أنواع السدود المائية pdf
أنواع السدود المائية
السدود الخراسانية الثقلية (barrages-poids)
السدود المقوسة
السدود المدعمة
توزع القوى
يمكنك الاطلاع ايضا على أعشاب تقوية الذاكرة وزيادة التركيز
طرق تشييد السدود
السد هو إنشاء هندسي يقام فوق واد أو منخفض بهدف حجز المياه، السدود عمومًا تخدم الغرض الأساسي وهو الاحتفاظ بالمياه، في حين أن الهياكل الأخرى مثل الخنادق تستخدم لمنع تدفق المياه إلى مناطق محددة في الأرض. أطول سد في العالم هو سد نورك بارتفاع 300 متر في طاجيكستان.
تضافرت الجهود للارتقاء بمستوى الموارد المائية، وتوفير ما من شأنه ضمان الحياة على سطح الأرض وذلك من خلال إقامة مشاريع السدود وتحقيق الاستفادة القصوى منها.
يسبق بناء السدود تجميع الكثير من المعلومات لدراستها وتمحيصها لمعرفة صلاحية الموقع، وطبيعة التربة التي تقام عليها الأساسات وما يتوافر من مواد البناء. كما يجب إجراء تحليل دقيق لمعرفة خصائص التيارات المائية للمجرى، مع تحديد المساحة التي سيغطيها المسطح المائي، على ضوء الارتفاع المقترح للسد، في الموقع الذي يتم اختياره. يلي ذلك تجهيز خرائط تضاريسية مفصلة، ودراسات جيولوجية، مع ضرورة الحصول على عينات من الطبقات السفلى من التربة بطرق التثقيب الآلي للتعرف على الحالة العامة للتربة ونوعيتها وموضع التكوين الصخري أسفل موقع السد.
ويجب حيازة الممتلكات العقارية الواقعة على جانب الخزان المائي بالشراء، أو إخلاؤها وترحيلها. وقد يشمل الترحيل طرقًا أو مدنًا بأكملها، أو خطوطًا للسكك الحديدية ومرافق أخرى. ويكلف المهندسون بتقدير كميات الطين والطمي والأنقاض التي سيحتجزها السد، والتي يحسب على ضوئها المدى الزمني الفعال للسد إذ يفقد كفاءته التخزينية عند امتلائه بهذه الأنقاض. وإذا كان الغرض من بناء السد توليد الطاقة يجب أن توصل فتحاته بأجهزة توليد الكهرباء. أما إذا كان إنشاؤه لري الأراضي، أو لخدمات الشؤون البلدية، فيجب أن يجهز بفتحات متصلة بقنوات وجداول للصرف، مزودة بمحابس التحكم اللازمة.
ينصب الاهتمام، بعد اختيار موقع السد، على إيجاد الحلول لتحويل المجرى الأصلي للنهر تحويلاً مؤقتًا ريثما يتم حفر الأساسات ووضع القواعد الخرسانية أو الترابية أو الصخرية بها. ومن المألوف تحويل مجرى النهر مؤقتًا من المنطقة بالحفر في نصف المجرى وترك النصف الآخر من المجرى لسريان المياه. وثمة طريقة أقل تكلفة يتم بها حفر نفق في سفح أحد الوديان المجاورة يستوعب كل مياه النهر وتحوير مجراها حول موقع البناء.
ولتحقيق هذا التحوير، يتم استخدام سدود الإنضاب وهي سدود صغيرة تقام مؤقتًا بأعلى مجرى النهر لتحويل مياهه إلى النفق. وبعد إتمام بناء السد يغلق نفق الإنضاب ببوابات ويتم سده نهائيًا. وللسد رصيف إنزال منحدر لتمرير المياه عندما يمتلئ الخزان.للحصول على الماء من خلف السد عندما يكون الخزان غير ممتلئ، تتم الاستعانة بفتحات في حيز التخزين لها صمامات ذات تصميم خاص، تفتح وتقفل بتأثير الضغط العالي للمياه. تعرف هذه الأنواع من الصمامات بأسماء الصمامات الإبرية؛ الصمامات البوابية؛ الصمامات المنزلقة؛ البوابات الأسطوانية.
تصميم السدود الترابية
السد التربي هو إنشاء هندسي يقام فوق واد أو منخفض بهدف حجز المياه والسدود من أقدم المنشآت المائية التي عرفها الإنسان وعادة ما يتم تصنيفها حسب أشكالها والمواد التي أستخدمت في بنائها والأهداف التي شيدت من أجلها.
تكمن خطورة بناء السد إذا لم يبنِ وفق أسس هندسية وجيولوجية معينة حيث أنه عند تهدمه يؤدي إلى تدمير هائل:
دراسات جيولوجية:وتشمل دراسات لطبقات المنطقة، دراسات لطبيعة المنطقة التكتونية ونشاطها الزلزالي.
دراسات هيدرولوجية المنطقة :كمية الأمطار الساقطة والمياه السطحية.و هيدروجيولوجية)المياه الجوفية (
دراسات طبوغرافية.
دراسات جيوتكتونية:قياس نفاديه التربة، قياس خواص الصخور.
حساب سعة السد التخزينية.
حساب قوة تحمل السد للمياه.
مرعاة تصميمها الهندسي ومواصفات مواد البناء.
القوى المختلفة المؤثرة على منشآت السدود:الوزن الذاتي للمنشآت
ضغط الماء الهيدروستاتيكي، ضغط الأمواج الريحي، ضغط الرواسب النهرية المتوضعة أمام السد…الخ
الانهيار القاعدي الهيدروليكي.
