۱ – تعريف سد
هر مانعي كه در مسير جريان آب قرار گيرد و باعث شود تا ارتفاع آب در بالادست آن افزايش يافته، مقداري آب ذخيره گردد، سد ناميده مي شود و به عبارتي ديگر «سد» عبارتست از سازه اي كه در عرض رودخانه جهت ذخيره و افزايش ارتفاع آب ساخته مي شود.

۲ – هدف از ساخت سد
در يك تقسيم بندي هدف از ساخت سد را يك يا چند مورد از موارد زير تشكيل مي دهد.
الف – كشاورزي (تامين آب مورد نياز كشاورزي، احياء اراضي موات و نميه موات)
ب – تامين آب شرب و بهداشتي
ج – مصارف صنعتي و رفع نيازهاي جريان مربوط

د – كنترل سيلاب و تنظيم جريان رودخانه ها و سيلاب ها
ك – نيروگاه هاي برق آبي
ل – افزايش ارتفاع جهت انحراف آب
م – كشتيراني و حمل و نقل

و – حفظ محيط زيست حيوانات وحشي

۳ – انواع سدها بر اساس نوع مصالح بدنه
الف – سدهاي خاكي: كه از خاك ساخته شده اند.
ب – سدهاي سنگي (سنگريزه اي): كه مصالح تشكيل دهندة بدنة آن ها، سنگ هاي درست دانه هستند.
پ – سدهاي بتني: در اين نوع، بدنه سد از بتن و يا بتن مسلح ساخته شده است.

ت – سدهايي با مصلاح بنايي: كه از مصالح بنايي نظير سنگ و ملات ماسه سيمان و گاه روية بتني براي ساخت سد استفاده مي شود.
ث – سدهاي الواري (چوبي) و فولادي: كه به ندرت و براي استفاده هاي محدود و با استفاده از مصالح چوب و يا فولاد ساخته مي شوند.
ج – سدهاي لاستيكي: سدهاي با ارتفاع كم (تا حدود ۶ متر) هستند كه اخيراً و به صورت محدود مورد استفاده قرار گرفته اند.

سد لاستيكي از ورقه لاستيكي با مقاومت كششي بالا ساخته شده كه با دميده شدن هوا و يا وارد كردن آب به داخل آن متورم شده و به صورت مانعي جلو آب قرار مي گيرد و هر گاه سيال مذكور از داخل دو لايه لاستيكي خارج گردد، و به صورت يك كفپوش در بستر رودخانه قرار مي گيرد.

۳ – انواع سدها بر اساس رختارسازه اي
الف – سدهاي خاكي: كه مقاومت برشي خاك، ايستايي آن را در مقابل نيروهاي وارده تامين مي نمايد. عموماً براي جلوگيري از نشست آب از هسته هاي غير قابل نفوذ يا نيمه پذير نظير هسته هاي رسي در داخل بدنه سد استفاده مي كنند.
ب – سدهاي سنگريزه اي: كه مشابه سدهاي خاكي است. با اين تفاوت كه ابعاد دانه ها به مراتب درشت تر و به صورت سنگ مي باشد.
پ – سدهاي وزني: كه وزن بدنه سد تعادل آن را در مقابل مجموعه نيروهاي واده حفظ مي نمايد.

ت – سدهاي پايه داره: كه بارهاي وارده بر سد توسط يك پوست به پايه ها و از آنجا به پي و زمين منتقل مي گردد.
ث – سدهاي قوسي: كه نيروهاي وارده بر سد توسط يك بدنه انحناء دار به فونداسيون و سپس به سنگ زمين (كف و جناحين) منتقل مي گردد.
ج – سدهاي فولادي: كه از يك قالب فولادي و يك صفحة فولادي روي وجه بالادست آن تشكيل شده است. اين نوع سدها مي توانند در شكل هاي گوناگون سازه اي ساخته شوند.

ج – سدهاي چوبي (الواري): كه نظير سدهاي فولادي از يك قالب چوبي و يك صفحة ساخته شده اند از الوار تشكيل شده اند براي انتقال نيروهاي وارده بر سد به زمين از سيستم هاي مختلف مي تواند استفاده گردد.

