سدها از جمله سازه‌های پراهمیت در مهندسی می‌باشند. این سازه‌های عظیم جهت طراحی، اجرا و بهره‌برداری از حوزه‌های تخصصی مختلف بهره می‌برند. نقش سدها در توسعه كشاورزی، عمران مناطق روستایی و شهری، تامين آب آشاميدنی، توليد انرژی هيدروالكتريك، كنترل و تنظيم شدت جريان آب در رودخانه ها و ... بسیار قابل توجه است. از این رو حفظ پایداری سدها از نقطه نظر اجتماعی، سیاسی و اقتصادی و همچنین به دلیل هزینه ساخت بالا و نیز شدت وخامت عواقب ناشی از ناپایداری سدها، بسیار حائز اهمیت است.

شرایط محیطی حکم‌فرما بر سد و مخزن آن پیوسته در حال تغییر است. با توجه به وقوع پیوسته این تغییرات، این سازه ها می‌بایست به گونه‌ای طراحی گردند که در تمام طول مدت اجرا و بهره‌برداری پایداری خود را حفظ کنند. به همین جهت و به دلیل اهمیت موضوع، این تغییرات و تاثیر آن ها بر پایداری سد می‌بایست به طور منظم مورد پایش قرار گیرد. آگاهی از هر گونه تغییر در شرایط سد و محیط اطراف آن مستلزم رفتارنگاری و نصب ابزارهایی به این منظور است.

پروژه حفاری و ابزارگذاری سد شمیل اجرا شده در سال ۱۳۹۷

پروژه حفاری و ابزارگذاری سد شمیل اجرا شده در سال ۱۳۹۷

پروژه حفاری و ابزارگذاری سد شمیل اجرا شده در سال ۱۳۹۷ اجرا شده توسط شرکت مهندسین مشاور باران خاک و پی

 

عليرغم پيشرفت قابل توجه علوم مهندسی و نقش تعيين كننده سد در پيشبرد تمدن بشری و نياز مبرم به اين سازه بزرگ و همچنین غيرقابل پيش‌بينی بودن كامل توده سنگ در طبيعت و نیز امکان بروز اشتباهات انسانی يا عدم توجه كافی در طراحی، اجرا و بهره‌برداری صحيح از سد، باعث بروز اتفاقات ناگواری ناشي از ناپايداری و تخریب سدها شده است. نتيجه گيری كلی از تجارب ناگوار ناپايداری سدها و تلفات جانی و اقتصادی جبران‌ناپذير مرتبط با آن و بررسی مشاهدات و اندازه گيری های قبل از ناپايداری اين بود كه پيش­‌بينی بسياری از اين موارد ناپايداری و مقابله با عوامل موثر در ايجاد آن ممكن بوده است. 

بروز تغییرات در شرایط حاکم بر پایداری سدها عمدتا در طی زمان و به تدریج رخ می‌دهد به گونه‌ای که با کنترل‌های معمول و به صورت بصری قابل مشاهده نخواهند بود. از این رو جهت پی‌بردن به عواملی که موجب فرسایش و ناپایداری تدریجی سد می‌گردد می‌بایست از ابزار و دستگاه‌های دقیق سنجش تغییرات در سد بهره جست. با توجه به تاریخچه خرابی سدها به وضوح می‌توان نمونه‌های بسیاری یافت که در آن‌ها عدم رفتارنگاری و نصب ابزار دقیق و پایش دقیق تغییرات به وقوع پیوسته در سد موجب بروز ناپایداری در سد شده و نهایتا تخریب سد را در پی‌داشته است. از این رو نصب ابزارهای مختلف پایش پایداری سدها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

بر اساس آمار كميته بين‌المللی سدهای بزرگ، طی صد سال گذشته، تنها در اثر خرابی سدهای بزرگ حدود هجده هزار تلفات جانی و خسارات سنگين اقتصادی وارد آمده است. پيامدهای خرابی سد بتنی دوقوسی مالپاست (۱۹۵۹)، سد بتنی دو قوسی وايونت (۱۹۶۳) و سد خاكی تيتان (۱۹۷۶) نمونه‌های بارزی از شدت وخامت عواقب ناشی از شكست سدها می‌باشد. لازم به توضيح است كه سدهای مالپاست و تيتان فاقد سيستم ابزاردقيق و رفتارسنجی بوده اند.

 عوامل موثر در ناپايداری سدها:

از عوامل ناپايداری سدها، هجوم ناگهانی آب به بدنه سد (ناشی از سيل، لغزش حجم قابل توجهی سنگ و خاك به داخل مخزن سد، زلزله، ...)، افت ناهمسان كيفيت پی و مصالح سد، فشار بالابرنده آب در پی، شكست سازه‌ه­ای در بدنه سد و غيره را می­توان نام برد. در ادامه به برخی از این عوامل مهم موثر در ناپایداری سد­ها اشاره می­شود. 

  • عوامل هيدرولوژيکی: وقوع سيلابهای غير مترقبه و بيش از ظرفيت تخليه سرريزها و ديگر خروجي سدها. 
  • عوامل ژئوتكنيكی: نامناسب بودن پی و ديواره‌های ساختگاه سد و مخزن، چه از نظر مقاومت و چه از نظر پايداری.
  • عوامل مربوط به نوع مصالح: مشخصات مصالح ساختمانی، اعم از مقاومت، نفوذپذيری، فرسايش پذيری.
  • اجرای سد: عدم رعايت معيارهای طراحی و اجرايی. 
  • بهره‌برداری: عدم رعايت ضوابط آبگيری و بهره‌برداری. 

روش كلی پيشگيری از انواع خرابی در سدها كه عمده‌ترين عوامل آن در بالا ذكر شد، بررسی دقيق هر يك از عوامل و پيدا كردن راه‌حل‌های منطقی و توجيه‌پذير(فنی و اقتصادی) جهت جلوگيری از خرابی ناشی از آن عوامل می‌باشد.

به اين منظور با استفاده از ابزاردقيق در محل‌های مناسب، قرائت دوره‌ای و تفسير داده‌های رفتارسنجی به همراه تحليل برگشتی داده‌ها، در صورت لزوم، می‌توان قريب‌به‌يقين‌ترين عامل ناپايداری را پيش‌­بينی نموده و اقدامات لازم را در جهت مقابله با آن معمول داشت. به كمك نتايج رفتارسنجی و مطالعه روند تغييرات داده‌های ابزاردقيق، در بسياری از موارد، می‌توان پديده‌هايی را كه احتمالا در حال فرسايش، تضعيف و تخريب سد می‌باشند كشف و پيش از وقوع از آنها اجتناب كرد، يا تاثير آنها را تقليل داد و يا نهايتاً در وقت كافی، با انجام اقدامات لازم، خسارات احتمالی وارده به اهالی و تاسيسات پايين دست سد را به حداقل ممكن رساند.

نمونه پروژه حفاری و ابزارگذاری سد خاکی، اجرا شده توسط شرکت مهندسین مشاور باران خا ک و پی

نمونه پروژه حفاری و ابزارگذاری سد خاکی، اجرا شده توسط شرکت مهندسین مشاور باران خاک و پی