طراحی دریچه های هیدرومکانیکال
سد و شبکه های آبیاری

«فهرست مطالب»
عنوان صفحه
۱ ) مقدمه ۱
۲ ) تاریخچه سد سازی و کانالهای آبیاری در ایران باستان ۱۰-۲
۳ ) معرفی انواع سدها ۱۱
۴ ) معرفی انواع تجهیزات هیدرومکانیکال سد و کانالهای آبیاری ۲۷-۱۲
۵ ) نحوه محاسبات طراحی تجهیزات هیدورمکانیکال ۳۸-۲۸
۶ ) نحوه تهیه نقشه های اجرائی تجهیزات هیدورمکانیکال ۴۰-۳۹
۷ ) هدف از طرح پروژه ۴۱
۸ ) محاسبات طراحی تجهیزات هیدورمکانیکال
۹ ) نقشه های اجرائی تجهیزات هیدورمکانیکال
۱۰ ) نتیجه گیری
۱۱ ) مراجع و منابع
۱۲ ) پیوست ها و ضمائم

۱ ) مقدمه :
سخن را آغاز می کنیم با نام پرودگار جهانیان که نام او سر آغاز تمامی خوبیهاست.
اینجانب آرش – کلانتری از سال ۸۳ تا ۸۹ به طور منقطع در شرکت نهربندان که در زمینه طراحی، ساخت و نصب دریچه های هیدورمکانیکال سدها و شبکه های آبیاری و زهکشی فعالیت می نماید، مشغول بکار بوده ام. در ابتدا چون مدرک کاردانی نقشه کشی صنعتی داشتم، به عنوان نقشه کش با اصول ترسیمی دریچه ها آشنا گردیدم و سپس بعد از قبولی در مقطع کارشناسی

مهندسی مکانیک به صورت پایه ای با اصول طراحی و ساخت دریچه ها نیز در حال آشنائی هستم و این پروژه را از منظر دانشجوئی که به اصول ترسیمی دریچه ها کاملاً آشنا و با اصول طراحی در حال آشنائی است به قلم تحریر در آورده ام.
پروژه فوق الذکر یک پروژه واقعی و اجراء شده توسط شرکت نهربندان است و منابع و ماخذها در این شرکت موجود وما بقی در بخش مراجع و منابع آمده است.

۲ ) تاریخچه سد سازی و کانالهای آبیاری در ایران باستان :
در آغاز به تاریخچه سد سازی یا بند سازی می پردازیم، چون یکی از ملزومات طراحی و ساخت کانالها و دریچه های هیدورمکانیکال در ابتدا پیدایش سد بوده است.در ابتدا می بایست به اهمیت آب، این مایه هستی بخش و ضروری برای کلیه جانداران اعم از انسانها، حیوانات و گیاهان پرداخت که اگر آب نباشد و آبی در جریان به طور حتم نبض زندگی خواهد ایستاد.
انسان از آغاز پیدایش خود در این کره خاکی که ۴/۳ آن را آب فرا گرفته است به سرعت متوجه ارزش این ماده گردید و طی سالها تکامل و پیشرفت خود همیشه در فکر راهی برای ذخیره این ماده ارزشمند بوده حتی حیوانات نیز به اهمیت این ماده واقفند و بطور مثال سمور آبی برای خود در رودخانه بند می بندد که می توان آن را سد نامید و این روشی برای ذخیره آب در میان حیوانات است تاریخچه سد سازی در ایران به سالها پیش بر می گردد. در تاریخ دیر پای این مرز و بوم، آب همیشه نقش کلیدی داشته است. شبکه های معروف آبیاری یعنی قناتها، در جهان به خوبی شناخته شده هستند.عمر این تکنیک به ۲۵۰۰ سال قبل بر می گردد. اولین سند مکتوب در خصوص تکنیک حفر قنات، در نوشته های هردوت، مورخ مشهور یونانی به چشم می خورد و این صنعت در دوران هخامنشیان (۵۵۰ – ۳۳۰ سال قبل از میلاد مسیح) کاملاً رایج و متداول بوده است. در حفاری های باستان شناسی به بقایای آبگیر، مخازن آب با سرریزها و مجاری تخلیه و حتی شبکه های فاضلاب دست یافته اند که عمر شان به دوره قبل از هخامنشیان، دوره قبل از ایلام و آشور (۱۵۰۰ – ۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح می رسد).به طور کلی چهار شیوه آبیار

ی در ایران باستان وجود داشته است این چهار شیوه عبارتند از۱) چاهها و آب انبارها ۲ ) قنات ها ۳ ) نهر کشی و
۴ ) بندها و سدها.
۱ ) چاه ها و آب انبارها : چاه های معمولی که به صورت قائم با ابزارهای دستی حفر می شد و مازاد باران را در محل هائی به نام آب انبار ذخیره می کردند که نمونه آن در دشت های خش

۲ ) قنات ها : عمر قناتها در ایران به پیش از ۳۰۰۰ سال می رسد از آنجائیکه تعداد رودخانه ها در ایران کم است و رودخانه های دائمی بسیار اندک، بدین ترتیب ایرانیان به ابتکار نوین و تحسین انگیزی دست یافته بودند که به قنات یا کاریز مشهور گردید که این ابداع مهم و بی نظیر بعد از خاورمیانه به شمال آفریقا، اسپانیا و سیسیل ایتالیا انتقال پیدا کرد. و به بدین ترتیب بود که در آن زمان آبهای زیر زمینی را جمع آوری کردند و تحت قوه ثقل به سطح زمین می رانده اند و ایرانیان با آگاهی کامل از جریان آب های زیر زمینی به این فکر افتادند که به جای حفر چاه های عمودی، چاه های افقی حفر کنند تا بدین ترتیب به آب های زیر زمینی راه یابند و آنرا با استفاده از شیبی ملایم، به سطح زمین هدایت کنند و در نتیجه از آن برای مصارف گوناگون استفاده کنند.
۳ ) نهرکشی : در ایران از قدیم رودخانه های بزرگی چون دجله و هیرمند، نهرهائی منشعب کرده بودند و آب آنها را به بیابان های بی آب منتقل می نمودند. آنها کف نهرها را به دلیل سستی با آجر فرش می کردند و از ملات یا آهک، جهت آب بندی استفاده کردند. قبل از توضیح درباره بندها و سدها به معرفی مشخصات عمودی سدهای قدیمی ایران می پردازیم. ایرانیان در قدیم به سه مورد اساسی انتخاب
۱ ) محل سدها ۲ ) شرایط زمین ۳ ) پی و مواد و مصالح توجه خاصی داشته اند.
در تمامی نقاطی که سدهای قدیم ایران بنا شده اند در انتخاب محل و نوع سد ملاحظات فنی و طراحی به خوبی مراعات شده است توپوگرافی، رژیم رودخانه، دسترسی به مواد و مصالح ساختمانی و نحوه انحراف آب حین ساختمان از جمله عواملی بوده اند که مورد توجه قرار گرفته اند.
انواع سدهای قدیمی در ایران :
۱ ) سدهای وزنی: تحقیقات نشان داده است که کلیه مسائل عمده طراحی که در عصر حاضر در مورد این گونه سدها در نظر گرفته می شود در سدهای قدیمی ایران از جمله سد قدیمی ساوه با عمر بیش از ۷۰ سال و سد ششطراز از با بیش از ۹۰۰ سال عمر منظور شده است
۲ ) سدهای قوسی: ایرانیان قبل از رومیان به خصوصیات بارروی قوسی پی برده اند سد قدیمی کبار با بیش از ۷۰۰ سال از جمله این سدها می باشد.
۳ ) سدهای پشت بند دار: سد اخلمد با طول تاج ۳۳۰ متر و ارتفاع ۱۲ متر که حجم مخزن آن ۳ میلیون متر مکعب است و سد فرمان با پیش از ۴۰۰ سال عمر در که حال حاضر در دست بهره برداری است از این نوع سدها می باشد..
۴ ) بندها و سدها : پادشاهان هخامنشی به واسطه نیاز جغرافیایی کشور ایران و علاقه ای که به گسترش و آبادانی سرزمین تحت فرمانروائی از خود نشان می دادند، در زمان امپراطوری خود سدها و بندهای زیادی در بخش های جنوب غربی و جنوبی ایران ساختند. یکی از رودخانه هائی که از قدیم به رودخانه اروند می پیوسته است دیاله بوده است که بنا به دستور کوروش بزرگ

سدی برای آیباری، از خاک و چوپ بر روی این سد بسته شده بود که شبکه کانال های آبرسانی را تغذیه می کرد و همچنین در زمان آنها اولین کوشش ها جهت سد سازی بر روی اروند و فرات به عمل آمد و گام هائی در گسترش شبکه کانالهای آبیاری برداشته شد.
با این که آثاری از تمامی سدهائی ساخته شده در زمان هخامنشیان در دست نیست ولی برخی از بندها که برروی دجله و فرات بر جا مانده اند دارای پایه های هخامنش هستند که از جمله این سدها می توان به بند ناصری که در ۴۸ کیلومتری شمال غربی پرسپولیس (تخت جمشید) واقع شده است اشاره کرد در ادامه می توان از سدهای دیگری مثل بند فیض آباد که در ۴۸ کیلومتری شمال پرسپولیس قرار گرفته و در نزدیکی شهرک «کوار» در جنوب شیراز سد هخامنشی دیگری به نام بند بهمن که بر روی رودخانه «مند» بنا شده است نیز اشاره کرد.
در زمان ساسانیان و هنگام حکومت شاپور اول، ارتش شکست خورده والرین رومی که مرکب از ۰۰۰/۷۰ نفر می شد به اسارت ایرانیان در آمدند، شاپور از این اسیران برای ساختن ساختمانهائی استفاده می کرد که یکی از آنها «سد شادروان شوشتر» بر روی رودخانه کارون به شمار می آید و این سد به دلیل بالا بردن سطح آب در کارون تا به سطح شهر شوشتر بود. چنانکه از شواهد تاریخی پیداست سد اولیه بر روی کارون از لحاظ بالا بردن سطح آب چندان رضایت بخش نبود پس ایرانیان، رومیان را برای رفع ثقایص به کار گماشتند احتمالاً علاوه بر نیروی کارگر، مهندس نیز در سپاه روم بوده است. گام نخست، ایجاد رودخانه انحرافی «گرگر» بوده که در هنگام ساختن سد، آب کارون را هدایت می کرده است این سد که تا کنون پس از تعمیرات پشت سر هم به جای مانده است «بند میزان» نام دارد. که این سد دارای سرریزهائی است که در هنگام بالا آمدن، آب اضافی آن را تخلیه می کرده است پهنای این سد بین ۱۰ تا ۱۲ متر است ساختن این سد از ۳ تا ۷ سال طول کشید و هنگامی که ساختمان سد به پایان رسید بر روی رود گرگر با بند دیگری بسته شد که امروزه «بند قیصر» نامیده میشود این سد که تاکنون به جای مانده از تکه های بزرگ سنگی که با بست های آهنی به یکدیگر محکم شده اند ساخته شده است.
برای کنترل آب رود گرگر شش سر ریز در آن ساخته شده بود و کانال های گرگر پس از گذشتن نزدیک به ۳۰ کیلومتر به سوی جنوب دوباره به کارون می پیوندند. به نظر می رسد که برای نخستین بار در تاریخ سد سازی این مرز و بوم است که برای ساختن سدی بر روی رودخانه ای برای آن کانال انحرافی ساخته اند و به ویژه از دیدگاه مهندسی با توجه به مقدار آب کارون این خود پروژه با اهمیتی به شمار می رفته در شاهنامه به این موضوع اشاره شده است که سازنده و مهندس سد شادروان شوشتر شخصی به نام «برانوش» بوده است.

ساختمان سد شادروان در زمان شاپور ساسانی در ۲۸۰ میلادی پس از ۳ سال عملیات ساختمانی به پایان رسید در این ساختمان برای پیوند و پا بر جائی از سنگ های گرانیت استفاده شده است پس از سد شوشتر به «سد اهواز» نیز می توان اشاره نمود. بند دیگری که در سده چهارم پس از میلاد توسط شاپور دوم و احتمالاً باز مانده اش «اردشیر دوّم» ساخته شد س

د پل گونه دزفول است. در زمان ساسانیان سد دیگری به نام «بند قیر» بر روی رودخانه کارون، محل پیوستن دو رود آب گرگر و آب دز به کارون به جای مانده که پس از سدهای شوشتر و اهواز از مهمترین سدهای روی رود کارون به شمار می آید. پادشاهان و مهندسان ساسانی افزون بر ساختن سد بر روی کارون و کرخه در سرزمین عراق امروزی نیز به ساختن سدهائی به ویژه در کرانه شرقی اروند بین سامره و کوت مبادرت دست کردند گسترش شبکه آبیاری در جنوب ایران و بین النهرین در زمان خسرو اول پادشاه ساسانی (۵۷۹ – ۵۳۱ م) به درجه بالای خود رسید یکی از نمونه های این گسترش کانال نهروان بوده است که از پشت سد بر روی اروند نزدیک محلی به نام دور تغذیه می شده است که این کانال بعدها توسط خلفای عباسی تعمیر شد. کانال نهروان در محل با کوبه (واقع در پنجاه و سه کیلومتری شمال شرقی بغداد و حدود ۱۱۰ کیلومتری پایین دست سد) به رودخانه دیاله می رسید نکته جالب توجه آن است که کانال نهروان و رودخانه دیاله در یک سطح و بدون هیچ کنترل مجازی به یکدیگر می رسند.و این نشان دهنده آن است که مهندسان ساسانی می توانسته اند جای سد را طوری برگزینند که این جریان و ارتباط طبیعی با دقت انجام گیرد و این خود نمایشگر تبحر آنان در پیاده کردن نقشه و نقشه برداری ساختمان و تاسیسات بوده است. حال در پایان به معرفی تعدادی از سدها و بندها که در ایران باستان ساخته شده اند می پردازیم.
۱ ) سد شعبیه : که در ۲۴ کیلومتری جنوب غربی شوشتر و بر روی رودخانه دز ساخته شده است.
۲ ) سد کارون: که در ۸ کیلومتری شمال اهواز قرار داشته است.
۳ ) سد عجیرب: که در ۳۶ کیلومتری شوشتر روی رودی با همان نام احداث شده است.
۴ ) سد کرخه: این سد در ۱۵ کیلومتری شمال حمیدیه بوده و به آن نهرها هاشم نیز می گفتند.
۵ ) سد ابوالعباس : در ۱۸ کیلومتری رامهرمز واقع است و از سه دهانه تشکیل شده است .
۶ ) سد ابوالغارس: در جنوب شرقی رامهرمز
۷ ) سد جراحی : در ۲۹ کیلومتری جنوب رامهرمز
۸ ) سد ایزد خواست: در ۱۰ کیلومتری جنوب دهکده ایزد خواست به ارتفاع ۶۵ متر و عرض ۶ متر از نوع سدهای قوسی و نخستین بند قوسی جهان.
۹ ) سد سکندر : بعضی ها معتقدند این سد را اسکندر مقدونی در لشکرکشی های خود به شرق در منطقه ماوراء النهر بنابه در خواست مردم منطقه که مرتباً در معرض تهاجم قومی به نام ماجوج و باجوج بوده اند ساخته است که بسیاری از تاریخ نگاران به دلیل آنکه اسکندر تماماً در حال

لشکرکشی و حمله بوده است آن را بعید می دانند این سد نیز تقریباً نوعی دیواره دفاعی بوده است.و علاوه بر سد سکندر در نوشته های تاریخی از دیواره های دفاعی دیگری که همگی در منطقه مازندران (طبرستان) ایجاد شده بودند نام برد که می توان به سدهای تمیشه، در بند، انوشیروان، مرو و باب الابواب اشاره کرد.

۳ ) معرفی انواع سدها :

سدها به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند:
۱ ) سدهای خاکی
۲ ) سدهای بتونی یا قوسی: که تک قوسی یا دو قوسی است
۳ ) سد های لاستیکی

۴) معرفی انواع تجهیزات هیدرومکانیکال سد و کانالهای آبیاری
برای هر سد و کانالی با توجه به شکل هندسی سازه کانال دریچه های مختلفی در نظر گرفته می شود که توضیح کامل آن در زیر آمده است.
علّت ساختن دریچه های هیدرومکانیکی، تنظیم و کنترل جریان آب به منظور آبیاری و زهکشی مزارع آبرسانی به شهر ها و روستاها، تخلیه رسوبات و همچنین جلوگیری از سیلاب می باشد که تجهیزات هیدور مکانیکال به دو دسته کلی زیر تقسیم بندی می شوند :
الف ) تجهیزات همسان ب ) تجهیزت غیر همسان
که در ابتدا به توضیح و شرح انواع تجهیزات همسان می پردازیم :
تجهیزات همسان به ۴ دسته زیر تقسیم بندی می شوند.
۱ ) دریچه های مدول
۲) رگولاتورها
۳ ) دریچه های سرریز سیفونی
۴ ) دریچه های مقسم.

۱ ) دریچه های مدول :
سازه های تنظیم و توزیع مقدار جریان آب می باشد این سازه در مواقعی که نوسانهای سطح آب در حد مجاز باشد، عمل اندازه گیری جریان آب را با دقت بیشتری انجام می دهد. صرف از نظر گرانی این مدولها در مقایسه با سایر روشها استفاده از آن به لحاظ حذف پاره ای از عملیات بهره برداری مانند، باز و بسته کردن دریچه ها، بازدید و تنظیم سطح آب، اندازه گیری ارتفاع آب و استفاده از فرمولها یا جدولها برای تعیین دبی جریان و بالاخره تامین روش قابل اطمینان و غیر قابل دستکاری برای مقاصد توزیع آب، توصیه می شود. که در کانالها و برخی از سدهای انحرافی استفاده شود حال به معرفی انواع و اقسام مدولها می پردازیم که عبارتند از:

 

(X , XX, C , CC, L) که به اینها مدولهای استانداردی می گوئیم و علائم هر سری معمولاً با اندیسهای ۱ و ۲ همراه هستند که مشخص کننده تعداد سپرهای هر مدول می باشند.
دبی مدولهای X معمولاً از (۱۵۰ تا ۳۰) Lit/Sec می باشد و میزان آب دهی
(۱۰ لیتر در ثانیه در عرض یک دسی متر می باشد.)