۴ – انواع سدهاي بتني
آن چه سدهاي بتني را بيشتر از ساير موارد از يكديگر متمايز مي سازد، تقسيم بندي بر اساس نوع طراحي و رفتار سازه اي آنهاست كه ذيلاً به آن پرداخته مي شود
الف – سدهاي بتني و وزني
اين نوع از سدهاي بتني كه نيروهاي ثقلي در آن ها مقاومت لازم جهت حفظ تعادل و پايداري سد را تامين مي نمايند و عموما در پلان در راستاي محور متصل كننده جناحين مستقيم هستند خود به انواع زير تقسيم مي گردند:
سد وزني توپر (يكپارچه) كه بدنة آن به استثناء محل زهكش ها و گالري ها توپر و يكپارچه مي باشد. بر اين اساس وزن آنه نسبتاً سنگين تر اما اجراي ساده تر دارند. سد وزني با اين خصوصيات، مهمترين و معمولترين نوع سدهاي وزني بوده، كمترين هزينه تعميرات را لازم دارند.

سدهاي وزني توپر براي هر موقعيت مكاني مناسب هستند ولي ارتفاع آن ها تابعي است از مقاومت سنگ كف
ب: وزني توخالي (محوف)
گاه براي كاهش وزن بتن مصرفي در سد و در مناطقي از بدنة سد وزني كه تنش كمتري به آن وارد مي شود، فضاهاي خالي ايجاد مي كنند كه در اين صورت سد را «سد وزني تو خالي يا مجوف» مي نامند.

اين نوع سدها شبيه سدهاي پايه دار بوده بيشترين آن ها از بتن مسلح ساخته شده اند. فضاي خالي موجود در بدنه (يا پايه ها) مي تواند براي قراردادن دستگاها و سيستم هاي احتمالي نظير توربين ها و … مورد استفاده قرار گيرد. اگر چ سدهاي وزني مجوف، بتن كمتري در مقايسه با سدهاي وزني توپر نياز دارند، اما مسائل اجرائي و امكان نياز به مسلح كردن بتن (به دليل مسائل سازه اي)، نسبت به سدهاي وزني توپر، هزينه بيشتري را در بر دارد و لذا لازم است تا جهت مقايسه با دو نوع بررسي هاي كافي و كامل انجام مي پذيرد. در حاضر ساخت اين گونه سدها زياد معمول نمي باشد.

پ: سدهاي وزني داراي هسته (هسته دار)
در اصل همان سد وزني تو خالي است با اين تفاوت كه فضاهاي خالي به جاي آنكه در وسط مقطع قرار گيرند، در حد فاصل درزهاي اجرايي ساخته مي شوند و لذا مقطع هر بلوك بين دو درز اجرايي به شكل I خواهد بود با دو بال در بالا دست و پايين دست و يك جان در وسط.
شايان ذكر است با توجه به مشكلات اجرايي سدهاي وزني تو خالي و هسته دار در حال حاضر عموماً سدهاي وزني توپر ساخته شده اند و هر جا صحبت از سد وزني شد مقصود سد وزني توپره مي باشد.

ت: سدهاي قوسي
سدهاي قوسي در پلان انحناء بوده به گونه اي كه تحدب منحني به سمت بالا دست مي باشد. اين نوع سدهاي كه براي ذره هاي تنگ بسيار مناسب هستند عموماً بيشترين نيروهاي وارده بر سد را به جناحين و قسمت كمي از آنها را به سنك كف در بستر رودخانه منتقل مي نمايد. سدهاي قوسي داراي انواع مختلف بوده و مقطع آنها نيز مي تواند از يك مقطع تقريباً مثلثي تا يك مقطع دارايي انحناء تغيير كند. از نظر سازه اي، گاه سد قوسي به صورت دو سرگيردار (جناحين) و گاه به صورت سه طرف ديگر ساخته مي شود كه تمام اين موارد تابعي از موقعيت دره و مجموع هزينه هاي لازم مي باشد.

