سد



سد سازهای است که برای مهار آب یا محدود کردن جریان آن ساخته میشود. سدها بهطور کلی به چهار نوع اصلی تقسیم میشوند: سدهای وزنی، که سازههایی حجیم از بتن یا مصالح بنایی هستند و برای مقاومت در برابر نیروی آبِ مهارشده بر وزن خود تکیه دارند؛ سدهای خاکریزی، که سازههای بزرگ خاکی متشکل از سنگ، رس، ماسه، خاک یا شن هستند؛ سدهای پایهدار، که دارای یک بدنهٔ بتنی شیبدار هستند و در سمت پاییندست بهوسیلهٔ مجموعهای از پشتبندهای مثلثی پشتیبانی میشوند؛ و سدهای قوسی، که از یک دیوارهٔ بتنی خمیده تشکیل شدهاند و وزن آب را به دیوارههای پیرامون دره منتقل میکنند.
سدها برای آبیاری، تولید برقآبی، تأمین آب، مدیریت سیلاب، تفریح و گردشگری، کشتیرانی درونسرزمینی و پرورش ماهی مورد استفاده قرار میگیرند. آبیاری یکی از کاربردهای مهم سدهاست؛ حدود ۲۰ درصد از زمینهای قابل کشت جهان با استفاده از آب مخازنی که بهوسیلهٔ سدها ایجاد شدهاند، آبیاری میشوند. سدها همچنین با تولید برقآبی، منبعی پاک و تجدیدپذیر برای تأمین برق فراهم میکنند و آب مورد نیاز مصارف خانگی و صنعتی را نیز تأمین میکنند.
یکی از نخستین سدهای شناختهشده، سد جاوه در اردن امروزی بود که حدود ۳٫۰۰۰ سال پیش از میلاد ساخته شد. امپراتوری هیتی نیز بین سدههای هفدهم و سیزدهم پیش از میلاد چندین سد در قلمرو ترکیهٔ امروزی ساخت. در سدهٔ نخست میلادی، امپراتوری روم ساخت سدهای وزنی با مصالح بنایی را آغاز کرد که معمولاً در دو طرف بالادست و پاییندست، سطوحی تقریباً عمودی داشتند. در اروپای قرون وسطی، سدها برای مهار آب و تأمین نیروی لازم برای به حرکت درآوردن چرخهای آبی مورد استفاده در آسیابها و معادن ساخته میشدند. فرایند طراحی سدها در اواخر سدهٔ هجدهم بهتدریج از روشی تجربی و غیررسمی به یک رشتهٔ مهندسی مبتنی بر اصول علمی تبدیل شد. در سدهٔ بیستم، دسترسی گسترده به بتن و ماشینآلات سنگین ساختمانی زمینه را برای اجرای پروژههای بزرگ سدسازی در سراسر جهان فراهم کرد.
مشهودترین بخش یک سد، سازهای است که آب را مهار میکند، اما بیشتر سدها سازههای دیگری نیز دارند که وظایف مهمی بر عهده دارند. هنگامی که سد مسیر یک رودخانهٔ قابل کشتیرانی را مسدود میکند، ممکن است در طرح آن سازههای کشتیرانی تعبیه شود تا امکان عبور کشتیها فراهم شود. در بسیاری از سدها نیز نردبانهای ماهی ساخته میشوند تا ماهیها بتوانند برای مهاجرت به سمت بالادست حرکت کنند. سرریزها نیز اغلب بخشی از مجموعهٔ سد هستند و برای تخلیهٔ ایمن آب اضافی مخزن به پاییندست و جلوگیری از سرریزهای خطرناک و مخرب به کار میروند. دریچهها و مجاری تخلیهٔ سد نیز امکان تخلیهٔ بخشی از آب مخزن را فراهم میکنند تا رسوبات انباشتهشده خارج شوند، عملیات تعمیر و نگهداری انجام گیرد یا جریان آب در پاییندست افزایش یابد.
ممکن است یک سد به دلایل مختلفی بهطور عمدی برچیده شود؛ از جمله زمانی که ایمنی آن تهدید میشود، دیگر کارکرد اولیهٔ خود را ندارد، یا برای احیای مسیرهای مهاجرت ماهیها و بهبود وضعیت رودخانههای پاییندست از طریق بازگرداندن جریان طبیعی رسوبات برچیده میشود. سدها گاهی دچار شکست میشوند که میتواند به وقوع سیلاب و تلفات جانی منجر شود. بسیاری از اصول حاکم بر طراحی سدهای ایمن، بر پایهٔ درسآموختههای حاصل از شکست سدها تدوین شدهاند.
معمولاً به بدنه آب ذخیره شده در پشت سد، مخزن یا دریاچه گفته میشود.[۳] تفاوت سد با بند (آببند) در این است که سدها دارای یک مخزن ذخیره آب قابل توجه هستند ولی بندها فقط آب را بند آورده و ارتفاع میدهند ولی مخزن آب بزرگ و قابل توجهی ندارند.[۴]
سدها سیلابها را مهار کرده و با ذخیره یا انحراف آب در پشت خود از آن برای برای فعالیتهایی مانند آبیاری، مصارف انسانی، استفادههای صنعتی، پرورش آبزیان و کشتیرانی استفاده میشود. غالباً همراه با سدها از برقآبی برای تولید برق استفاده میگردد. همچنین میتوان از یک سد برای جمعآوری یا ذخیره آب استفاده کرده و سپس این آب بهطور مساوی بین مکانهای مختلف توزیع شود. عموماً هدف اصلی ساخت سدها نگهداری آب است، در حالی که از سازههای دیگر مانند سیلابگیر یا خاکریز یا بند برای مدیریت آب یا جلوگیری از جاری شدن آب به مناطق خاصی از زمین استفاده میشود.
سدها و مخازن مرتبط با آنها، توانایی ذخیره آب برای استفاده در آینده، تأمین انرژی آبی و ایجاد سطحی از محافظت در برابر بارشهای شدید را فراهم میکنند. اگر سدها به درستی طراحی شوند، امکان دسترسی به آب را در مواقعی فراهم میکنند که در غیاب سد در دسترس نخواهد بود، به این طریق منابع آب تجدیدپذیر قابل بهرهبرداری افزایش مییابد. این امر به ویژه برای کشورهایی که آب موجود در آنها در فصول مرطوب و خشک بهطور قابل توجهی متفاوت است، اهمیت دارد. سدها همچنین ممکن است اجازه دهند رواناب اضافی که بهطور معمول بدون استفاده به سمت اقیانوس جریان مییابد برای استفاده در دسترس قرار گیرد. با این حال، سدها و مخازن، بهویژه سدهای بزرگ نیز میتوانند تأثیرات منفی بر جوامع بشری داشته باشند و نیاز به اسکان مجدد برخی از مردم داشته باشند و منجر به اختلالات اجتماعی شوند. سدها همچنین شبکه رودخانه را تغییر میدهند و کاهش جریان یکی از اصلیترین پیامدهای منفی اکولوژیکی سدها و مخازن محسوب میشود. همچنین، آب ذخیره شده ممکن است با سرعت بیشتری نسبت به آب جریان آزاد تبخیر شود. بهطور خلاصه، سدها دارای مزایا و معایبی هستند، به طوری که ویژگیهای طراحی آنها باید به دقت ارزیابی شود.[۵]
در ایالات متحده بیش از ۹۱٫۰۰۰ سد وجود دارد که عمر متوسط آنها ۶۰ سال بوده و حدود ۷۵٪ از آنها به عنوان سدهای خطرناک طبقهبندی شدهاند. فقط ۳٪ از این سدها قابلیت تولید برق دارند.[۶][۷]
انواع سد
[ویرایش | اشتراکگذاری]از دیدگاه استاتیکی، سدها به دو گروه عمده تقسیم میگردند:
سدهای پایه دار، سدهای پشت بنددار و سدهای چوبی از دیگر انواع سد محسوب میشوند.
