیجه بر روی حجم کل مخزن تاثیر گذاشته و لذا در محاسبات باید تا حد امکان به صورت دقیق برآورد شوند.

بر این اساس شناسائی کامل حوزه و تعیین پتانسیل رسوب هر شاخه رودخانه می تواند بسیار مهم تلقی شود، نهایت آنکه بایستی میزان بار رسوب آورده شده به پشت سد کمترین مقدار ممکنه را دارا بوده، اطمینان کافی از عدم پر شدن مخزن بوسیله رسوبات، در کوتاه مدت وجود داشته باشد.

د: محل سرریز سرریز ها به طور معمول گرانترین و پرهزینه ترین سازه های جانبی سد به شمار می آید هر چند که در اغلب بتنی می تواند سرریز را بر روی خود بدنه ساخت، اما وجود مناطق دیگری در منطقه که بتوان به راحتی سرریز را در آن قرار داد و یا از آنها برای ساخت سرریز اضطراری استفاده نمود می تواند امتیازی برای محل احداث سد بشمار می آید و لذا در مطالعات می بایست موقعیت های مناسب برای احداث سرریز در نظر گرفته شود.

هـ : وجود مصالح ساختمانی مناسب به طور کلی وجود مصالح مناسب و قابل دسترسی در کاهش هزینه های کلی طرح نقشی بسیار مهمی دارند، در سدهای بتنی به لحاظ اینکه مصالح خاصی نظیر شن و ماسه با دانه بندی مشخص و سیمان به مقدار نسبتاً زیادی مورد نیاز است لذا هر چه منبع تامین این مصالح به محل سد نزدیکتر باشد، علاوه بر کاهش زمان انتقال مصالح، هزینه حمل نیز به میزان زیادی کاهش می یابد، در این راستا باید امکان استفاده از مصالح طبعی و یا تولید مصالح شکسته از منابع سنگی و را مورد نظر قرار داد و نهایتاً موردی که ارزانتر بوده و در عین حال مشخصات فنی طرح را دارا باشد به کار گفلت.

و: انحراف