السدود الجوفية
يتداول في السعودية جدل حول نوعية السدود المناسبة للبلاد، ففيما ترى وزارة المياه السعودية ان السدود السطحية هي المناسبة، حيث أعلنت في يناير (كانون الثاني) الماضي، عن خطة حكومية تتضمن انشاء 90 سدا سطحيا بتكلفة 1.160 مليار ريال خلال السنة الحالية، إلا أن هناك معارضة على نطاق واسع من قِبل العديد من المختصين في مجال المياه، التي ترى أن السدود الجوفية ـ حسب رأيهم ـ هي الانسب، في ظل ما اثبتته السدود السطحية منت عدم جدواها.
سدود تغذية جوفية :
وهي عادة تقام على مجاري الأودية الرئيسة لحجز مياه الأمطار بشكل مؤقت إلى أن يتم ترشيحها إلى الخزان الجوفي. إن التغذية الجوفية هي إحدى الوسائل العملية لزيادة موارد المياه في البلاد القاحلة. وفي المناطق الحارة الجافة يمكن أن يزيد معدل التبخر على معدل هطول الأمطار بعدة أضعاف او فى المناطق التى تكون استعمال المياه الجوفية بشكل واسع . وفي مثل هذه الظروف فإن التخزين السطحي لا يكون مجديا بسبب فاقد المياه الكبير. من هنا جاءت فكرة تخزين مياه الفيضانات تحت الأرض.
وقد سميت هذه العملية بالتغذية الجوفية الصناعية أو تخزين واسترجاع مياه الخزان الجوفي وقد إعتبرت فكرة التغذية الجوفية واحدة من الوسائل العملية القليلة المستخدمة في تعزيز وزيادة موارد المياه في الأقطار الجافة. وباستعمال التغذية الجوفية الصناعية للخزانات الجوفية فقد أمكن جني عدة ميزات منها أن سعة تخزين معظم المنشآت السطحية ، والطريقة رخيصة نسبيا بالإضافة إلى أنه يمكن تفادي مشاكل ترسيب الطين وتتم تنقية إمدادات المياه تنقية طبيعية لإستخدامها في أغراض الشرب. وفي الوقت نفسه يتم تخفيض فاقد المياه عن طريق التبخر.
يمكنك قراءة فوائد عشبة الدميانة في علاج البرود الجنسي بين الزوجين
تصميم السدود
تصميم السدود
بند 2_2:
يتوقف اختيار نو ع معين من السدود لللتنفيذ في منطقه معينه من الناحيه الهندسيه علي توافر المواد الانشائيه .
من العوامل المؤثره جدا عند اختيار نوع السد تكاليف انشاؤه .
هناك عده نواحي هندسيه يجب اخذها في الاعتبار عند اختيار
نوع معين من السدود للتنفيذ في منطقه معينه نوردها في الاتي :
1_ من ناحيه ظروف واحوال الموقع وخوا صه (Site Condition )
يالنسبه لتربه التاسيس فان السدود ركاميه والسدود من الخرسانه والطوب خصوصا السدود المقوسه تطلب اساسا قويا يتحمل جهودا كبيره من المواد من العوامل التي يجب اخذها في الاعتبار بالنسبه لتربه التا سيس:
جهد التحميل المسموح به _نفاذيه تربه التاسيس (قلبليتها للتسب)
متطلبات الحفر لانشا الاساس _الهبوط المتوقع تحت الحمل .
ب_بالنسبه لطبوغرافيه الموقع .فان السدود المقوسه يفضل استخدامها في الوديان الضيغه . السدود الترابيه تعتبر مناسب في جميع الحالات ما عدا في المناطق الضيقه حيث يحتاج هذا النوع من السدود الي عرض كبير عند القاعده
ج_ بالنسبه لمواد الانشاء فانها عند انشاء سدود ترابيه او ركاميه يجب ان تتوافر مواد الانشاء في منطقه قريبه من
موقع السد المقترح وبكميات كافيه .
2_من ناحيه العوامل الهيدروليكيه (Hydraulic Factors):
ا_ بالنسبه لمتطلبات تصريف المياه نجد ان الاستعمال مفيض تمر المياه من فوقه (Overflow Spillway) مناسب لحاله تصريف كميات كبيره من المياه وهو مناسب من و جهه نظر الانشا لحاله سد ثقلي (Gravity dam).
او سد ذو دعامات .استعمال قناه تحويل جانبيه مع انفاق
تصريف مناسبه لجميع انواع السدود .
ب_ بالنسبه لمتطلبات تحويل المجري وقت الانشا نجد ان التكاليف تكون مرتفعه في حاله السدود الترابيه التي تتطلب كميات كبيره من الاتربه .
ج_ بالنسبه لمخارج المياه من السد نجد ان السد المقوس لا
ينصح باستخدامه في حاله وجود عدد كبير من الفتحات خلال
السد …..
3_من ناحيه الظروف الجويه للموقع (Climatic effects):
تاثر الخرسانه ببروده الجو (ٍSpalling Of Concrete) يعتبر عامل غير محبذ لاستخدام السدود المقوسه والسدود زات الدعامات في المناطق البالده .
4_ من ناحيه اعتبارات المرور و الملاحه (Traffic Factors):
انشا طريق فوق جسم السد يكون اكثر كلفه بالنسبه للسدود المقوسه والسدود ذات الدعامات .
متطلبات انشا هويس ملاحي يمنع استخدام السدود المقوسه …
5_من ناحيه الاعتبارات الاجتماعيه و الامنيه ( frown رمز تعبيري:( Socil Factors
_ تتميز السدود الثقيله بانها اكثر امنا في حاله حدوث زلازل او الضرب بالقنابل حيث يكون تا ثير ذلك محدودا او يمكن تصليحه .
_الاعتمادات الماليه المخصصه من الممكن انم تكون هي العامل المحدد عند اختيار نوع السد حيث من الممكن ان يكون من ناحيه التكاليف اقامه سد مؤت هو الانسب .
_حجم العماله المتوفره ايضا له تاثير عند اختيار نوع السد المناسب , كذلك نوعيه هذه المتوفره……………..
