سد

هذه المقالة عن السدود. لتصفح عناوين مشابهة، انظر السد (توضيح).

سد هوفر بالولايات المتحدة الأمريكية

آلية عمل السدود الهيدروليكية

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.

أهداف السدود

الهدف الرئيسي من السدود هو الحفاظ على المياه من أجل الاستعمال القريب أو البعيد بمعنى الحفاظ عليها من أجل المستقبل مع إمكانية استخدامها في توليد الكهرباء.

استعمالات الميـاه

• 40%: الطـاقة.
• 17%: التغذية بالمـاء.
• 7%: مراقبـة الفيضانات.
• 11%: السياحـة.
• 16%: السـقي.
• 09%: الملاحة.

شروط بناء السدود

تكمن خطورة بناء السد إذا لم يبني 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. هي القيام بجمع كافة الهطولات المطرية في عدة مواقع تابعة للمنطقة المدروسة وللعديد من السنوات السابقة بغية تحليلها إحصائيا لمعرفة أمور عديدة مثلًا حجم الجريان السطحي فوق الحوض الصباب تدفق وادي معين.... الخ

دراسات طبوغرافية

وذلك لتمثيل كل التفاصيل والظواهر الطبيِعية أو الاصطناعية لمنطقَة السد الموجودة على سطح الأرض وهذا بأشكال ورسوماتَ مميزة.. تهدف الدراسة الطبوغرافية إلى استغلال إمكانات مظهر السطح في كل التحليلات والاستنتاجات المتعلقة بالسد.

دراسات جيوتكتونية

• قياس نفاديه التربة، قياس خواص الصخور.
• حساب سعة السد التخزينية.
• حساب قوة تحمل السد للمياه.
• مراعاة 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.

أنــواع الســدود

تنقسم السدود إلي قسمين:

السدود الخراسانية الاسمنتية

و تنقسم إلى ثلاثة أنواع

السدود الخراسانية الثقلية (barrages-poids)

هي سدود ضخمة تقوم بمقاومة القوى الجبارة بشكل كلي من خلال أوزانها (قوة الجاذبية الأرضية) وجدارها (المانع الاسمنتي) المصمم بطريقة هندسية ذات قواعد ضخمة ومتوازنة بالإضافة لمقاومتها للهزات الأرضية لأنها تتطلب كثير من الاسمنت ولهذا تعتبر من أكثر السدود تكلفة.

مختلف القوى المؤثرة على السد الثقلي

• قوى ناتجة عن ضغط وزن المواد المستخدمة في بناء السد.
• قوى ناتجة عن ضغط مياه الخزان.
• قوى ناتجة عن ضغط المياه في الفراغ.

مراقبة استقرار السد الثقلي

لبناء سد ثقلي لابد من إجراء عدة مراقبات لتفادي وقوع أي حادث انهيار.

• السدود المقوسة يرتبط تصميم السدود دائما وكأي إنشاء هندسي بجيولوجية المنطقة أو بطبيعة التربة والتضاريس. يعتبر من أبسط أشكال السدود وأقلها تكلفة من حيث المواد والتصميم من أي نمط من أنماط السدود الأخرى. يستخدم هذا النوع من تصميم السدود في الأماكن الضيقة والصخرية، حيث يكون السد على شكل قوس منحني يحجز خلفه الكميات الهائلة من مياه الأنهار.

ويقوم الشكل الهندسي المقوس للقوس خلال عملية ضغط المياه المحجوزة خلف السد، حيث تقوم المياه بتطبيق ضغوط كبيرة على السطح الخلفي المحدب للجدار، مما يسبب انضغاط القوس الجداري باتجاه التماسك والتقارب للمادة الجدارية من بعضها البعض بسبب شكلها الهندسي الواضح أما وزن السد فيضغط أيضا على القاعدة المصممة أساسا لهذا العمل الإنشائي الضخم.

• السـدود المدعمة قد تكون هذه السدود منبسطة قليلا أو كثيرا أو مقوسة، لكن هناك دائما أساسيات تصميمية تميزها عن غيرها وهي سلسلة من الدعائم أو التعزيزات تستخدم لنقل القوى المؤثرة على الجدار إلى المنطقة الأخرى الأكثر تحملًا كالأرض أو أساسات داعمة أخرى. حيث تقوم هذه الدعائم الإنشائية بتقوية ودعم بناء السد من الجهة الخارجية في اتجاه مجري النهر.

• توزيع القوي: بحسب التصميم الهندسي لهذه الأنماط من السدود، تقوم المياه بتوليد قوى ضغط كبيرة ناتجة عن وزنها باتجاه جدار السد مسببة دفعه أو انقلابه بينما تقوم الدعائم في الجهة المقابلة برد فعل معاكس تماما في محاولة تثبيت البناء في مكانه تماما، ويكون وزن كامل الدعائم مطبقا بالكامل إلى الأرض.

السدود الإملائية الترابية أو الصخرية

وهي سدود ضخمة مكونة من صخور وأتربة حيث تعتمد هذه السدود على أوزانها الهائلة في مقاومة القوى الهائلة الناتجة عن المياه المحجوزة خلفها، وما يميز هذه السدود هو كثافة المادة داخلها، فالعازل الداخلي يمنع ترشح أو تسرب المياه عبر بناء السد.

-توزع القوى تدفع قوى ضغط المياه على طول الجدار باتجاه دفعه للانقلاب، في حين يعمل الوزن الهائل لمادة السد أو الجدار على تثبيت الجدار في مكانه بسبب الجاذبية التي تدفعه باتجاه الأرض بشكل دائم وعلى طول حائط السد.

-انهيار السدود إن كل السدود بمختلف أنواعها يجب أن تستمر كلما تقدمت في السن وبدون صيانة صحيحة، إذ تؤدي إلى ظاهرة الانهيار التي يتوجب الوقوف على أسبابها ونتائجها لأنها سوف تؤدي إلى كوارث طبيعية. الأخطاء التصميمية في بناء السدود:

-1- أخطاء في تصميم التسليح وحساب الإجهادات.

-2- أخطاء في دراسات التربة لموقع السد.

-3- أخطاء تنفيذية في عملية صب الخرسانة والوصلات الاستنادية.

-4- أخطاء في حساب منسوب الفيضان.

-5- أخطاء في حساب تحمل جسم السد للزلزال الأرضية.

-6-أخطاء في تنفيذ الكتلة البيتونية، عوامل الإماهه، درجة الحرارة، والخلطة الوزنية المناسبة للمواد الأولية للكتلة البيتونية، ونوعية مادة الاسمنت.