ث: سدهاي پايه دار (پشت بنددار)
اگر بال هاي پايين دست سد وزني تو خالي يا هسته دار را حذف كنيد،سد پايه دار يا پشت بند دار تشكيل مي گردد. اين نوع سد، مركب است از يك دال (پوسته) بتني (مسطح يا قوسي) و تعدادي پايه كه بارهاي وارده يا پوسته يا پوسته را به فونداسيون و سنگ كف منتقل مي كنند. اگر چه بتن مصرفي در اين سدها در حدود ۶۰ درصد بتن مصرفي در سدهاي وزني توپر است اما هزينه هاي ساخت و مسطح كردن بتن و مشكلات سازه اي، معمولاً جايگزين مصرف كمتر بتن مي گردد. اين سدها به خصوص براي مناطقي كه سنگ كف از مقاومت يكپارچه برخودار نيست مناسب هستند.

ج: سدهاي بتن غلطتكي
سدهاي بتن غلتكي از جمله سدهاي بتني هستند كه از حدود سال ۱۹۷۰، بيشتر به عنوان يك روش جديد در ساخت سدهاي بتني وزني مطرح و بكارگرفته شدند. از اين روش همچون مي توان بر بازسازي سدهاي موجود استفاده نمود.
اين نوع سدها در حقيقت همان سدهاي بتني هستند كه از نظر اموال اصول طراحي و شكل مقطع بسيار شبيه سدهاي وزني موسوم بوده و تنها به منظور كاهش هزينه هاي آن، در ساخت آن از بتن غلطكي استفاده مي شود.

بتن غلطكي عبارت است از بتني كه اسلامپ آن صفر بوده و به منظور حمل پخش و تراكم آن از ماشين آلات عمليات خاكي استفاده مي شود. لذا ملاحظه مي شود كه بتن غلطكي بايستي آنقدر خشك باشد كه بتوانند تقريباً نظير دانه هاي خاك به راحتي پخش شده و بوسيهله ماشين آلات متراكم كننده نظير غلطك متراكم گردد.

فصل

دوم

مطالعات اوليه پروژه هاي سدسازي

۱ – بررسي و ارزيابي عمومي ساختگاه (انتخاب محل سد)
براي يك سد خاص، ساختگاه و محل احداث، تامين تامين كنندة نيازهاي فني و كاربردي ويژه اي باشد و وجود تناسب در ساختگاه مي تواند باعث تعادل بين ويژگي هاي فيزيكي طبيعي آن و اهداف اصلي سد گردد. عواملي هستند كه بر روي تعادل مذكور اثر مي گذارند كه مهمترين آنها عبارتند از:
الف – توپوگرافي منطقه و ظرفيت مخزن
اولين عامل براي تعيين محل محور سد وجود دره اي مناسب است كه بتوان سد را با طول محدود و در داخل آن اجرا نمود. براي اقتصادي بودن و كاهش هزينه ها لازم است تا براي يك ارتفاع معين،

طول تاج تا حد امكان كوتاه و در مقابل ظرفيت مخزن حتي المقدور زياد باشد بنابراين از لحاظ توپوگرافي، منطقه اي مناسب خواهد بود كه در محخل تنگه سد كاملاً بسته و بالادست آن كاملاً باز گردد. در صورتيكه دو رودخانه در نقطه اي بهم پيوسته و تشكيل يك رود واحد را بدهند برتر است كه محور سد در پايين دست محل اتصال واقع گردد.

ب: فونداسيون، شرايط زمين ساخت و ژئوتكنيكي
در سدهاي بتني مي باست كف و جناحين رودخانه داراي سنگ مقاوم بوده و همچنين عمق سنگ كف (ضخامت آبرفت) در حد قابل قبولي باشد، بديهي است با استفاده از نتايج آزمايشات سطحي، انفجارهاي آزمايشي و داده هاي حاصل از گمانه ها، پروفيل محور سد تهيه شده و با توجه به ريخت شناسي و ساختار زمين: گسل هاي مهم و ساير گسيختگي ها موجود نظير سيستم درزه و ترك لايه بندي و جهت لايه تعيين مي گردد.

مناسب بودن و قابليت تحمل پي در مقابل نيروها و ظرفيت باربري آن، تغيير شكل پذيري و ناتراوايي عواملي هستند كه مي توانند محل و موقعيت و حتي نوع سد را تعيي نمايند.

ج: هيدرولوژي و ميزان رسوب
از جمله عوامل مهم در انتخاب محل سد، مشخصات هيدرولوژي منطقه باشد كه مي بايست استفاده از آن در طول عمر مفيد پروژه وجود داشته باشد. بطور كلي از نظر اقتصادي امكان استفاده از آن در طول عمر مفيد پروژه وجود داشته باشد، بطور كلي هر چه نوسانات خصوصيات هيدرولوژيكي نظير سيلاب و رواناب در سالهاي مختلف كمتر باشد، جهت استفاده دائمي شرايط بهتري را ايجاد مي نمايد.

از جمله عوامل ديگري كه در اين زمينه از اهميت قابل ملاحظه اي برخوردار است، ميزان تبخير از سطح آزاد آب مخزن توپوگرافي و ظرفيت مخرن، ميزان پتانسيل بالقوه تخير آب درنظر گرفته شود. ميزان رسوب دانه بندي آن از جمله عواملي هستند كه مستقيماً بر روي حجم مرده و در نتيجه بر روي حجم كل مخزن تاثير گذاشته و لذا در محاسبات بايد تا حد امكان به صورت دقيق برآورد شوند.

بر اين اساس شناسائي كامل حوزه و تعيين پتانسيل رسوب هر شاخة رودخانه مي تواند بسيار مهم تلقي شود، نهايت آنكه بايستي ميزان بار رسوب آورده شده به پشت سد كمترين مقدار ممكنه را دارا بوده، اطمينان كافي از عدم پر شدن مخزن بوسيله رسوبات، در كوتاه مدت وجود داشته باشد.
د: محل سرريز
سرريز ها به طور معمول گرانترين و پرهزينه ترين سازه هاي جانبي سد به شمار مي آيد هر چند كه در اغلب بتني مي تواند سرريز را بر روي خود بدنه ساخت، اما وجود مناطق ديگري در منطقه كه بتوان به راحتي سرريز را در آن قرار داد و يا از آنها براي ساخت سرريز اضطراري استفاده نمود مي تواند امتيازي براي محل احداث سد بشمار مي آيد و لذا در مطالعات مي بايست موقعيت هاي مناسب براي احداث سرريز در نظر گرفته شود.

هـ : وجود مصالح ساختماني مناسب
به طور كلي وجود مصالح مناسب و قابل دسترسي در كاهش هزينه هاي كلي طرح نقشي بسيار مهمي دارند، در سدهاي بتني به لحاظ اينكه مصالح خاصي نظير شن و ماسه با دانه بندي مشخص و سيمان به مقدار نسبتاً زيادي مورد نياز است لذا هر چه منبع تامين اين مصالح به محل سد نزديكتر باشد، علاوه بر كاهش زمان انتقال مصالح، هزينه حمل نيز به ميزان زيادي كاهش مي يابد

، در اين راستا بايد امكان استفاده از مصالح طبعي و يا توليد مصالح شكسته از منابع سنگي و را مورد نظر قرار داد و نهايتاً موردي كه ارزانتر بوده و در عين حال مشخصات فني طرح را دارا باشد به كار گفلت.

و: انحراف مسير رودخانه
انحراف مسير رودخانه جهت خشكاندن محدودة كارگاه و هدايت جريان رودخانه به موقعيت مناسب در طول دورة اجراي سد امري ضرروي مي باشد و لذا در مطالعات امكان يابي براي موقيعت احداث سد بايد منطقي را در نظر گرفت كه بتوان با روشهاي مناسب آنها را در مقابل جريان رودخانه حفظ نمود.
بررسي اقتصادي بين گزينه هاي مختلف انحراف و همچنين پيش بيني لازم جهت استفاده از سيستم انحراف در طي دورة بهره برداري به منظور تامين اهداف ديگر نظير تخليه كننده تحتاني يا بخشي از جريان هدايت سرريز و … مي تواند در تعيين موقيعت مناسب شد و كاهش هزينه هاي طرح مزبور موثر باشد.

ز: آب بندي مخزن و پايداري ديوارها
يكي از مهمترين اهداف سد نگهدراي و ذخيرة آب مي باشد و مي بايست مطالعات لازم جهت اطمينان از آب بندي مخزن و جلوگيري از فرار نامطلوب آن بعمل آيد. به طور كلي ارزيابي كامل زمين شناسي براي اين منظور، بويژه در سازنده هاي كار ستي و موارد مشابه و همچنين در مناطقي كه سابقة معدنكاري وجود دارد لازم است بر حسب ضرورت لازم است كه كناره هاي مخزن، خصوصاً مناطقي كه با اشباع شدن سطوح زير آنها امكان ناپايداري دارند از نظر پايداري كاملا بررسي شوند. ناپايداري در ديوارهاي مخزن مي تواند خطرات بالقوه زيادي از جمله حجم ذخيره و يا توليد امواج بزرگ در مخزن را سبب گردد.

ح: خسارات مخزن، حمل مناسب براي تجهيز كارگاه و امكانات رفاهي
در تعيي محل احداث سد، شرايط محلي نظير راه هاي دسترسي، پل ها و ديگر تاسيسات زير بنائي از مسائلي هستند كه مي بايست مورد بررسي قرار گيرند سهولت دسترسي به محل سد وجود راههاي اصلي و راه آهن و همچنين گزينه هاي داراي خسارت كم مي توانند داراي اولويت باشند.
همچنين وجود محل مناسب براي نصب امكانات و تجهيزات مورد نياز و وجود امكانات رفاهي براي پرسنل شاغل در زمان سخت سد نيز جمله عواملي هستند كه مي بايست مد نظر قرار گيرند.

ط: پيامدهاي زيست محيطي
آب هميشه به عنوان يك عنصر كليدي در شكل گيري تمدن ها و استمرار آنها بوده، و همواره عامل اساسي در توسعه كشورها به شمار مي رفته است. سد، به عنوان سازه اي كه حجم و ارتفاع معيني از آب را در يك موقعيت مكاني خاص ذخيره و اهداف متنوعي را دنبال مي كند، مي تواند مسائلي مختلفي اكولوژيكي، فيزيكي و شيمايي و اجتماعي فرهنگي اقتصادي و … منطقه را تحت تاثير تغييرات جدي قرار دهد و لذا لازم است تا اثرات زيست محيطي ناشي از ساخت، سد بخصصو سدهاي بزرگ مورد توجه قرار گيرد.

ساخت يك سد مي تواند اثرات مثبت و يا منفي زيست محيطي داشه باشد. به عنوان مثال تامين آب مورد نياز كشاورزي شرب و صنعت مردم منطقه افزايش پوشش گياهي رشد اقتصادي اجتماعي فرهنگي مردم تحت پوشش و … از جمله اثرات زيست محيطي سد مي باشند در حاليكه زير آب رفتن قسمتي از زمين هاي بالادست و آلوده شد آب درياچه مي تواند بر حسب شرايط از جمله موارد اثرات منفي زيست محيطي يك سد محسوب گردند.
بطور كلي مي توان اثرات زيست محيطي يك سد را، بدون آنكه قضاوتي در مورد اثر منفي و يا مثبت آن گردد به شرح زير خلاصه اي آورده و براي هر يك نمونه هائي ذكر مي شود.

۱ – اثرات فيزيكي و شيميائي احداث سد
الف: اثر درياچه سد بر آب و هواي منطقه يا محدوده درياچه
ب: خشكي نسبي پايين دست،پس از احداث سد
پ: غلظت مواد محلول آب درياچه و پاياب آن

۲ – اثرات بيولوژيكي سدها
الف: كاهش غلظت مواد غذايي مورد استفاده ماهي ها و گياهان
ب: اثر ذخيره آب درياچه هاي و مخازن كم عمق در رشد و نمو پانكتونها

۳ – اثرات اجتماعي، اقتصادي و فرهنگي
الف: اثر احداث سد بر روستاهاي مجاور، غرقاب شدن اراضي كشاورزي مراتع، منازل، ساختمان هاي دولتي و …
ب: اثرات سد بر آباداني توسعه اجتماعي و اقتصادي و فرهنگي و مردم روستاها اشتغال مردم، بالا رفتن سطح زندگي و …
پ: توسعه ماهيگيري، تفريحات و ورزشهاي آبي
ت: بهبود كيفيت زندگي و بالا رفتن درآمد، تغييرات مناسب فرهنگي

بررسي عوامل موثر بر انتخاب سد
عوامل بسيار در انتخاب نوع بهينه سد براي يك موقعيت مشخص وجود دارند كه در حالت كلي به دو دره قابليت هاي فني و هزينه احداث و بهره برداري تقسيم بندي مي گردند. در مكان هايي كه به دلايل فني محدوديست انتخاب سد وجود دارد انتخاب نوع سد كار آساني خواهد بود مثلاً در موقعيتي كه سنگ كف يا جناحين از موقعيت ضعيفي برخوردار باشد از ساخت سد قوسي پرهيز مي گردد ولي در بسياري از موارد از نظر فين امكان طراحي گونه هاي مختلف سد وجود دارد كه در اين حال تصميم نهايي براي نوع سد تابعي از اقتصاد طرح خواهد بود

بهر حال از جمله عوامل مهم كه در انتخاب سد تاثير مي گذارند عبارتند از:
۱ – شرايط زمين شناسي و پي سد ۲ – عوامل هيدروليكي و اقتصاد ۳ – عمق آبرفت ۴ – مصالح ساختماني

۱ – شرايط زمين شناسايي و پي سد
از جمله موارد مهم در اين مبحث ميزان تغيير شكل پذيري پي، ميزان باربري آن و عمق آبرفت مي باشد تنش بوجود آمده باعث تغيير شكل آن گرديدده و بستگي تام به ميزان باربري پي و خصوصيات ژند مكانيكي آن دارد.

به طور كلي مي توان گفت كه در مكان هايي كه تغيير شكل پي زياد است انعطاف پذيري نسبي ساده يك مزيت محسوب شده و لذا سازه اي نظير يك سد خاكي يا سنگريزه اي مناسب تر خواهد بود ولي در مناطقي كه ميزان باربري پي بيشتر است مي توان از سد هايي كه تنش بيشتري به پي وارد مي نمايند نظير سد وزني يا سد قوسي برد.

۲ – مصالح ساختماني
با توجه به حجم بتن قابل ملاحظه اي كه در بدنه سدهاي بتني مصرف مي شود وجود مصالح ساختماني مناسب جهت تامين شن و ماسه بتن در نزديكي سد مي تواند عامل تعيين كننده نوع سد بتني باشد. در هر حال اين عامل به عنوان يكي عامل اقتصادي مي تواند مطرح شود كه در اقتصاد طرح تعيين كننده است.

۳ – عوامل هيدروليكي
گاهي اوقات مجموعه عوامل هيدروليكي نظير وجود گراديان هيدروليكي مشخصات سرريز، سيستم اهداف و … مي تواند بر روي نوع سد تاثيربگذارند. به عنوان مثال در سدهاي خاكلي مقادير گراديان هيدروليكي بايد كم باشد در حاليكه مقدار آن براي سدهاي وزني، قوسي و پشت بنددار مي تواند بزرگتر انتخاب شود و يا مشخصات سرريز براي هر نوع سد باعث تغيير هزينه ها خواهد گرديد كه مي تواند به عنوان يكي از عوامل موثر بر اقتصادي طرح بررسي گردد.

۴ – شرايط اقتصادي
مهمترين عامل و به عبارتي عامل نهائي تعيين كننده نوع سد بتني (پس از عامل فني) ميزان هزينه احداث سد مي باشد كه عوامل مختلفي بر آن اثر مي گذارنده از آنجا كه مجموع عواملي كه بر اقتصاد طرح تاثير مي گذارند بسيار متنوع مي باشد، لازم است براي هر نوع سد و با توجه به چگونگي تاثير و مشخصات هر عامل، مجموع هزينه احداث برآورد گرديده، وسپس مقايسه اي بين گزينه هاي مختلف به عمل مي آيد. بديهي است بدون توجه به مسائل مديريتي، سياسي و اجتماعي گزينه اي مناسب است كه داراي حداقل هزينه باشد.