الفصل الثالث
(القوىالمؤثره علي السدود )
(Forces Acting on Dam)
بند 3_3:
القوي المؤثره علي السدود (Forces Acting On Dams):
عند تصميم السدود الخرسانيه يجب معرفه القوى المؤثره على السد حيث بعد ذلك ضروريه لحسابات اتزان السد.
كذلك لحساب الجهود داخل جسم السد. هناك مجموعه متنوعه من القويي تؤ ثر علي السد , سوف نتناول كل من هذه القوى على حدى مع توضيح كيفيه حساب قيمتها .
1_وزن السد (w):
يمكن تحديد وزن السد من الشكل الهندسي للمقطع العرضي للسد وزلك بضرب مساحه المقطع في الوزن النوعي للناده المستخدمه في انشاؤه , بذلك نحصل علي الوزن لكل وحده طول
(متر طولي ) من السد .
2_ قوي الضغط الهيدروستاتيكي (F ) وقوى الضغط الناتجه عن الحمل المترسب امام السد (Fs):=
تؤثر على كل من وجه السد قوى الضغط الهيدرو ستاتيكي ومقدرتها (F) حيث مركبتها الافقيه (Fh) والراسيه (Fv) يمكن حسابها علي ضؤ الدراسه السابقه في ماده الهيدروليكا .
_7_
عاده ما يترسب الحمل العالق امام السد نتيجه لصغر السرعات الناتج
بدوره عند زياده مساحه المطع المائى. هناك حالتين يكون علي أي منهما والحمل الترسب لمام السد .
فيما يلي نورد كيفيه حساب القوى الضغط الناتج عن هذا الحمل في كل من حالتن سابقه الذكر .؟
ا_حاله ما اذا كانت حبيبات الحمل العالق كبيره بحيث انها بعد ترسيبلها امام السد تتكون طبقه من التربه المشبعه بالماء وعمقها (Hs).
في هذه الحاله يسحب قيمه الضغط الناشئ كما في حاله الضغوط التي يحدثها ردم حائط ساند , مع الاخذ في الاعتيار قيمه الوزن النوعي للحبيبات التربه بحوالى (1.30 الى 1.33).
لهذه الحاله يوضح الشكل (2_2) الوجه الامامى لللسد كذلك يوضح توزيع القوى المؤثره من المياه كضغط هيدروستاتيكي والقوي الناتجه عن الترسيب امام السد .
كما يوضح الشكل فان القوى المؤثره في هذه الحاله هي:
1_المركبه الافقيه لضغط المياه علي السد (Fh) والممثله بالتوزيع
(A1 B1 C1)
2_مركبه الراسيه لضغط المياه علي السد (Fv) والممثله بالتوزيع (ABC
3_ المركبه الافقيه لضغط الحمل المترسب (Fhs)والممثله بالتوزيع
(a1b1c1) ……-
B1 c1 = Vs*Hs*K
V+&-90)/2 -45 ) 2^(K= (tan
V= زاويه اللاحتكاك الداخلي للحمل المترسب
4_ المركبه الراسيه لضغط الحمل الترسب ( Fvs) ممثله بالتوزيع
(a B c) حيث :
CB = b1c1
ب_ حاله ما اذا كانت حبيبات الحمل العالق المترسبه حبيبات صغيره وهذه الحاله الاكثر احتمالا حيث ان الحبيبات الكبيره عاده ما ترسب في بدايه الخزان .
اذا كانت الترسيب امام السد في الطبقه السفلى اشبه بسائل ثقيل وزنه النوعي حوالي ) tan45 Vsi = 1)
فان توزيع الضغط الناتج عن هذا الترسيب يكون كما هو موضح بالشكل (3_2)من الشكل يمكن تحديد قيمه القوه القوي المؤثره علي الوجه الامامي للسد .
3_ قوي الضغط الناتجه عن امواج الرياح (:(Fw
في المساحات المائه المتسعه مثلا في البحيرات وفي الخزانات المتكونه امام السد ود ونتيجه لتعرض السطح الحر للمياه لتاثر الرياح , تتكون امواج علي هذا السطح تسمى امواج الرياح (wind Waves).
هذه الامواج تسبب علي حوائط المنشات المعرضه لتاثرها ضغوطا اضافيه يجب اخذها في الاعتبار . لتحديد قيمه هذه الضغوط يجب معرفه ابعاد الموجه أي ارتغاعها ((Hw طولها ( (Lw
والتي يمكن حساابها باستخدام علاقات تجربيه نوردها في الاتي :
1_معادله اندريانسوف (Anderuanov Formula) :
من ناتج الملاحظات علي عد د من البحيرات الطبيعيه استنتج اندرينسوف _10_
علاقتين لتحديد كل من (Lw)(Hw) علي الصوره
F^033 *0.02 *(7)^1.25* Hw=
حيث unsure رمز تعبيري:/
F_ الطول المستقيم لامتداد السطح الحر امام السد
Hw_ ارتفاع الموجه أي الفرق الراسي بين قمه وقاع الموجه
2_ معادله موليتر ((Molitor Formula
تبعا لمعادله موليتر التجربيه يمكن استنتاج قيمه ((Hw من العلاقات :
1_ لقيم ((F < 32 تستخدم العلا قه :
Hw = 0.763 *(Vf)^0.5 -0.271*(F)^2
2_ لقيم ((F > 32 تستخدم العلاقه :
Hw =0.032*(Vf)^0.5
حيث :-
_Hw ارتفاع الموجه المطلوب حسابها .
_V سرعه الرياح
_F الطول المستقم لامدات السطح الحر للمياه في الخزان امام السد .
اذا كان الوجه الا مامي للسد راسييا او يميل ميل خفيفا مع الراس يصنع زلويه 45 درجه وهذه هي الحاله الغالبه الحدوث , فان الضغوط الناتجه من تاثير الموجه يمكن توزيعها كما هو موضحجم فب الشكل (4_ 2) حيث القيم المو ضحه علي الرسم يمكن حسابها من العلاقات :
A=hw/sinh*2h/lw
H = hw^2/lw * coth*2h/lw
من شكل توزيع الضغوط الناتج من تاثير المزجه امام السد يمكن تحديد القوى الكليه المؤثره لوحده الاطوال من السد والمساويهه لمساحه هذا التوزيع مضروبه في الوزن النوعي للماء .
عموما فان قوي الضغوط الناتجه عن امواج الرياح يكون قيمتها صغيره نسبيا مقارنه لقوي الضغط الهيدرستاتيكي ويمكن اهمالها في الحيابات اذا لم تتوفر بيلنات كافيه لحسابتها …….
4_ قوي الضغط الناتجه عن ثلوج امام بالسد fi
في البلاد التي تتميز ببروده الجو يحدث تجمد للطبقه السطحيه للمياه علي سطح الخزان , ذلك يؤدى الى تكون طبقه من الثلوج
علي السطح العلوي للخزان سمكها Hi .
عند ارتفاع درجه حراره الجو فان الثلوج تتمدد مسببه قوى الضغط للوجه الامامى للسد الملامسه له ، مسببه قوى ضغط كلى مقداها Fi تتوقف قيمتها على عوامل كثيره اهمها :
1_ سمك طبقه الثلوج امام السد
2_بعد شواطئ الخزان عن السد وميول هذا الشاطئ . عبدما تكون هذه الشواطئ بعيده نسبيا عن السد ومنبسطه الميل فان تمدد طبقه الثلج يسبب حركتها تحاه هذه الشاطئ والي اعلي علي امتدادها .
3_معدل زياده درجه الحراره للجو المحيط عندما يكون هذه المعدل بطئ يكزن هناك متسع من الوقت لحدوث تغيرات داخليه ( (plastic deformation في طبقه الثلوج مما يقلل من الضغوط علي الوجه الاماميى للسد .
4_ الطول المستقيم لطبقه الثلوج مقاسا من الوجه الامامي للسد حتي الشاطئ المقابل وبمقدار Lوالموضح في الشكل
من نتائج الدراسات التي اجريت في هذا المجال يمكن حساب قيمه Fi من العلاقه المبسطه التاليه :
FI = (15_20)HI
حيث :
HIتمثل : سمك طبقه الثلوج
FIتمثل : قوى ضغط الثلوج بوحدات الطن علي المتر
القوى FIطما هو واضح من الشكل تؤثر افقيا حيث يكون خط عملها علي عمق HI/2من السطح الثلوج أي يمر خط عمله بمنتصف طبقه الثلج .
5_قوي الزلازل (FE) :
نتيجه لامكانيه حدوث زلزال في منطقه السد فان ذلك يؤدى الى وجود قوى اضافيه تؤثر علي السد وتسمي قوى الزلزال
(Earthquake forces ) .
هذه القوي تنتج عن حركه السد نفسه كذلك حركه المباه المحبوسه امام السد بالالضافه الى حركه تربه الاساس كل نوع من انواع الحركه الموضحه اعلاه يسبب حدوث قوى قصور زاتي اتجاها معاكس لاتحاه الحركه ومقدارها مساوى لحاصل ضرب الكتله في عجله القصور الذاتي الناشئه عن الزلزال .
حيث اتجاه الحركه النشئ من الزلزال يمكن ام يكون متغيرا , فان اتجاه تاثير القوى الناشئه يجب ان يوخذ مطابق للاتجاه
الذي يؤدي الي زياده عدم الاتزان للسد .
لساب قوي الزلزال الناتجه عن حركه السد (FED) تستخدم العلاقه الاتيه :
FED = 1.5 * ke
حيث :
FED_ هي قوي الزلزال النتجه عن حركه السد والتي يؤخذ اتجاها افقيا مارا بمركز ثقل السد كما هو موضح في الشكل (6_2) .
W_ وزن السد
Ke_ معامل يتوقف علي شده الزلزال ويؤخذ بالقيم الموضحه في الجدول (1_3).
شده الزلزال 7 8 9
المعامل 1/40 1/20 1/10
يلاحظ لزلزال شدته اقل من او يساوي 6 فان المعامل تقل قيمته عن 1/40 وفي هذه الحاله يمكن اهمال القوي F w .
قوى الزلزال الناتجه عن الحركه للمياه المحجوذه امام السد
تكون موزعه علي الوجه الامامي للسد توزيعا علي شكل قطع مكافئ كما هو موضح علي الشكل ()7_2 حيث
A = 0.75*kl *&w*h*cos^2(90-&)
هذا التوزيع ينتج قوى كليه (FEW) مركبتها الافقيه h(FEW) ومركبتها الراسيه v(FEW) حيث :
FW = 0.5 Kh &wh^2cos^2 (90-&)
(Few)v = (Few)h * cot *&
ويتحدد خطا عملها بالقيم :
YF = 0.425H XF = YF*cot&
القوه الناتجه عن حركه التربه تغير من قيم شده الضغط الناتجه عند أي نقه p~
P~ active = ( 1+2Ke tan&)
P~ passive = (1-2Ke tan &)
حيث :
&: هي زاويه الاحتكاك الداخلي للتربه .
6_ قوي الرفع المائي : (FU) :
حيث ان طبقه الاساس تحت السدود في الغالب هي طبقه الصخور فانه من المتوقع حدوث شروخ (Crack)اثنا عمليه الانشا في هذه الطبقه , من ثم يحدث تسرب للمياه خلال هذه الشروخ .
المياه المتسربه من اما م السد حيث عمق المياه (H1)الي عمق المياه (H2) تسببب قوى الرفع المائي (Uplift Forces ) تؤثر علي قاعده السد لاعلي وتكون موزعه كما هو موضح في الشكل (8_2) :.
محصله هذا التوزيع أي قوه الرفع المائي الكليه (FU) لكل متر طولي من السد تكون مساويه لمساحه الشكل تكون مضروبه في الوزن النوعي للما ء .
يمكن التقليل من قوى الرفع المائي المؤثره علي السد ككل ( أي علي قاعده السد ) والناتجه عن التسرب تحت السد بعده طرق مختلفه :
1_ مد فرشه السد الي الامام بطول معين يؤدى الى نقصان في شكل توزيع ضغوط التسرب كما هو موضح في الشكل (9_2) .
حيث النقصان الحاصل يساوي المساحه .
هذه الطريقه نادره الاستعمال في حاله السدود وزلك الي ان تكاليفها لا تتناسب مع قيمه النقصان البسيط في قوي الرفع المائي الذى يتسبب عنها .
2_ انشا ستاره محقونه (Grout curtain ) تحت القدمه الاماميه للسد كما هو موضح في الشكل (10_2_1) وحيث تنسشا هذه الستاره من لسمنت محقون تحت القدمه الاماميه للسد .
تنشا الستاره اما مقد ما قبل الانشا او من خلال النفق الطولي الموجود داخل السد بعجد انشاؤه .
تنشا اما راسيه او مائله حيث محورها (AB) كما هو موضح في الشكل . تؤخذ ابعاد الستاره كما يلي :
(21_2) T1 = (0.4 _ 0.8)
(22_2) D1 = (`0.05 _ 0.1)
عرض الستارهه يؤخذ بخيث يكون الميل الهيدروليكي للمياه المتسربه بالعرض في حدود (10_20)
في حاله استخدام ستاره راسيه فان وجود هذه الستاره يسبب تغير في قوى الفع المائي هو موضحة في الشكل (10_2_ب) .
من الممكن بالاضافه الي الستاره انشا مصاريف راسيه الي الاساس كما هو موضح في الشكل (11_2) هذه المصاارف تكون عباره عن خط من الابار الراسيه قطر كل منها 15m والمسافه بين كل اثنين متجاورين حوالى 0.2 المسافه بين خط المصارف والستاره الراسيه يجب ان لا تقل عن حوالى 2_4m .
في هذه الحاله يكون توزيع قوى الرفع المائي مشابه له في حاله الستاره فقط انظر شكل (10_2_ب) فيما عدا الخط (I _ I يكون منطبقا علي محور خط المصارف كما ان قيمه Z1 يكون مقدارها 0.8 .
هناك طرق اخرى لتخفيض قيمه قوى الرفع المائي منها :
1- انشا انفاق عريضه علي سطح القاعده حيث انها تسبب الغاء القوى (abc) الموضحه في الشكل (8_ 2) تقريبا هذه الانفاق العريضه موضحه في الشكل (12_2) علما بان هذه الظريقه تسبب صعوبات عند انشا السد نفسه .
2_ انشا نفق طولي افقي بطول السد لتجميع المياه المتسربه كما هو موضح في الشكل (13_2) .
3_انشا مصاريف طوليه من الزلط ( Filters) تحت قاع غالسد نفسه لتجميع المياه المتسربه كما هو موضح في الشكل (14_2) .
يفضل في هذه الحاله عدم انشا مصرف مستمر تحت القاع حتي لا يتسبب عنه نقصان للقوي التي تقاوم انزلاق السد مما يؤدى الى وجوب زياده في عرض القاعده ومن ثم زياده تكاليف الانشا .
_ خلال جسم السد نفسه في حاله السدود الخرسانيه يحدث تسرب من بين وصلات الخرسانه كذلك في الشروخ التى تحدث في جسم السد نتيجه لتغيرات درجه الحراره .
هذه التسرب ينتج عن قوى رفع مائى تحسب علي اى مستوى افقي في جسم السد بنفس الطريقه السابق شرحها .
لتقليل هذه القوى يمكن انشا مصاريف راسيه اخر خلال جسم السد كما هو موضح في الشكل (15_2) او بانشا ستاره مجوفه
خلف الوجه الامامي للسد مباشره كما هو موضح في لشكل (16_2) .
_ بالنسبه للتسرب خلال جسم السد في حاله السدود الترابيه والسدود الركاميه وطرق تقليله سوف نتنا وله بالتفاصيل عند دراسه هذه
الفصل
الرابع
( السدود زات الدعامات )
(BUTTRESS DAMS)
بند (1_4) :
_ مبادى عامه (General principles)
كما يوضح الشكل (1_4) فان السدود زات الدعامات (Buttress dam) يتكون من غطا مائل ( Sloping cover)
او علي شكل مجموعه عقد ( Multiple arch ) يتلقي هذا الغطا القوى المختلفه المؤثره عليه ليقوم بنقلها الى مجموعه الدعامات عموديه عليه لتقوم بدورها بنقل هذه الاحمال الى الاساس استخدام مجموعه من العقود يسمح بزياده المسافه بين الدعامات مما يقلل من عددها .
يحتاج السد ذو الدعامات عاده من مثلث الى نصف كميات الخرسانه التى يحتاجها سد ثقلي له نفس الارتفاع , لكن هذا لا يوجب دائما ان تكون تكاليف انشا سد ذو دعامات اقل من تكاليف انشا سد ثقلي حيث انه يحتاج الى تنفيذه مجهود اكبر وايضا نتيجه لتكاليف التسليح المستخدم .
هناك نقطه اخرى يجب اخذها في الاعتبار وهى انه نتيجه لنقصان وزن السد في هذه الحاله فان الجهود العموديه الناشئه علي القاعده تكون قيمتها صغيره لذلك يفضل استخدام هذا
النوع من السدود عندما تكون طبقه الاساس ضعيفه ولا تتحمل الجهود الناشئه عن سد ثقلى .
اذا كانت التربه التى سيقام عليها السد مساميه يفضل استخدام قدمه اماميه (Cutoff Wall _4) تحتها ستاره محقونه (Grout Curtain _5) وذلك للتقليل من قوى الرفع المائي المؤثره علي السد .
بعد تشغيل السد من الممكن في وقت لاحق زياده ارتفاع الدعامات كذلك مد البلا طه الى اعلى .
علي ذلك يمكن استخدام هذه النوع من السدود اذا كان من المتوقع مستقبليا زياده حجم التخزين امام السد ومكن ثم زياده ارتفاعه .
بند 2_4
السدود ذو الدعامات والبلاطه المسطحه
(Buttress Dam With Flat Slab)
عند تصميم سد ذو دعامات فانه يجب اولا اختيار الابعاد المحدده للسد اخيارا مبدئيا ثم بعد ذ لك عمل مراجعه علي الابعاد من الناحيه الانشائيه وحساب التفاصيل النهائيه والتسليح اللازم _23_
اختيار الابعاد المبدئيه للسد علي اساس اخذ الخبره السابقه في الاعتبار وذلك للسدود المقامه فعلا من هذه النوع .
يوضح شكل (2_4) مقطع في سد ذو دعامات وبلاطه مسطحه , وكما يوضح شكلى (3_4),(4_4) قطاعين في سدود ذات دعامات منفذه فعلا .
الاشكال (5_4).(6_4),(7_4) توضح بالتفصيل ابعاد السد كذلك الاجزاء الانشائيه له . هذه الابعاد تختار كما يلي :
1_ بالنسبه للدعامات For Buttress
1_ المسافه بين الدعامات في المسقط الافقي (L) يعتبر احسن اختيار لها هو ذلك الذى يعطى اقل نكلفه كليه للسد .
من ناحية نجد ان نقصان قيمه L يسبب نقصان سمك البلاطه الخرسانيه ويقللل من التسليح اللازم لها ولكنه يزيد من عدد الدعامات اللازمه مما يزيد كميه الخرسانه والتسليح الازم لها .
من ناحيه نجد ان زياده L يؤدي الي نتيجد عكسيه . عموما فان المسافه L يفضل ان تؤخذ في حدود :
(4_1) L = 5 _ 8ms
2_ زاويا ميل الوجهين الامامي والخلفي للدعامه علي الافقي تؤخذ:
(4_2) &1 = 45 _60 درجه
(4_3) & 2 = 60 _85 درجه
3_ عرض الدعامه من اسفل تؤخذ :
(4_4) b = (1.0 _105)
4_ سمك الدعامات من اعلي ومن اسفل تؤخذ :
(5_4) du = ( 0.25 _ 0.50 )
(6_4) du = 0.1 h du :
5_ يزدات سمك الدعامه من الامام عند موضع ارتكاز البلاطه كما هو موضح في الشكل (6_4) حيث ؛
A = ( 0.5 _ 0.1 )t
6_ زاويه ميل الخط (AB) تؤخذ كتغريب اولى 45 درجه .
السمك S من الممكن ان يكون اكبر او اقل من السمك البلاطه t .
عموما فانه يؤخذ بحيث ان القطاع (mn) وجميع القطاعات الموازيه تقاوم قوى القص التي تسببها البلاطه الاماميه .
7_ الاكتاف ( Haunches )
تصمم كما لو كانت كابولي عليه حمل مقدازه R موزع توزيعا مثلثيا كما هو موضح في الشكل ( 6_4) .
8_ الدعامه تعامل كانها مجموعه من الاعمده يحمل كل منها جزء من البلاطه كذلك جزء من ضغط المياه علي الوجه الامامي للسد كما هو موضح في الشكل (7_4) .
2_ بالنسبه للبلا طه الاماميه ( For Upstream Flat Slab)
مبدئيا يؤخذ سمك البلاطه الخرسانيه من اعلى في حدود :
Tu = ( 0.20 _ 0.50 )
وكلما نزلنا لاسفل يذداد حيث يمكن تحديد فيمته من الحسابات كتغريب اولي يؤخذ سمك البلا طه من اسفل :
Tl = (0.60 _ 1.50 ) .
لتصميم البلاطه تقسم الى شرائح طوليه عرض كل منها الوحده وتقع كل علي عمق معين تحت سطح المياه في الامام .
_26_
كل شريحه من هذه الشرائح تعامل كانها كمره بسيطه مثبته علي دعامتين عند طرفيها كما هو موضح في الشكل (5_4).
يوضح شكل (8_4) نموذج تسليح البلاطه كذلك اتصال البلاطه مع الدعامه .
الفراغات بين البلاطه والدعامه عند اتصا لهم معا تملا جيدا بالبيتومين حتى يمنع تسرب الماء من خلال هذه الوصلات .
اذا ذاد ارتفاع السد عن 20متر يراعي اخذ فواصل تمدد الحراره حيث تؤخذ افقيا علي ارتفاعات ىكل 20متر وتملاء هذه الفراغات جيدا بالبيتومين بطريقه تجعلها مانعه لتسرب الماء الوجه الامامي للسد يدهن بالكامل .
3_ بالنسبه لاعضاء التقويه (For Stifening girders)
وكما هو موضح في الشكل (6_4) فانه بالنسبه لاى دعامه اذا ذادت النسبه بين ( H/d > 15 ) فان هناك امكانيه حدوث انبعاج ( Buckling ) للدعامه .
لكي تقاوم هذا الانبعاج تستعمل اعضاء تقويه ( Stiffeners) ) _27_
حيث تؤخذ ابعادها :
A1 = ( 4 _ 8)
B1 = ( 5 _ 12 )
هذه الاعضاء تنشا من الخرسانه ويصمم كل منها علي اساس حمل ميت يساوى وزنه فقط .
لزياده مقاومه الدعامه وقوه تحملها احيانا بالاضافه الي ااعضاء التقويه يزدات سمك الدعامه من ناحيه الخلف كما هو موضح في الشكل (7_4) .
4_ بالنسبه لتصميم الاساس ( For Fundation )
يختار ما بين قواعد منفصله لكل دعامه من الدعامات وبين اساس حصيره ( Mat Foundation ) تحت السد بالكامل . يتوقف ذلك علي اساس جهد التحميل المسموح به لطبقه الاساس .
5_ بعد الانتهاء من تصميم عناصر السد المختلفه يجب عمل مراجعه للسد بالكامل ضد الانزلاق وضد الانقلاب حول نقطه المؤخره . _28_
.
اذا ظهرت هذه المراجعات عدم قبول ممثلا في صغر معامل الامان عن الحد المسموح به فان ابعاد السد يجب تغيرها بطريقه مناسبه ويعاد التصميم .
6_ القوي التي تؤثر علي السد ذو الدعامات هي نفسها القوه المؤثره علي السدود الثقيله والتى سبق شرح حسابها في الفصل الثالث .
نتيجه لميل الوجه الامامي للسد فان تاثير قوي الثلوج عاده ما يكون صغيرا ويمكن اهماله قوى الرفع المائى ( Uplift Forces ) تؤخذ في الا عتبار فقط اذا كان الاسا س المستخدم تحت السد اساس حصيره (Mat foundation) .
بند 3_4 :
السدود زات الدعامات ومجموعه العقد
( Multiple Arch Buttress Dam ) :
يتميز السد في هذه الحاله بان الغطاء الامامي له يكون عباره عن مجموعه من العقود كما هو موضح في شكلي (1_4)(9_4) . _29_
كما ذكرنا سابقا فان استخدام مجموعه من العقود كغطاء يؤدى الى زياده في البحر بين الدعامات وبعضها عنه في حاله البلاطه السطحيه .
عند تصميم هذه النوع من السدود فانه يجب البحث عن الابعاد الاساسيه وهى ( المسافه بين الدعامات أي البحر L الزاويه المركزيه للعقد & نصف قطر العقد r والتي تعطى اقل تكلفه كليه للسد .
_ من وجه النظر هذه فان المساله يمكن حلها اذا اخذنا في الاعتبار مجموعه اختيارات للسد تختلف عن بعضها في الابعاد الاساسه لكل منها ثم يصممم كل منها وتحسب التكاليف الكليه له وتتم المقارنه علي اساس هذه التكاليف .
لاتمام ذلك يمكن الاستفاده من الخبره السابقه لابعاد السدود المقامه فعلا والتى على اساسها يمكن اختيار السد في الحدود التاليه :
1_بالنسبه للدعامات (For buttresses)
_ المسافه بين الدعامات مقاسه من خط المحور في المسقط الافقي تؤخذ في حدود : _30_
(4_12) L = (10 _ 25 )
_ زوايا ميل الوجهين الامامي والخلفي للدعامه على الافقي تؤخذ ؛
(4_13) &1= 55 to 60 درجه
(4_14) &2= 60 to 90 درجه
_ عرض الدعامه من الاسفل
(4_15) b= ( 1.0 to 1.5 )
_ سمك الدعامه من اعلي ومن اسفل :
(4_16) du = ( 1.5 to 2.0 ) eu
(4_17) dl = ( 0.07 to 1.10 ) Hdu
حيث
E u : سمك العقد من اعلى بالامتار
H : ارتفاع الدعامه بالامتار
2_ بالنسبه لعقد ما من مجموعه العقود ( For An Arch)
_ الزاويه المركزيه :
(4_18) & = 160 to 180 درجه
_ سمك العقد من الخرسانيه من اعلى ومن اسفل
(4_19) eu = 0.30 to 0.40 ms
(4_26) el = ( 1.30 to 2.0 )
يوضح الشكل (9_4) الاجزاء المكونه لسد ذو دعامات ووجهه الامامي مجموعه من العقود .
عاده ما تصمم العقود بقيم ثابته لنصف القطر r والزاويه المركزيه & .
سمك العقد يكون ثابتا في اى مسستوى افقي ويزيد كلما نزلنا الى اسفل للسهوله في التنفيذ يحتفظ بالوجه الامامي للعقود استواني الاستداره وتؤخذ الزياده في سمك العقود من الجه الخارجي كما هوموضح في الشكل (9_4) .
يغطي الوجه الامامى للسد بالكامل ايضا بالبيوتين .
عاده ما يكون سمك الدعامه في هذه الحاله اكبر منه في حاله وجود بلاطه مسطحه , ذلك نتيجه لزياده المسافه بين الدعامات في هذه الحاله يجب تقويه عريضه كما فى الشكل (1_4_ب) او باعضا ء طويله كما هو موضح فى الشكل (9_4)
يوضح شكل (10_4) طريقتين لاتصال العقود مع الدعامه . هذه الاتصال ام ان يكون كاملا كما فى الحاله 1 اى بمدة حديد التسليح من الدعامه باشاير لتدخل الى العقود , او ان يكون مجرد ارتكاز على السطح ab للدعامه كما فى الحاله 2 .
عموما فانه يفضل استخدام الحاله 2 للاتصال وذلك حيث ان الهبوط غير المتساوى للعقود والدعامات كما ان التغيرات في درجات الحراره من الممكن ان تتسبب فى حدوث شروخ في الخرسانه في حاله الاتصال الكامل .
يوضح شكل (11_4) الطرق المختلفه لاتصال العقود مع القاعده كما يوضح شكل (12_4) اختيارين لشكل قمه السد فى هذه الحاله .
عند حساب هذا النوع من السدود يلاحظ ما يلي :
1_ الضغط الهيدروستاتيكى للمياه امام السد يقاوم بالكامل بواسطه خاصيه العقد ( Arch action ) لتصميم العقد فانه يقسم الشرائح افقيه علي كل منها تحدد قيمه القوي المؤثره من ثم يمكن حساب سمك هذه الشريحه
2_ لتصميم الدعامه يجب مراعاه نوع الاتصال بينها وبين العقود اذا كان الاتصال تام كما في الشكل (10-4_ب)
فيجب النظر الى الدعامه كوحده واحده .
3- حيث ان هذا النوع من السدود اكثر حساسيه للهبوط غير المتساوي فانه عاده ينفذ في حاله وجود اساس صخري قوي .
اذا كانت الطبقه السطحيه ضعيفه يجب ازالتها وعمل خندق طولى لزوم انشاء القدمه الاماميه للسد
The condiyion of the site and weather
السدود الخرسانية
يتألف السد أساساً من جسم السد dam wall والمفرِّغ السفلي bottom outlet والمأخذ المائي water intake والمفيض spillway. وينفَّذ جسم السد عادةً في أضيق خانق توفره الطبيعة على مجرى الوادي، من أجل تقليص حجم أعمال السد وكلفتها إلى أدنى حد ممكن، شريطة أن يتسع مجرى الوادي قبل موقع السد لتشكيل الخزان المائي المناسب. ومن المفروض أن يوفر هذا المجرى مورداً مائياً كافياً يسوغ إقامة السد، كما يمكن في بعض الحالات الخاصة جلب المياه إلى الخزان من مصدر مائي قريب بالضخ إذا كان ذلك مجدياً فنياً واقتصادياً. ومن المفروض أيضاً أن يتوافر في موقع السد الشروط الجيولوجية الكفيلة بتحمّل الإجهادات التي ستطبق عليه إضافةً إلى توافر الشروط الهدروجيولوجية المناسبة لضمان كتامة أساسات السد وبحيرة التخزين لتقليص الفواقد المائية فيها إلى الحد المقبول اقتصادياً.
أما المأخذ المائي والمفرِّغ السفلي فهما منشآتٌ أنبوبية تُنفَّذ تحت جسم السد أو على أحد كتفي الوادي من أجل إسالة المياه من بحيرة السد إلى المنطقة الواقعة خلف جسم السد بأمان، ويتم ذلك بتجهيزهما بالبوّابات المناسبة للتحكم بكمية المياه اللازمة للغرض المخصص لها. ويمكن دمج هاتين المنشأتين في منشأة واحدة في بعض الحالات، وخاصة في السدود الصغيرة والمتوسطة.
سدود حجرية أو السدود الخرسانية concrete dams: لا يُنفّذ هذا النوع من السدود إلا في المواقع الصخرية القاسية وغير القابلة للهبوط عملياً بسبب قساوة مادة الخرسانة وعدم قدرتها على مماشاة الهبوطات الكبيرة نسبياً التي قد تحصل في أساسات السد وأكتاف الوادي نتيجة الإجهادات المطبقة عليها.
تتصف السدود الخرسانية عموماً بارتفاع كلفة تنفيذها بسبب ارتفاع كلفة الخرسانة وفولاذ التسليح وتقنيات التنفيذ المعقدة.
توجد في الأحباس الوسطى والسفلى من المجاري المائية مواقع عديدة تتوضع فيها الطمي النهرية ونواتج تجوية الصخور الأم التي توجد في سرير الوادي وعلى كتفيه بسماكات مختلفة. وإذا كانت هذه المواقع غير مناسبة لإقامة السدود الخرسانية فيها، إلا أنها غالباً ما تكون مواقع مناسبة جداً لتنفيذ السدود الترابية والركامية للمرونة النسبية التي تتمتع بها ردميات هذه السدود وقدرتها على مماشاة الهبوطات المدروسة في الطمي التي تشكل جزءا مهماً من أساسات السدود، وقد أصبحت الأكثر شيوعاً.
يمكنك قراءة هل المانجو ترفع الضغط وأضرارها وفوائدها
أضرار السدود
مع الأهمية الكبيرة للسدود التي تعمل حكومات الدول على بنائها من أجل الإحتفاظ بالمياه واستخدامها في أوقات الجفاف أو توليد الكهرباء، فإنّ هناك أضراراً كبيرة لها.
وعموماً، فإنّ أضرار السدود عديدة وهي تتمحور في الآتي:
1- نفوق الأسماك: تمنع السدود هجرة الأسماك وتستنزف الأوكسجين من الأنهار وتتدخل في العوامل البيولوجية التي تواجه الأسماك والتي تؤدي إلى نفوقها.
2- تغير المناخ: تؤثر كثيراً على المناخ في المناطق المقامة بها، حيث تبعث المواد العضوية المتعفنة بخزانات السدود غاز الميثان الذي يؤثر بشكل بالغ في المناخ.
3- تهجير السكان: تتسبب السدود في نزوح نحو 80 مليون شخص منهم 23 مليون في الصين فقط، وهو ما يتسبب في سلب الفقراء من ممتلكاتهم وهوياتهم الثقافية ويزيد من فقرهم ومعاناتهم.
4- انتهاك لحقوق الإنسان: يتسبب بناء السدود غالباً في الوقت الحالي في تهجير عدد كبير من السكان، خصوصاً في الحكومات التي تفرض قيوداً شديدة على السكان لتنفيذ أوامرها كالصين وبورما وكولومبيا وإثيوبيا.
5- عمر قصير: لا تقدم السدود خدمة طويلة الأمد، الأمر الذي يدفع بالدول إلى إزالتها، وهو ما يرتب تكاليف طائلة لذلك. ومع هذا، فإن عدم الصيانة بشكل دائم والحفاظ عليها بشكل سليم قد يهدد السكان القاطنين حولها في حال إنهيارها.
أنواع السدود المائية PDF
لتحميل الملف اضغط هنا
السدود PDF
لتحميل الملف اضغط هنا
يمكنك الاطلاع على موقع اقرا
