فصل اول
اهداف سدسازی و انتخاب ساختگاه مناسب
شامل:
1- تاریخچه سدسازی در ایران و جهان
2- اهداف سدسازی
3- طبقه بندی انواع سدها
4- انتخاب نوع سد مناسب برای ساختگاه
5- مطالعه، تحلیل و بررسی انواع سدها
1-1. تاریخچه سدسازی در ایران و جهان
بشر از زمانهای دور، برای مهار نیروهای طبیعی و در اختیار گرفتن آنها تلاش و تکاپوی زیادی انجام داده است. یکی از عمده ترین نیاز انسان در زندگی، مسئله آب است که عامل اساسی تشکیل تمدنهای کهن در مناطق مختلف جهان بوده و عدم آن، باعث نابودی تمدنهای قدیمی زیادی شده است. تاریخ و تمدن بشر نشان می دهد که اکثر شهرها و تمدن ها، تا حد امکان در کنار رودخانه ها یا سواحل دریاها بنا شده است. با افزایش جمعیت و افزایش آگاهی ها، انسانها سعی نمودند در مناطق دورتر از رودخانه نیز از امتیاز آب بهره مند شوند. مهندسی سد از روش های ساخت ابتدائی و ساده به شکل پیچیده امروزی، تکامل یافته است. سدسازی کهن را باید ارج نهاد چرا که یک هنر اولیه و آزمایشات منتج از تجارب و آزمونهای ساده بوده است که بتدریج طی قرنهای متمادی با علم درآمیخته است. سد های خاکی ساخته شده در هزاران سال پیش از استحکام چندانی برخوردار نبودند لذا به راحتی بوسیله سیلاب شسته شده و از بین می رفتند. ولی ساخت سدهای با مصالح سنگی در بسیاری از نقاط دنیا رایج بوده است. یکی از اولین سدهای سنگریزه ای جهان، سد الکفاره در وادی الغراوی، نزدیکی حلوان در کشور مصر است. بقایای جامانده از این سد که زمان ساخت آن بین سالهای 2600 تا 2900 قبل از میلاد تخمین زده می‌شود، نظر هر بیننده ای را به خود جلب می کند. این سد از نوع سنگریزه و به ارتفاع 14 متر و طول 115 متر با پوشش ساخته شده از سنگ تراشیده و هسته سنگ لاشه ای – شنی بوده است.
مهارت سازندگان سدها به تدریج در طول قرنهای متمادی افزایش یافت. رومیان سدهای زیادی با مصالح بنائی و ملات بسیار بادوام احداث کردند که برخی از آنها، هنوز هم مورد بهره برداری قرار می گیرد و سرریزهای بزرگ آن سدها، گواه بر درک رومیان از مبانی مهندسی است. در ایران قدیم نیز سد مهمی در تنگه باریکی بروی رودخانه کبار در حدود 24 کیلومتری شهرستان قم ساخته شده است. تصور می شود این سد که قدمت آن به حدود 1300 سال قبل از میلاد می رسد، قدیمی ترین سد قوسی باشد که هنوز هم پابرجا مانده است. ارتفاع آن به حدود 26 متر و طول آن به 55 متر بالغ می شود. بدنه این سد از سنگ لاشه سخت و رویه آن از ملات و تخته سنگ ساخته شده و دو سر قوس سد به دیواره های تنگه قفل و بست گردیده است.
طراحی سدهای پشتبنددار با احداث سد البوئورادفریا (که به نام سد المند الجو نیز معروف است) در نزدیکی باداجو اسپانیا در سال 1747 پیشرفت نمود. این سد یک سازه سنگ لاشه ای – بنائی به ارتفاع 5/23 متر و طول 170 متر میباشد. که سطح پائین دست آن به پشتبندها تکیه دارد. مفاهیم طراحی سدهای سنگی از اسپانیا به آمریکالی شمالی و آمریکای جنوبی انتقال یافت در مکزیک سدهای سنگ لاشه ای – بنائی در موارد زیادی انتخاب گردید.
سازه بنائی معروف به میرالوم اولین سد چند قوس شناسائی شده دنیا است که در حدود سال 1800 میلادی در نزدیکی حیدرآباد هند ساخته شد. ارتفاع این سد تقریباً 12 متر و طول آن 762 متر است. جدول (1-1) لیست تعدادی از سدهای مهم ایران را نشان می دهد. همچنین در جدول (2-1) لیست بزرگترین سدهای مهم جهان با تقسیم بندی بر حسب ارتفاع و تیپ ساخت و به تفکیک کشورها و زمان ساخت و اجراء، ارائه شده است. با توجه به اینکه اطلاعات ارائه شده در این جدول، آخرین اطلاعات مأخوذ از شبکه های اطلاع رسانی جهانی است، لذا حتی بعضی از سدهای در حال ساخت را نیز شامل می شود.
]برای مثال بلندترین سد در حال ساخت جهان در حال حاضر در کشور روسیه با تیپ (E-R) به ارتفاع 335 متر می باشد
| ردیف |
نام سد |
محل سد |
نوع سد |
ارتفاع‌ازشالوده |
طول تاج سد |
عرض تاج سد در قاعده (m) |
سال اتمام |
| و از عمق (m) |
| 1 |
گلپایگان |
گلپایگان |
پاره‌سنگی |
51/56 |
340 |
15 |
1339 |
| 2 |
کرج (امیرکبیر) |
کرج |
بتنی‌قوسی |
165/180 |
390 |
82/30 |
1340 |
| 3 |
دز |
شمال دزفول |
بتنی‌قوسی |
190/203 |
212 |
4.5/27 |
1341 |
| 4 |
سفیدرود |
منجیل |
بتنی‌باپشت‌بند |
106 |
425 |
10.5/100 |
1341 |
| 5 |
اکباتان |
همدان |
بتنی‌وزنی‌پایه‌دار |
33/54 |
286 |
May-36 |
1342 |
| 6 |
لتیان |
شمال تهران |
پایه دار |
80/107 |
450 |
Sep-99 |
1346 |
| 7 |
زاینده رود |
اصفهان |
دو قوسی |
88/100 |
450 |
6.5/29 |
1349 |
| 8 |
زرینه رود |
بوکان |
خاکی |
50/52 |
720 |
10/245 |
1350 |
| 9 |
وشمگیر |
گرگان |
خاکی |
17.8/28 |
430 |
12 |
1349 |
| 10 |
ارس |
قزل قشلاق |
خاکی |
38/46 |
945 |
8/182 |
1349 |
| 11 |
مهاباد |
مهاباد |
پاره سنگی |
46/47.5 |
700 |
8/215 |
1349 |
| 12 |
درودزن |
شمال شیراز |
خاکی |
55/60 |
700 |
10/400 |
1352 |
| 13 |
کارون |
مسجدسلیمان |
بتنی‌دو‌قوسی |
177/200 |
380 |
6/31.5 |
1356 |
| 14 |
چاه نیمه |
سیستان |
خاکی |
17 |
170 |
6/168 |
1360 |
| 15 |
میناب (استقلال) |
میناب |
بتنی‌قوسی |
52.5/60 |
450 |
2.5/58 |
1362 |
| 16 |
لار |
شمال تهران |
خاکی |
105/105 |
1170 |
12/100 |
1359 |
| 17 |
قشلاق (وحدت) |
سنندج |
پاره سنگی |
80/90 |
330 |
10/260 |
1362 |
| 18 |
سد دوم کوهرنگ |
فارسان |
بتنی وزنی |
22 |
73 |
|
1364 |
| 19 |
کارده |
کارده(مشهد) |
بتنی‌دو‌قوسی |
50/67 |
144 |
3.2/8.5 |
1366 |
| 20 |
طرق |
طرق (مشهد) |
بتنی‌دو‌قوسی |
74/81 |
330 |
4.8/128 |
1367 |
| 21 |
جیرفت |
جیرفت |
بتنی‌دو‌قوسی |
127/133 |
250 |
17-May |
1370 |
| 22 |
خمیران |
بالای‌نجف‌آباد |
خاکی |
25.5/31 |
185 |
11/148 |
1371 |
تقریباً تا سال 1850، معیارهای ملی برای طراحی سد معدود بود. شکست سد پوئن تس برروی دورخانه ریوگوادالن تین در اسپانیا در سال 1802، عدم کفایت برخی روشهای تجربی را به نمایش گذاشت.
ابتدا قرار بود که این سازه بنائی وزنی، کاملاً برروی سنگ ساخته شود، اما کشف آبرفت عمیق در آبراه رودخانه منجر به استفاده از شمعکها و قیدهای چوبی در پی همان قسمت شد. پس از 11 سال بهره برداری، زیربندی در هم شکست و بریدگی بزرگی در سد ایجاد شد. طی قرن نوزدهم، پیشرفت قابل توجهی در مهندسی سدهای وزنی در اروپا حاصل گردید. در سال 1853، مهندس فرانسوی ام. دوسازیلی توصیه کرد که فشار داخلی سد پائین تر از حد معین نگه داشته شده و نیز ابعاد آن طوری تعیین شود که از لغزش جلوگیری به عمل آید، 25 سال بعد، مفهوم خط منتجه نیروها در داخل یک سوم میانی هر صفحه افقی بوسیله دبل یو.جی.ام رانکین انگلیسی به تفصیل تشریح و روشن گردید. مفاهیم پیشنهاد شده بوسیله ام. دو سازیلی و رانکین راه را برای تحلیل منطقی سدها گشود.
درحالی که معیار یک سوم میانی بطور عام برای تأمین مقاومت سدهای وزنی تحت بار متوسط در مقابل واژگونی پذیرفته شده بود، مهندسین به اهمیت فشار بر کنش و لغزش پی می بردند.
در این راستا، در طراحی سد ویرنوی در انگلیس که طی سالهای 1882 تا 1890 ساخته شد، یک سیستم زهکشی برای کاهش فشار بر کنش پیش بینی گردید.