سدهای قوسی
[ویرایش | اشتراکگذاری]
اساس نیروی غلبه بر فشار آب در این سدها، انتقال این نیرو به دیوارههای دره و در حقیقت شکل هندسی سد است. این سدها حداقل در مقیاسهای بزرگ، غالباً از بتن غیر مسلح ساخته میشوند. به منظور جلوگیری از ورقه ورقه شدن سطوح مختلف بتن روی یکدیگر، بسیاری از سدهای بزرگ از این نوع، به صورت لایه لایه و معمولاً به صورت لایههای ۲ یا ۳ متری بتنریزی میگردد. سطح هر لایه بتن ریزی شده بلافاصله شسته میگردد تا بتن لایه (مرحله) بعدی به بتن قبلی خوب بچسبد و از ورقه ورقه شدن سطوح مختلف بتن روی یکدیگر جلوگیری گردد. این سدها به صورت بلوک بلوک ساخته شده و در انتها بین بلوکها که درزه نامیده میشود دوغاب سیمان تزریق میگردد تا سد به صورت یکپارچه عمل کند.
سدهای وزنی
[ویرایش | اشتراکگذاری]
از آنجایی که باید در برابر فشار بسیار زیاد آب، مقاومت مناسبی بهوسیلهٔ وزن سازه سد صورت پذیرد، این نوع از سدها معمولاً حجم بسیار عظیمی دارند. بدیهی است در ساخت سازهای با این حجم، اقتصادیترین مسئله، بحث تأمین مصالح است؛ بنابراین این سدها معمولاً از مصالح موجود در محل احداث خود بهره میبرند. بدیهی است که در دسترسترین این گونه مصالح سنگ و خاک است. سدهای وزنی به همین دلایل امروزه در دو نوع سدهای بتنی و سدهای خاکی ساخته میشوند.
سدهای خاکی
[ویرایش | اشتراکگذاری]در ساخت سدهای خاکی، آنچه که در واقع جلوی آب را میگیرد، یک هسته نسبتاً نازک رسی است. خاک رس این خاصیت را دارد که با مرطوب شدن، به عایق خوبی برای نفوذ آب تبدیل میگردد. (از همین رو بام خانههای قدیمی کاهگل میشدهاست) بجز هسته رسی، مابقی حجم سد را سنگ و خاک غیر محلول در آب تشکیل میدهد. چرا که سنگهای محلول پس از مدتی باعث کاهش وزن سد و به هم خوردن نتایج محاسبات خواهند شد.
سدهای خاکی همواره با مشکل محدودیت ارتفاع مواجهند و بیشتر برای درههای عریض و کم شیب مناسب هستند (سد پانزده خرداد دلیجان). بر عکس سدهای قوسی مناسب درههای عمیق و کمعرضند مانند: (سد کرج)
سد رودخانهای
[ویرایش | اشتراکگذاری]
سد رودخانهای نوع خاصی از سد است که از یک رشته دروازه بزرگ تشکیل شدهاست که میتواند برای کنترل میزان عبور آب از سد باز یا بسته شود. دروازهها بین پایههای کناری قرار دارند که وظیفه پشتیبانی بار آب را بر عهده دارند و اغلب برای کنترل و تثبیت جریان آب برای سیستمهای آبیاری استفاده میشوند. نمونهای از این نوع سدها، سد انحرافی Red Bluff در رودخانه ساکرامنتو نزدیک رد بلوف کالیفرنیا است که اکنون از رده خارج شدهاست.
