انواع سدها از نظر کاربرد و ساختار

سدها از مهمترین سازه‌های آبی هستند که به منظور مهار آب‌های سطحی در هر کشوری با اهداف مختلف مانند بهره برداری از آب شرب، تولید برق، تأمین آب کشاورزی و ایجاد محلی برای پرورش ماهی و ایجاد تفرجگاه بر روی رودخانه‌ها ساخته می‌شوند. شرط اول برای ساخت سد یافتن محلی مناسب در مسیر رودخانه است که از نظر شرایط زمین شناسی و اصول مهندسی مناسب باشد.

سدها را از نظر نوع کاربرد و بهره برداری می‌توان به سه دسته‌ی زیر تقسیم کرد:

  • سدهای مخزنی
  • سدهای انحرافی
  • سدهای رسوبگیر

در ادامه به تعریف خصوصیات هر یک از این سدها می‌پردازیم:

۱- سدهای مخزنی

سد مخزنی کرخه در استان خوزستان
سد کرخه در استان خوزستان، که بزرگترین سد مخزنی ایران است.

این سدها به منظور تأمین آب آشامیدنی و کشاورزی، تولید انرژی برق آبی و ایجاد مرکزی برای پرورش ماهی و تفریح احداث می‌شوند. بیشتر سدهای ایران از نوع مخزنی هستند که برای نمونه می‌توان سد لار در ۱۰۵ کیلومتری شمال شرق تهران را نام برد که در محل تلاقی رودخانه‌های لار و دلیچای در دره لار ساخته شده است. ارتفاع از پی ۱۰۵ متر، طول تاج ۱۱۰۰ متر و حجم مخزن آن ۹۶۰ میلیون متر مکعب می‌باشد. هدف اصلی از احداث آن تأمین قسمتی از آب آشامیدنی تهران و آب کشاورزی استان مازندران بوده است. آب این سد در صورت رسیدن به تراز حداکثر از طریق تونلی به طول ۲۰ کیلومتر به سد لتیان منتقل می‌شود تا با بهره‌گیری از پتانسیل آب از طریق نیروگاه‌های کلان و لوارک برق تولید شود. از نمونه‌های دیگر سدهای مخزنی ایران می‌توان سدهای کرخه، دز، لتیان و اکباتان را نام برد. سد کرخه بزرگترین سد مخزنی ایران می‌باشد، که گنجایش دریاچه‌ی آن حدود ۷ میلیارد متر مکعب است. این سد علاوه بر تأمین آب کشاورزی بخش بزرگی از استان خوزستان و تولید برق، از سیلاب‌های بزرگ رودخانه‌ی کرخه که خسارات زیادی را وارد می‌سازد، جلوگیری می‌کند.


بیشتر بخوانیم:


برای احداث سدهای مخزنی شرط لازم وجود دره‌ای تنگ است که در انتهای یک مخزن وسیع قرار گرفته باشد، ولی لازمه‌ی مناسب بودن چنین محلی به عوامل زمین شناسی وابسته است که مهمترین آنها شکل دره، پی مقاوم و دسترسی به منابع قرضه مورد نیاز است. هرکدام از این عوامل در تعیین نوع سازه‌ی سد مخزنی دخالت دارد که در ادامه مورد بحث قرار خواهد گرفت.

۲- سدهای انحرافی

سد انحرافی شهدا در بهبهان
سد انحرافی شهدا در شهرستان بهبهان

این سدها که به آن‌ها بندهای انحرافی و یا سدهای تنظیمی هم گفته می‌شود، به منظور انحراف آب رودخانه و بالا بردن سطح آب به حدی که بتواند در کانال‌های آبیاری جاری شود، جهت تأمین آب کشاورزی و آب آشامیدنی احداث می‌شوند.

از نمونه‌های سد انحرافی در ایران می‌توان سد انحرافی شهدا در شمال غرب شهرستان بهبهان بر روی رودخانه‌ی مارون و سد انحرافی گتوند در شمال شوشتر بر روی رودخانه‌ی کارون را نام برد؛ اولی برای تأمین آب کشاورزی و دومی برای تأمین آب شرب و کشاورزی ناحیه ساخته شده‌اند. 

۳- سدهای رسوبگیر

سد رسوبگیر در کشور هند
نمونه‌ای از یک سد رسوبگیر در کشور هند

این سدها به منظور نگهداری فاضلاب‌های صنعتی و رسوبگیری احداث می‌شوند. سد رسوبگیر سرچشمه کرمان نمونه‌ای از این نوع سد در کشور است که جهت رسوبگیری و جمع کردن فاضلاب‌های حاصل از بهره‌برداری معدن مس سرچشمه کرمان ساخته شده است. در احداث این نوع سدها باید به مسأله‌ی آلودگی آب‌های زیرزمینی پایین دست سد توجه شود. پساب‌های صنعتی نشتی از چنین سدهایی با آلوده کردن چاه‌های آب کشاورزی پایین دست سد می‌توانند ضایعات زیست محیطی جبران ناپذیری به وجود آورند.

علاوه بر سه دسته سد معرفی شده، سدهای کوتاه و کوچکی نیز که بند هم گفته می‌شوند، به منظور تغذیه مصنوعی و افزایش سطح آب‌های زیرزمینی می‌تواند بر روی رودخانه‌های فصلی احداث شوند و یا این که سیل بندهایی جهت جلوگیری از سیلاب‌ها ایجاد گردد که ساخت آن‌ها نیز به شرایط زمین شناسی، آب‌های زیرزمینی و آب‌های سطحی هر منطقه وابسته است.

بر اساس ویژگی های زمین شناسی، محل انتخاب شده برای احداث سد مانند شکل دره، مقاومت پی و تکیه گاه ها، منابع قرضه، لرزه خیزی محل و مسائل اقتصادی، سدها از نظر ساختمانی متفاوت هستند.

به طور کلی سدها از نظر نوع سازه و مصالح به سه دسته‌ی زیر تقسیم می‌شوند:

سدهای بتنی

سدهای خاکی

سدهای سنگریزه‌ای

در زیر به معرفی خصوصیات هر یک از این سدها می‌پردازیم:

۱- سدهای بتنی

سدهای بتنی به سه صورت قوسی، وزنی و پایه دار ساخته می‌شوند. در زیر به شرایط ساخت هرکدام از این سدهای بتنی پرداخته می‌شود.

سدهای بتنی قوسی

سد بتنی قوسی کارون 1
سد بتنی قوسی کارون ۱ که از نظر کاربری مخزنی می‌باشد.

برای ساختن سدهای بتنی قوسی بایستی دره‌ی محل سد تنگ یا کم عرض باشد؛ به این معنا که نسبت عرض دره به عمق آن در محل احداث سد باید کمتر از ۳ باشد و همچنین بستر و دیواره‌های دره از سنگ مقاوم ساخته شده باشد، زیرا تکیه گاه و بستر دره می‌بایستی قادر به تحمل نیروی رانش آب باشند. شرایط آب و هوایی محل برای ساختن این سدها باید مد نظر قرار گیرد؛ زیرا بتن کم ضخامت در شرایطی که جدار آن تحت تأثیر یخ بندان قرار گیرد، ممکن است پوسته پوسته شود. وجود شن و ماسه مرغوب در محل و یا با فاصله‌ی مناسب از محل نیز از موارد لازم در ساخت این نوع سدها می‌باشد. با توجه به شرایط یاد شده در ساختن این نوع سدها باید به مزایای احداث آن نیز اشاره کرد.

حجم بتن مصرفی برای ساختن این سدها نسبت به سدهای بتنی وزنی کمتر است و مقطع آن نیز نازکتر می‌باشد. مسأله زیرفشار در سدهای قوسی به علت ضخامت کم سد در محل بستر رودخانه یا پی خیلی مسأله ساز نیست. ساخت سرریز بر روی این نوع سدها امکان پذیر بوده و به صرفه جویی در هزینه‌ها کمک می‌کند. نمونه‌ای سدهای بتنی قوسی در ایران سد کارون ۱ در استان خوزستان است که با ارتفاع ۲۰۰ متر و طول تاج ۳۸۰ متر بر روی رودخانه‌ی کارون در ۵۵ کیلومتری شمال شرق مسجد سلیمان ساخته شده است.

سدهای بتنی وزنی

سد بتنی وزنی کوثر در کهگیلویه و بویر احمد
سد بتنی وزنی کوثر در استان کهگیلویه و بویر احمد

این سدها در دره‌هایی ساخته می‌شوند که نسبت عرض دره به عمق آن در محل احداث سد بین ۳ تا ۶ باشد. این سدها باید روی بستر سنگی مقاوم ساخته شوند و تا حد امکان ابعاد مقطع زیاد در نظر گرفته نشود، زیرا خطر زیرفشار افزایش پیدا می‌کند.

نمونه‌ای از سدهای بتنی وزنی در ایران سد کوثر می‌باشد که در استان کهگیلویه و بویر احمد بر روی رودخانه خیرآباد ساخته شده است. ارتفاع این سد از پی ۱۴۴ متر طول تاج ۱۹۰ متر و حجم دریاچه آن ۵۸۰ میلیون متر مکعب است.

وجود شن و ماسه و سنگ در نزدیکی و یا در محل سد به انتخاب گزینه مناسب کمک می‌کند. این سدها را می‌توان در صورت نیاز در قسمتی به صورت قوسی هم ساخت که در این صورت به آن سد ترکیبی می‌گویند. سرریز سد در محل مناسب در طول سد احداث می‌گردد. این سدها برای مناطق لرزه‌خیز مناسب نیستند. امتیاز این سدها نسبت به سدهای قوسی در تحمل تغییرات دمای محیط می‌باشد. سدهای وزنی به علت ضخامت زیاد در مناطق سردسیر با اطمینان بیشتری ساخته می‌شوند.

سدهای بتنی پایه دار

سد بتنی پایه دار اکباتان در استان همدان
سد اکباتان در استان همدان که از نوع بتنی پایه دار می‌باشد.

این سدها مشابه سدهای بتنی وزنی ولی سبکتر می‌باشند؛ زیرا حجم عملیات بتن ریزی آن‌ها کمتر است. بنابراین، در صورتی که طول سد وزنی زیاد شود به منظور صرفه‌جویی در مصرف بتن به عنوان یک اولویت مطرح می‌شوند. در این نوع سد، میتوان فاصله پی‌ها را با توجه به مقاومت زمین در محل‌های مناسب انتخاب کرد. به این ترتیب، مشکل نشست غیریکنواخت زمین حل خواهد شد. نمونه‌ای از سدهای وزنی پایه دار سد اکباتان می‌باشد که بر روی رودخانه‌ی آبشینه (یلفان) در جنوب شرق همدان ساخته شده است. ارتفاع سد از پی ۷۹ متر، طول تاج ۶۱۰ متر و حجم مخزن آن حدود ۴۰ میلیون متر مکعب است.

۲- سدهای خاکی

سد خاکی تاتاراگی در کشور ژاپن
سد خاکی تاتاراگی در کشور ژاپن

در صورتی که پهنای دره‌ی محل سد افزایش پیدا کند و نسبت عرض آن به عمق بیشتر از ۶ شود، چنین دره‌ای باز تلقی شده و برای احداث سد خاکی مناسب ولی برای سد بتنی نامناسب خواهد بود. در واقع عرض دره ی رودخانه در محل احداث سد عاملی تعیین کننده برای انتخاب نوع سد می‌باشد. به این ترتیب که با زیاد شدن عرض دره، نوع سد از بتنی قوسی به وزنی و پایه دار و بالاخره به سد خاکی تبدیل می‌گردد. البته بایستی در نظر داشت که هزینه‌ی ساخت سدهای خاکی در مقایسه با سدهای بتنی ارزان‌تر تمام می‌شود، ولی عوامل دیگری نیز می‌تواند در انتخاب نوع سد تأثیر داشته باشد. برای مثال، سد خاکی مارون که با ارتفاع ۱۶۵ متر، طول تاج ۳۴۵ متر و با دریاچه‌ای به گنجایش ۱٫۲ میلیارد متر مکعب در شمال شرق بهبان بر روی رودخانه‌ی مارون ساخته شده، با توجه به عرض دره‌ی رودخانه برای احداث سد بتنی قوسی هم مناسب بوده است؛ اما به دلیل لرزه‌خیزی منطقه‌ی بهبهان احداث سد خاکی در اولویت قرار گرفته است.

علاوه بر موضوع لرزه‌خیزی، یکی از شرایط مهم برای احداث سد خاکی وجود مصالح مناسب آن هم از نوع ریزدانه (رس و سیلت) است که باید همراه با منابع شن و ماسه در دسترس باشند. این نوع سدها را می‌توان با هسته‌ی مرکزی و یا بدون هسته‌ی مرکزی ساخت. در نوعی که با هسته‌ی مرکزی ساخته می‌شود، عرض هسته و زاویه شیب آن می‌تواند متفاوت باشد. سدهای خاکی را می‌توان بر روی بستر آبرفتی بنا نمود. این موضوع زمانی اهمیت پیدا می‌کند که ضخامت آبرفت زیاد است و برای رسیدن به بستر سنگی مناسب باید گودبرداری زیادی انجام شود.

مسأله‌ی زیرفشار در سدهای خاکی  مطرح نیست، زیرا امکان حرکت آب در فواصل بین ذرات خاک حداقل می‌باشد و از این نظر بر سدهای بتنی ترجیح دارد. نمونه‌ی سد خاکی با هسته‌ی رسی سد خاکی کرخه است که با ارتفاع ۱۲۷ متر از پی با طول تاج ۳۰۳۰ متر بر روی رودخانه‌ی کرخه در استان خوزستان ساخته شده است.

۳- سدهای سنگریزه‌ای

سد سنگریزه ای مسجد سلیمان
سد سنگریزه‌ای مسجدسلیمان

این سدها در تقسیم بندی‌های انجام شده جزو سدهای خاکی منظور می‌شوند. احداث این سدها در مناطق لرزه‌خیز و در محلی که مصالح مناسب (سنگ و سنگریزه) یافت می‌شود و دره‌ی رودخانه عریض می‌باشد، توصیه می‌گردد. سد قشلاق در استان کردستان و سد مسجد سلیمان در استان خوزستان نمونه‌هایی از سدهای سنگریزه‌ای ساخته شده در کشور هستند.

منبع: کتاب زمین شناسی مهندسی، نوشته‌ی محمدحسین قبادی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *