RSS

السدود

الســـــــــدود

تعتبر السدود من أعظم وأضخم الإنشاءات المدنية التي يبنيها الإنسان على الإطلاق . وخلال حلقات التاريخ بنيت السدود الضخمة لدرء أخطار الفيضانات ، وري الأراضي الزراعية ، وتوليد كفايات هائلة من الطاقة الكهربائية باستغلال قدرات الطبيعة الكامنة في الماء المحجوز . وبذلك نجد أن السدود غيرت منذ زمن مضى معالم واضحة في الحضارة البشرية .وتعتبر السدود من المنشأت الهندسية القديمة جدا ،فقد بنيت أوائل السدود في العالم قبل أكثر من 5.000 سنة ، حيث كان المصريون القدامى السباقون لبناء أول وأضخم السدود التي عرفتها البشرية ، وليس هذا فحسب ، بل ابتكروا أيضا العديد من النماذج المختلفة للسدود الكفيلة بمقاومة قوة مياه الأنهار العنيفة .
إن الأنواع الشائعة من السدود هي التي تنشأ من نوع واحد من المواد أو ذات الردم الترابي والردم الصخري مع قالب ترابي ، أو ذات الواجهة الخرسانية ، والسدود الخرسانية التي تعتمد على الجاذبية أو القوس أو الدعامات الواقية.

السدود القوسية Arch dams …

يرتبط تصميم السدود دائما وكأي إنشاء هندسي بجيولوجية المنطقة وطبيعة التربة والتضاريس . وتعتبرالسدود القوسية من أبسط أشكال السدود وأقلها تكلفة من حيث المواد والتصميم من أي نمط من أنماط السدود الأخرى ، وأشهر أمثلته سد الأتازار El Atazar Dam في إسبانيا .ويستخدم هذا النوع من تصميم السدود في الأماكن الضيقة والصخرية ، حيث يكون السد على شكل قوس منحني يحجز خلفه الكميات الهائلة من مياه الأنهار .

توزع القوى …

يقوم الشكل الهندسي المقوس للقوس خلال عملية ضغط المياه المحجوزة خلف السد ، حيث تقوم المياه بتطبيق ضغط كبيرعلى السطح الخلفي المحدب للجدار ، مما يسبب انضغاط القوس الجداري باتجاه التماسك والتقارب للمادة الجدارية من بعضها البعض بسبب شكلها الهندسي كما هو موضح في الشكل السابق .

السدود المدعمة Buttress dams …

قد تكون هذه السدود منبسطة قليلا أوكثيرا أو مقوسة ، لكن هناك دائما أساسيات تصميمية تميزها عن غيرها وهي سلسلة من الركائز ( تستخدم لنقل القوى المؤثرة على الجدار الى منطقة أخرى أكثر قوة وتحمل كالأرض أوالأساسات ) . حيث تقوم هذه الركائز الإنشائية بتقوية ودعم بناء السد من الجهة الخارجية في اتجاه مجرى النهر .ومن أهم الأمثلة على السدود المدعمة بركائز إسمنتية هو سد بارتليت Bartlett Dam في ولاية أريزونا الأمريكية .

توزع القوى…

بحسب التصميم الهندسي لهذه الأنماط من السدود ، تقوم المياه بتوليد قوى ضغط كبيرة ناتجة عن وزنها باتجاه جدار السد مسببة دفعه أو انقلابه بينما تقوم الركائز في الجهة المقابلة برد فعل معاكس تماما في محاولة لتثبيت البناء في مكانه ، بينما يكون وزن الركائز مطبقا بالكامل الى الأرض . .

السدود الردمية Embankment dam…

وهي سدود ضخمة مكونة من الصخور والأتربة ، مشابهة لنمط سدود الجاذبية ، حيث تعتمد هذه السدود على أوزانها الهائلة في مقاومة القوى الهائلة الناتجة عن المياه المحجوزة ، وما يميز هذه السدود هو كثافة المادة داخلها ، فالعازل الداخلي يمنع ترشح أو تسرب المياه عبر بناء السد . وتعتبر هذا النوع من السدود التي تتميز بالإنشاء الضخم أشهر أنواع هذه السدود .وأحد الأمثلة سد نيو واديل New Waddell Dam .

توزع القوى …

تدفع قوى ضغط المياه على طول الجدار باتجاه دفعه للانقلاب ، في حين يعمل الوزن الهائل لمادة السد أو الجدار على تثبيت الجدار في مكانه بسبب الجاذبية التي تدفعه باتجاه الأرض بشكل دائم وعلى طول حائط السد .

سدود الجاذبية Gravity dams …

وهي سدود ضخمة تقوم بمقاومة القوى الضخمه للمياه بشكل كلي من خلال أوزانها (قوة الجاذبية الأرضية للجدار المانع الإسمنتي المصمم بطريقة هندسية ذات قواعد ضخمة ومتوازنة).

وتتم عملية تشكيل الإسمنت من خلال تفاعلات كيميائية تعطي كميات كبيرة من الطاقة الحرارية .وعندما يتم تبريد الإسمنت يترافق تدريجيا بانكماش للمادة ، تترافق هذه التقلصات للمادة عند التبريد المفاجئ أو الغير منتظم بتشققات في المادة قد لاتكون ذات أهمية في حال عمليات الصب الجدارية البسيطة ولكنها تشكل كارثة في حالة السدود التي تستهلك 12 مليون يارد مكعب من الإسمنت كما في سد غراند غولي Grand Coulee لذلك يتم التحكم بشكل دقيق أثناء عملية إنشاء هذه السدود لمنع تكون شروخ الإنكماش، ففي مثالنا هذا قام المهندسون بضخ مياه باردة خلال شبكة معقدة من الأنابيب في الخرسانة الإسمنتية للمساعدة في تبريد الإسمنت خلال تصلبه ، وهذه العملية بالإضافة الى الحماية من حدوث التشققات الإسمنتية من شأنها أن تسرع عملية التبريد التي من الممكن أن تستغرق أكثر من 200 عام فيما لو تركت لتبرد بشكل حر في الطبيعة .

وتعتبر معظم سدود الجاذبية كسد غراند غولي في العاصمة واشنطن ، من الأنماط المكلفة جداً في الإنشاء بسبب حاجتها لكميات هائلة من مواد البناء كالإسمنت .حيث يعتبر هذا السد أحد أضخم الإنشاءات الإسمنتية في العالم ، فكميات الإسمنت التي استهلكها بناء السد هذا تكفي لبناء طريق سريع highway يقطع الولايات المتحدة بالكامل . حيث تعادل مساحة قاعدة السد أربع أضعاف مساحة قاعدة أكبر أهرامات الجيزة في مصر .وبلغت المساحة التخزينية للسد421 مليار قدم مربع ، أما تكلفته فقد بلغت سنة 1942م أكثر من 300 مليون دولار أميركي .

السدود الحجرية Rock – Fill Dams ..

هي سدود اشبه بالسدود الترابية إلا ان مادة الاملاء الرئيسية فيها
هي الحجر . حيث يتم الاملاء بالقاء الحجر اكواماً او رصفه باليد او فرشه
على شكل طبقات يتم حدلها بالحدل الإهتزازي (vibratory compaction ) .

السدود الحجرية الكبيرة يتم انشاؤها على تربة حجرية الا ان الاسس فيها لا تحتاج إلى تلك القوة المطلوبة في غيرها من السدود التي تعتمد على وزنها في مقاومة ضغط المياه كالسدود والكونكريتية الوزنية

ان السدود الحجرية لها من الاستقرارية الجيدة بحيث انها تقاوم الهزات الارضية دون تخلخل السد , ولهذا السبب فإن السدود الحجرية تستعمل كثيرا في السدود ذات الارتفاع العالي جدا مثل سد (nurek) في الاتحاد السوفيتي (سابقا) حيث يعتبر اعلى سد في العالم فهو سد من الاملاء الحجري .

ان الصفة الاساسية للسدود لكي تحجز المياه لا بد من وجود طبقة صماء تمتد على طول السد واستناداً لنوع الطبقة الصماء في السد الحجري
هناك نوعان من :

1- ذات الغشاء غير النفاذ (Impervious membrane)
حيث تتكون الطبقة الصماء في هذا النوع من الكونكريت او الكونكريت الاسفلتي واحيانا من الحديد . توضع هذه الطبقة على جانب مقدم السد فوق طبقة من قطع الحجر المرصوفة باليد والطبقة الاخيرة تغطي الحجر المفروش عشوائياً في جسم السد .

2- ذات اللب الترابي حيث تكون الطبقة الصماء عبارة عن لب معمول من التربة الصماء في وسط السد , ومثل هذه تسمى ايضا
السدود الترابية – . ان اللب الترابي يمكن اي كون في الوسط
وبصورة عمودية كما في الترابية او مائلا وغير متماثل الجهتين .
في مثل هذه يفصل اللب عن الاملاء بالحجر بمرشحات يتم اختيار مادتها
جيدا وعلى جانبي اللب .

في السدود القديمة لا يوجد حدل اما في الوقت الحاضر فإن الحالات الاهتزازية (vibratory rollers ) تستعمل بنجاح في حدل مثل هذه السدود .

ملاحظات مهمة:
* ان اكبر حجم مسموح به للحجر يتحدد بمعدات النقل ونوعها ، القطع يصل حجمها إلى 2 م3 كانت تستعمل في الماضي . اما في الوقت الحاضر فإن الحجر المستعمل والاكثر شيوعا هو اصغر حجما من ذلك .

* ان ذات الغشاء غير نقاذ (membrane type)
اكثر كلفة من ذات اللب الترابي .اضافة إلى ذلك في ارتفاعات
المياه تزيد على 100 متر فإن الغشاء غير النفاذ يندر استعماله وذلك لعدم وجود المعلومات الكافية عن كيفية سلوك هذا الغشاء وعمله تحت هذا الارتفاع من المياه .

*سمك الغشاء الكونكريتي يعتمد بصورة عامة على اعلى منسوب للمياه في الخزان ويجب ان لا يقل عن 1% من ارتفاع الماء امام السد ويجب وجود تسليح حديدي في الكونكريت بمقدار 0.5 % بالاتجاهين .

عندما يكون الاملاء بالحجر عشوائيا على شكل طبقات او اكوام فإن ميل الجوانب يكون حوالي 1.4 افقي إلى 1 عمودي . ميل جانب مؤخر السد يأخذ نفس الميل المذكور او اكثر انحدارا (flatter) .

* ميل مقدم السد ذو غشاء غير النفاذ يمكن ان يكون مساويا لما ذكر او اكثر انحدارا منه ولحد ( 1,75 – 1 ) ويمكن ان يصل إلى (2.5 إلى 1 )
للسدود العالية ذات اللب الترابي .

* ان الطبقة التي يفرش عليها الشغاء غير النفاذ والتي ترصد
باليد عادة يجب ان يؤخذ الحذر عند الرصف بحيث ترصف كل القطع
الحجرية على سطوح مستقرة جيدا وتملأ كافة الفراغات بقطع الحجر
الصغيرة وان سمك هذه الطبقة يزداد من (1.5 إلى 3 متر )
عند القمة إلى 0,5 % من الارتفاع الكلي عند القعر

* في ذات اللب الترابي يتم تصميم اللب غير النفاذ بموجب نفس الاسس المتبعة في تصميمه في الترابية .

سد بيز (beas dam )

يقع هذا السد في البنجاب . يبلغ ارتفاعه 132.6 متر عن اعمق مستوى الاسس .
تم انشاء لب مركزي عريض غير نفاذ للمياه محمي من الجهتين بمواد مرشحة
مع اكتاف من الحصو والرمل نفاذة للمياه .
بلغ مجموع الكميات الترابية الاملائية التي جهز بها السد 36,05 مليون متر مكعب . تبلغ سعة الخازن الحي لخزانه (live capacity) ما مقداره
8,14 بليون متر مكعب من المياه على مساحة مقدارها 254 كيلومتر مربع .
وقد زاد حجم الاملاء الكلي للسد على 64 مليون متر مكعب .

 

أضف تعليقاً

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s

 
%d مدونون معجبون بهذه: