تحقیق و پژوهش سد وزنی
– کلیات تاریخچه
سد وزني يك سازه بتني توپر است كه به واسطه وزن خود در مقابل نيروهاي وارده مقاومت مي كند. تا اواسط قرن نوزدهم, سدهاي بنايي بدون توجه به اصول طراحي ساخته مي شدند. قديمي ترين سد وزني ثبت شده, سد وزني الكانته در اسپانياست كه زمان ساخت آن بين 1579 تا 1594 مي باشد.سد فورن (شكل1) كه بين سالهاي 1861 تا 1866 بر روي رودخانه لوير در 9 كيلومتري بالا دست سنت اتين فرانسه ساخته شد, شكل اوليه سدهاي مدرن امروزي است. در سال 1855 تحقيقات سازيلي و دلوكره منجر به برقراري يك مقطع عرضي منطقي با مقاومتهاي مساوي در ترازهاي مختلف شد. نظريه نامبردگان بر مبناي اصول زير قرار داشت:
الف: پايداري مقطع در مقابل واژگوني در حول لبه پايين دست
ب: پايداري در مقابل لغزش در امتداد صفحه پايه و درزهاي افقي در ترازهاي مختلف
پ: قانون ذوزنقه براي تعيين تنشهاي بهره برداري (روابط معمول مقاومت مصالح)
شکل 1- سد فورن در فرانسه
مهندسينی كه در حدود سالهاي 1900, به دنبال خطوط تئوريك بودند, شرايط وقوع و توسعه يك ترك از بالا دست, فشار استاتيك آب, فشار بركنش آب و موارد ديگر را مطالعه و معيارهاي پايداري زير را پيشنهاد كردند.
1-بدون توجه به تراز وقوع ترك, كرنش الاستيك در انتهاي ترك در يك درز افقي بايد فشاري باقي بماند. (معيار پلتريا)
2-كرنش فشاري الاستيك در يك ترك, كه فرض مي شود از بالا دست باز شده, بايد طوري افزايش يابد كه تمايلي براي توسعه به سمت پايين دست نباشد. (شرط هافمن)
3-تنش فشاري الاستيك در يك درز افقي بايد بزرگتر از فشار هيدرواستاتيك باشد, به نحوي كه درز به صورت بسته باقي بماند. (معيار موريس لوي)
توزيع فشار بركنش توصيه شده براي طرحي از طرف محققين مختلف, از فشار هيدرو استاتيك كامل يكنواخت در تمام عرض قاعده (در تراز پايه يا هر درز افقي در ترازهاي مختلف) تا توزيع مثلثي با فشار هيدرواستاتيك كامل در بالادست و فشار صفر در پايين دست, اختلاف داشت.
مباحثات انجام يافته روي فشار بركنش منجر به نتايج زير شد:
الف: بايد اقداماتي در جهت نفوذناپذيري پي انجام شود.
ب: زهكش هايي براي كاهش فشار بركنش در قاعده سد تعبيه گردد.
پ: توزيع فشار بركنش از بالادست به سمت پايين دست داراي تغييراتي باشد.
2-تعاريف عمومي
I-محور سد
به عنوان يك مبناي هندسي, تصوير لبه بالا دست تاج سد (بالاترين تراز سد), به عنوان محور سد يا محور مبناي سد انتخاب مي گردد. محور سد در پلان, در اكثر اوقات مستقيم است, ليكن برحسب شرايط توپوگرافي, گاهي به صورت منحني و يا با ناحيه وسطي مستقيم و نواحي جناحي منحني انتخاب مي شود.
II-مقطع عرضي سد
يك سد وزني معمولاً داراي سه نوع مقطع شامل: مقطع غير سرريز, مقطع سرريز و مقطع آبگيري براي نيروگاه مي باشد.
شيب وجه پايين دست مقطع عرضي غيرسرريز و مقطع عرضي آبگير معمولاً ثابت بوده و مقدار آن در حدود 7/0 تا 8/0 افقي به 1 قائم مي باشد.
منحني تاج مقطع سرريز سد, با توجه به منحني عمومي سطح زيرين آبشار (جريان آب از روي سرريز لب تيز) انتخاب مي شود. شيب وجه پايين دست نيز طوري انتخاب مي شود كه در بالا به منحني تاج و در پايين به منحني حوضچه آرامش يا جام سرريز مماس شود
شکل 2 – مقطع عرضی سرریز سد وزنی
سرريز ممكن است آزاد باشد و يا دبي سرريز توسط دريچه هايي كنترل گردد. مقطع آبگيري شامل تجهيزاتي از قبيل اشغال گير, دهانه شيپوري لوله آبگير, تيرك آب بند, دريچه هاي اضطراري, لوله تحت فشار مي باشد. در صورت وجود فضاي كافي, نيروگاه در پاي مقطع آبگير ساخته مي شود.
III– ارتفاع سازه اي
ارتفاع سازه اي يك سد بتني يا بنايي, اختلاف بين تراز تاج سد تا پايين ترين نقطه حفاري شده در شالوده است سدهايي تا ارتفاع 30 متر در رده كوتاه, بين 30 تا 100 متر در رده متوسط و بالاتر از 100 متر, در رده مرتفع محسوب مي شوند مرتفع ترين سد وزني دنيا, سد ديكسن در سويس با ارتفاع 284 مي باشد
IV-ارتفاع هيدروليكي
ارتفاع هيدروليكي اختلاف بين ترازهاي پايين ترين نقطه در بستر اوليه رودخانه در محور سد تا بالاترين تراز كنترل شده آب مي باشد.
V– طول سد
طول سد عبارت است از طول اندازه گيري شده, در امتداد محور سد از تكيه گاه چپ تا تكيه گاه راست در تراز تاج سد
تحقیق و پژوهش سد وزنی