سد سازی تا قبل از هخامنشیان
سد سازی یا بند سازی از فعالیت های مهندسی به شمار می رود که شرایط تاریخی و جغرافیایی خاص مناطق در پیدایش ،شکل گیری و گسترش آن سهم به سزایی دارند. در گذشته و در هر منطقه خاص جغرافیایی بنابر ضرورت یا نیاز ساکنین آن جا نسبت به ایجاد سد،بند یا آبگیر اقدام می کرده اند تا نیازهای خود در زمینه آبیاری و آبرسانی را مرتفع سازند. در مناطقی نیز به خاطر پایین بودن سطح آبهای رودخانه ها یا نیاز جهت تغییر مسیر رود ، سد سازی انجام می گرفته تا بتوانند سطح آب را بالا آورده و برای نیازهای کشاورزی و عمرانی از آن استفاده کنند.
در ایران نیز به جهت کمبود آب،شرایط اقلیمی خاص و نیازهای روزمره آب ماده ای بسیار ارزشمند محسوب می شده که این امر را علاوه بر بندسازی ، سد سازی و آثار به جا مانده می توان در فرهنگ ایرانی و ارزشی که برای آب قایل می شدند و حافظه تاریخی مردم ایران به وضوح مشاهده و مطالعه کرد.
در سرزمین های ایران و مصر که از قدیم در معرض سیلاب و طغیان رودخانه ها قرار داشتند،ساخت بندهای متفاوت در طول مسیر رودخانه ها و یا مناطق سیل خیز به جلوگیری از خسارات این گونه طغیان ها کمک فراوانی می کرد.
تاریخ سد سازی در ایران،مصر و بین النهرین ( میان رودان) قدمتی بسیار طولانی دارد و هنوز هم می توان نشانه هایی از آنها را در این سرزمین ها یافت. به طور کلی سدسازی و نیز لایروبی و مرمت آنها از دیر باز در ایران دیگر سرزمین ها ،مانند سایر کارهای عام المنفعه و پروژه های بزرگ معمولا به دست حکومت ها و پادشاهانی که به امور آبادانی و آبادی علاقه بیشتری داشتند انجام می گرفته است و در این میان رونق اقتصادی و پیشرفت آبادی ها و شهرهای مرتبط با سیستم های آبیاری و آبرسانی نیز بستگی بسیار زیادی با مقوله سد و سد سازی و اهمیت حکمرانان به این مسایل داشته است.
سد سازی از دوره هخامنشیان تا قبل از اسلام
پادشاهان هخامنشی به واسطه نیاز جغرافیایی کشور ایران و علاقه ای که در گسترش و آبادانی سرزمین تحت فرمانروایی از خود نشان می دادند و در زمان امپراتوری خود سدها و بندهای زیادی در بخش های جنوب غربی و جنوبی ایران ساختند. بسیاری از سیستم های آبرسانی و آبیاری که تا سال های متمادی نیز در ایران از آنها استفاده شد مرهون تلاش مهندسان و صنعتگران ایرانی است که در زمان های بسیار دور تلاش نمودند تا نیازها و کمبودها را در زمینه های عمرانی و آبادی بر طرف نمایند و آثار و شواهد آن را نیز می توان در نقاط مختلف ایران درک نمود. علاوه بر آن بسیاری از آثار به جا مانده از این دوران ها در سرزمین های تابعه حکومت های ایران باستان نیز قابل مشاهده است.
یکی از رودخانه هایی که از قدیم به رودخانه اروند می پیوسته است «دیاله » بوده است که بنا به دستور کوروش بزرگ سدی برای آبیاری ،از خاک و چوب بر روی این رودخانه بسته شده بود که شبکه کانال های آبرسانی را تغذیه می کرد. همچنین در زمان هخامنشیان اولین کوشش ها جهت سد سازی بر روی اروند و فرات به عمل آمد. از مشخصات این رودخانه ها آن بود که سطح فرات بالاتر از دجله قرار داشت و نیز در زمان حکومت بابلیان بر بین النهرین تمایل رود فرات نسبت به شرق بیشتر از امروز بوده و این رود تنها دارای یک مجرا بوده است. انشعاب فرات به دو مجرا بین سال های 600 ق.م تا 100 ق. م اتفاق افتاده است . چنان که پیداست هخامنشیان سدهایی بر روی رودخانه های فرات و اروند ساختند و گام هایی دیگر در گسترش شبکه کانال های آبیاری برداشتند. بدون شک هنگامی که اسکندر مقدونی در حدود سال 400 ق. م به آنجا ها رسید آن سدها ساخته شده و برپا بوده اند. استرابو جغرافی دان سده اول میلادی یونان خبر از ویرانی آنها به دست اسکندر مقدونی می دهد. ولی واقعیت این که اسکندر این سدها را ویران کرده باشد کاملا معلوم نیست چون برخی نیز گفته اند که اسکندر آنها را خراب نکرده است و حتی به حفر کانال ها و نظارت بر این سدها به طور مرتب مشغول بوده است. به هر حال آنچه مسلم است آبیاری با بهره وری از بند سازی در فرات و اروند پیرامون سده چهارم پیش از میلاد کاملا روا بوده است و این سیستم های سد بندی و آبیاری بعدها در زمان ساسانیان به حد بالای گسترش خود رسید.
تکنولوژی نسبتاً جدیدی که برای مهار آبهای سطحی به کار گرفته شده است تکنولوژی ساخت سدهای لاستیکی می باشد. قبل از این نوع سدها برای مهار و هدایت آب به سوی زمینهای وسیع و آبروها، از دریچه های فولادی و تخته های چوبی استفاده می شد که در جلوی دریچه ها قرار می گرفت تا آب با فشار بیشتری جریان داشته باشد. در این کار نیز به نیروی انسانی نیاز بود و اگر در باز کردن این دریچه ها تأخیری روی می داد سیل ایجاد می شد و دریچه را با خود می برد.
ایده استفاده از سدهای لاستیکی اولین بار در سال 1950 توسط «ایمبرسون» مطرح شد. در سال 1965 اولین سد لاستیکی بادی در ژاپن برای ذخیره سازی آب به بهره برداری رسید.
هم اکنون در حدود 100 سد لاستیکی در آمریکای شمالی، بیش از 1000 سد لاستیکی در ژاپن و خاور دور، و در مجموع 2600 سد در نقاط مختلف جهان به طور موفقیت آمیز در دست بهره برداری میباشند
سدهای قوسی از انواع سدهای با اضافه ظرفیت باربری بالا و خصیصه ی خود انطباقی و برتری نسبت ایمنی به قیمت بهره می برند. هر چه سد قوسی مرتفع تر و بزرگتر باشد، به همان نسبت شرایط زمین شناسی محل سد پیچیده تر بوده و ظرفیت مخزن نیز بزرگ تر خواهد بود. بنابراین، در صورت وقوع هر گونه خرابی در این سدها، اقتصاد ملی متحمل زیان فراوان شده و زندگی و دارایی مردم در معرض خطر قرار خواهد گرفت. در نتیجه، خسارت بالای ناشی از فروریزی سد نشان دهنده ی اهمیت بالایی است که باید به ارزیابی و نظارت بر مسائل امنیتی سد اختصاص داده شود. درحال حاضر، مهمترین اهداف در بررسی های امنیتی در این زمینه شامل، تئوری مقاومت، تئوری پایداری، تئوری قابلیت اتکاء، تئوری صدمات شکستگی به همراه تحلیل های شبیه سازی عددی، تست مدل ژئوهندسی، ارزیابی و تحلیل بالعکس داده ها و غیره می باشد. با این وجود، این اهداف، دور از اصول تئوریکال علمی و اقبال از سوی چرخه ی مهندسین سد می باشد. این مقاله درباره ی پیشرفت های صورت گرفته در زمینه ی سدهای قوسی و زیان و خسارت ناشی از فروریزی این سدها و خلاصه ای بر تئوری های اصلی موجود و اهداف ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی بوده و نقاط ضعف این تئوری ها و اهداف را تحلیل کرده و مشکلات موجود بر سر راه تحقیقات آینده را مورد اشاره قرار داده و نهایتاً به مسائل و موضوعات حیاتی و نقاط مشکل ساز به عنوان ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی می پردازد.
برای آب بندی یک سازه بتنی باید 2 کار اساسی صورت بگیرد:
1-آب بندی خود بتن توسط بتن مناسب
2-آب بندی درزهای بتن توسط واتراستاپ و باید هر دو صورت برقرار باشد.
اصول آب بندی بتن:
اصلاح منحنی دانه بندی و کنترل میزان فیلر بتن یعنی FILLER بیشتری نسبت به سایر مواد داشته باشد و تغییرنسبت مصالح درشت به ریز(در بتن های معمولی شن بیشتر است ولی در اینجا نسبتها برابر باید باشد.
در قسمتهای بعدی نسبت آب به سیمان حداقل است،از دیگر عوامل موثر ویبره ی مناسب است و برای افزایش ضریب اطمینان لزوما همه بتن ها نیاز به افزودنی ندارند البته اگرخوب اجرا شود.
رودخانه کارون پرآب ترین و طویل‌ترین رود ایران است. طول رودخانه کارون ۹۵۰ کیلومتر و وسعت حوزه آبریز آن ۶۰۰۰۰ کیلومتر مربع است و تنها رود ایران است که بخشی از آن قابل کشتیرانی است. سرچشمه کارون، آب‌کاج، از زرد کوه بختیاری است. این رودخانه از رشته کوه‌های زاگرس سرچشمه گرفته است که پس از عبور از مناطق کوهستانی و پر پیچ و خم، در منطقه‌ای به نام گتوند وارد دشت خوزستان می‌شود. رود کارون در شمال شوشتر به دو شاخه تقسم می‌شود و در جنوب شوشتر به یکدیگر متصل می‌شوند. شاخه مهم کارون، رود دز است که در شمال اهواز به رود کارون ملحق می شود. رود کارون در مرز ایران و عراق به اروند رود پیوسته و روانه خلیج فارس می‌شود.
هیدرولیکمایعات تقریباً تراکم ناپذیر هستند. این ویژگی سبب شده است که از مایعات به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود. بنابراین میتوان از آنها برای طراحی ماشینهایی که در عین سادگی، با نیروی محرک خیلی کم بتواند نیروی مقاوم فوق العاده زیادی را جابجا نماید، استفاده نمود. به این ویژگی و همچنین دانش مطالعه این ویژگی هیدرولیک گفته می‌شود.
امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم می‌شود . از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتاً پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستم‌هایی که در قسمتهای محرک رباتها بکار می روند) استفاده می‌کنند در صورتیکه کاربردهای سیستم‌های هیدرولیک عمدتاً در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و...).
حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی یا الکتریکی چیست؟در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد: ۱) طراحی ساده ۲) قابلیت افزایش نیرو ۳) سادگی و دقت کنترل ۴) انعطاف پذیری ۵) راندمان بالا ۶) اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستم‌های مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده می‌کنند. در این سیستم‌ها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و ...) کنترل نمود. استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستم‌های انعطاف پذیری تبدیل می‌کند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستم‌های دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستم‌ها دارد. اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستم‌ها خواهیم پرداخت. برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند . بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت می‌شوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود. اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.
ادامه مطلب ...