مطالعات زمینشناسی
[ویرایش | اشتراکگذاری]
مطالعات زیستمحیطی به مجموعه مطالعاتی گفته میشود که اثر تغییرات ایجاد شده توسط سد و دریاچهٔ آن و همچنین تقلیل آب پایین دست را بر روی زیستبوم منطقه شناسایی، محاسبه و هزینه یابی میکنند. علاوه بر این، این اثر باید بر روی شهرها و روستاها و سایر المانها (همچون آثار باستانی در مورد سد سیوند) در کنار ارزیابی تاثیرها بر محیط زیست مورد بررسی قرار گیرند تا در محاسبههای سود و زیان کلی پروژه، و گزینشهای پایانی در نظر گرفته شوند؛ که در کنار این شناخت بااستفاده از مدلسازی اطلاعات ساختمان میتوان به بهینهترین برنامه تعمیرات و نگهداری هر ساختمانی از جمله سازه سد رسید که بهرهبرداران را در راهبری این گونه سرمایههای ملی یاری میدهد.[۹]
مسائل اقتصادی
[ویرایش | اشتراکگذاری]ساخت یک نیروگاه برق آبی به زمان طولانی برای انجام مطالعات سایت، مطالعات هیدرولوژیکی و ارزیابی اثرات زیستمحیطی نیاز دارد و در مقایسه با تولید برق مبتنی بر کربن، پروژههای مقیاس بزرگی هستند. در هرکشوری تعداد سایتهایی که میتوان از نظر اقتصادی برای تولید برقآبی توسعه داد محدود است؛ سایتهای جدید معمولاً دور از مراکز جمعیتی هستند و معمولاً به خطوط انتقال برق گسترده نیاز دارند. میزان برق تولیدی توسط نیروگاههای برقآبی میتواند توسط عواملی از قبیل تغییرات بارندگی، تغییر سطح آبهای زیرزمینی و سطحی، و ذوب یخچالها تحت تأثیر قرار بگیرد، که برای مقابله با آن باید ظرفیت مخازن سدها را با هزینه اولیه بیشتر، بزرگتر ساخت تا در سالهای کمآب تولید برق دچار مشکل نشود.
نیروگاههای برقآبی پس از تکمیل، در صورتی که صحیح طراحی شده باشند و به خوبی نگهداری شوند، معمولاً منابع نسبت خوب و قابل اطمینانی برای تولید برق محسوب میشوند. این نیروگاهها هیچ نوع سوخت و آلایندگی خاصی نداشته و به عنوان یک منبع انرژی تمیز، از نیروگاههای بادی و هستهای ارزانتر هستند.[۱۰] این نیروگاهها نسبت به نیروگاههای بادی بسیار آسانتر قابل تنظیم برای تولید برق بیشتر برای زمان اوج مصرف هستند.
حذف سدها
[ویرایش | اشتراکگذاری]جریان آب و رسوب را میتوان با برداشتن سدها از مسیر رودخانه دوباره برقرار کرد. برداشتن سد زمانی مناسب تلقی میشود که سد قدیمی بوده و هزینههای نگهداری آن بیش از هزینه حذف آن باشد.[۱۱] برخی از اثرات حذف سد عبارتند از: از بین رفتن رسوب ذخیره شده در مخزن سد، افزایش عرضه رسوب در پایین دست، افزایش عرض و شاخههای رودخانه، برقراری مجدد دمای طبیعی آب و شکلگیری زیستگاههایی که قبلاً به دلیل وجود سدها در دسترس نبودند.[۱۱]
پیامدهای زیستمحیطی
[ویرایش | اشتراکگذاری]سدها میتوانند با تغییر در رودخانهها، زیستگاه جانوران، پوشش گیاهی، جنگلها، تنوع زیستی و خرداقلیمها، تأثیر چشمگیری بر محیط زیست بگذارند.[۱۲] سدها اغلب کیفیت و حجم آب پاییندست را، بهویژه در فصل خشک، کاهش میدهند؛ موضوعی که میتواند تأثیر شدیدی بر گونههای گیاهی و جانوری وابسته به آب داشته باشد.[۱۳][الف] در موارد شدید، سدها میتوانند موجب جنگلزدایی و بیابانزایی در پاییندست شوند. این وضعیت در ایران نیز رخ داده است؛ در این کشور، مخازن پشت سدها هر سال حدود ۲٫۲ میلیارد مترمکعب آب را در اثر تبخیر از دست میدهند و در نتیجه، جریان آب پاییندست برخی سدها بهشدت کاهش مییابد.[۱۴] بیابانزایی همچنین موجب شده است دریاچه آرال، که زمانی چهارمین پهنهٔ آبی محصور در خشکیِ بزرگ جهان بود، تقریباً بهطور کامل ناپدید شود؛ بخشی از این وضعیت به ساخت سدها در اتحاد جماهیر شوروی سابق برای پشتیبانی از سامانههای آبیاری نسبت داده میشود.[۱۵]
شکست سد
[ویرایش | اشتراکگذاری]بسیاری از اصول حاکم بر طراحی سدهای ایمن، بر پایه درسآموختههای حاصل از شکست سدها تدوین شدهاند.[۱۶] سدها ممکن است به دلایل گوناگونی دچار شکست شوند. شکست سدهای قوسی میتواند در اثر ضعف سنگ در محل تکیهگاهها (محل اتکای دو سوی سد به دیوارههای دره)، فرسایش پی در زیر سد، یا برش (لغزش) در محل اتصال سد به سنگ رخ دهد. سدهای وزنی و سدهای پشتبنددار نیز ممکن است در اثر واژگونی، لغزش، ترکخوردگی یا زمینلرزه دچار شکست شوند.[۱۷] یکی از خطرهای خاص سدهای خاکی، پدیده رگاب (piping) است. در این پدیده، نشت کوچکی از میان یا زیر ساختار نفوذپذیر سد، بهتدریج موجب فرسایش خاک میشود و در نهایت مجرایی باریک شکل میگیرد. اگر این مجرا بهموقع برطرف یا کنترل نشود، میتواند به شکست سد منجر شود.[۱۸][ب]
در سدهٔ نوزدهم و اوایل سدهٔ بیستم، شمار زیادی از سدها، بهویژه سدهای خاکریز، دچار شکست شدند.[۲۰] افزایش توجه به ایمنی سدها موجب شد نرخ شکست سدها در سراسر سدهٔ بیستم بهطور چشمگیری کاهش یابد.[پ] از میان سدهای با ارتفاع بیش از ۱۵ متر (۴۹ فوت) که پس از سال ۱۹۰۰ ساخته شدند، تا سال ۱۹۹۴ تنها ۱۰۰ سد دچار شکست شده بودند.[۲۲] با وجود کاهش نرخ شکست، بهدلیل افزایش ارتفاع سدها و ظرفیت مخازن، احتمال وارد شدن خسارت در پایاب افزایش یافت.[۲۲]
در ایران
[ویرایش | اشتراکگذاری]در دوران باستان، فناوری ساخت سد توسط رومیان در کشورهای مجاور نیز به کار گرفته شد. پس از آنکه شاپور یکم، شاه ایران، والرین، امپراتور روم، را شکست داد، از اسرای رومی برای ساخت سد بند قیصر بر روی رود کارون استفاده کرد.[۲۳] سد کریت، نخستین سد قوسی بزرگ و نازک جهان، در حدود سال ۱۳۵۰ میلادی در ایران ساخته شد. ارتفاع اولیهٔ آن ۲۶ متر (۸۵ فوت) بود که بعدها به ۶۴ متر (۲۱۰ فوت) افزایش یافت. این سد تا آغاز سدهٔ بیستم، بلندترین سد جهان بهشمار میرفت.[۲۴] در ایران سد سازی عملیاتی افراطی شده و با بی توجهی به وضعیت آب در ایران همچنان به تعداد سد هایی که نباید ساخته میشدند اضافه میشود.
این امر بیشتر اوقات به نفع مردم نیست و با به هم زدن نظم آب در گردش و با به هم زدن چرخه طبیعت باعث خشکی و نابود شدن بسیاری از رود ها و رودخانه و از بین رفتن زیست بوم های جانوری در امتداد مسیر رود ها و از بین رفتن پوشش گیاهی مناطق مختلف شده که این امر نهایتا در کمیت و کیفیت بارش برف و باران تاثیر گذاشته و همچنین با نابودی پوشش گیاهی مناطق مختلف میتواند باعث آسیب هایی همچون سیل و خشکسالی در سال های پیش رو شود که این نکته نیاز به چاره اندیشی همگانی دارد.
جستارهای وابسته
[ویرایش | اشتراکگذاری]یادداشتها
[ویرایش | اشتراکگذاری]منابع
[ویرایش | اشتراکگذاری]- ↑ Cleveland, Cutler J.; Morris, Christopher G. (15 November 2013). Handbook of Energy: Chronologies, Top Ten Lists, and Word Clouds. Elsevier Science. p. 44. ISBN 978-0-12-417019-3.
- ↑ Ehrlich, Robert (13 March 2013). Renewable Energy: A First Course. CRC Press. p. 219. ISBN 978-1-4665-9944-4 – via Google Books.
- ↑ «National Inventory of Dams». nid.usace.army.mil. بایگانیشده از اصلی در ۱ سپتامبر ۲۰۱۹. دریافتشده در ۲۰۲۲-۰۱-۰۸.
{{cite web}}: نگهداری یادکرد:تاریخ بهطور خودکار ترجمهشده (رده) - ↑ sarahmhpr (۱۳۹۵-۱۱-۱۰). «مقاله تحلیلی: تفاوت بین سد، سر ریز و آببند». civil۸۰۸.com. دریافتشده در ۲۰۲۴-۰۱-۲۷.
{{cite web}}: نگهداری یادکرد:تاریخ بهطور خودکار ترجمهشده (رده) - ↑ www.fao.org https://www.fao.org/aquastat/en/databases/dams/index.html. دریافتشده در ۲۰۲۲-۰۱-۰۸.
{{cite web}}: پارامتر|عنوان= یا |title=ناموجود یا خالی (کمک)نگهداری یادکرد:تاریخ بهطور خودکار ترجمهشده (رده) - ↑ «National Inventory of Dams». nid.usace.army.mil. بایگانیشده از اصلی در ۱ سپتامبر ۲۰۱۹. دریافتشده در ۲۰۲۲-۰۱-۰۸.
{{cite web}}: نگهداری یادکرد:تاریخ بهطور خودکار ترجمهشده (رده) - ↑ "The problem America has neglected for too long: Deteriorating dams". Science (in English). 2020-05-27. Retrieved 2022-01-08.
- ↑ "Renewable Energy Sources: A Consumer's Guide". U.S. Department of Energy: Energy Information Administration. Archived from the original on May 26, 2010. Retrieved January 28, 2014.
- ↑ ستوده بیدختی، امیرحسین، 1393، مقدمهای بر استفاده از مدلسازی اطلاعات ساختمان BIM در مدیریت بهرهبرداری و نگهداری ساختمانها، اولین کنفرانس ملی شهرسازی، مدیریت شهری و توسعه پایدار، تهران، مؤسسه ایرانیان، انجمن معماری ایران، https://www.researchgate.net/publication/283504429_________________?ev=prf_pub
- ↑ "Transparent Cost Database – Transparent Cost Database". en.openei.org.
- 1 2 Bellmore, J. R.; Duda, J. J.; Craig, L. S.; Greene, S. L.; Torgersen, C. E.; Collins, M. J.; Vittum, K. (2017). "Status and trends of dam removal research in the United States". WIREs Water (in English). 4 (2): e1164. doi:10.1002/wat2.1164. ISSN 2049-1948.
{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:شماره مقاله بهجای شماره صفحه (رده) - ↑
- Schleiss 2022, pp. 69–75, 235–238.
- Siddiqui 2009, pp. 91–95.
- Schnitter 1994, pp. 231–232.
- 1 2
- Schleiss 2022, pp. 74–75.
- Siddiqui 2009, pp. 92–94.
- Gyau-Boakye 2001, p. 25.
- ↑
- Zafarnejad 2009, pp. 327–334, 339–340. Deforestation and desertification.
- Ghiasi 2025, §§ "Abstract", "1. Introduction", "3.1 Surface evaporation of reservoirs". Evaporation.
- ↑
- James 1988a, p. 8.
- Jansen 1988, p. 2.
- ↑
- Jansen 1988, p. 3.
- Schleiss 2022, pp. 114–115, 246, 252, 260, 265–273, 330–333.
- Fell 2014, pp. 704–720, 752–753, 760–776.
- ↑
- James 1988a, pp. 34–41.
- Schleiss 2022, pp. 116–117, 598–604.
- Fell 2014, pp. 375–382, 567–573.
- ↑ James 1988a, pp. 34–41.
- ↑
- Schnitter 1994, pp. 158–163, 229–231.
- Fell 2014, pp. 567–570.
- ↑ Schnitter 1994, p. 230.
- 1 2 Schnitter 1994, pp. 158–163, 229–231.
- ↑ Schnitter 1994, p. 76.
- ↑
- Schnitter 1994, p. 90.
پیوند به بیرون
[ویرایش | اشتراکگذاری]- بانک واژگان، شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران.