سد خاکی چیست؟ آشنایی با انواع سد خاکی

سد خاکی یک سازه مهندسی است که معمولاً از مصالحی مانند خاک و سنگریزه‌ ساخته می‌شود و هدف از ساخت آن نگهداری و مدیریت آب است. این نوع سد که با نام سد سنگریزه‌ای نیز شناخته می‌شود، با ایجاد دیواری از خاک و سنگریزه‌ها به عنوان مواد اصلی، مانع جریان آب میان دو سمت سد می‌شود. سد خاکی معمولاً دارای یک هسته از مصالحی مثل رس است که نقش مهمی در مهار نفوذ آب دارد. این سازه معمولاً در پروژه‌های مختلفی از جمله تامین آب، تولید انرژی هیدروالکتریکی، و کنترل سیلاب و سایر موارد مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه این مقاله از سری مقالات تخصصی شرکت مهندسی ابرند قصد داریم به بررسی تاریخچه و ساختار این سد بپردازیم.

مستحکم‌سازی سازه با روش تخصصی میخ کوبی یا نیلینگ در ابرند.

تاریخچه سد خاکی

تاریخچه سد‌های خاکی به هزاران سال پیش بازمی‌گردد. این سازه‌های خاکی به دلایل مختلفی مانند ذخیره‌سازی آب برای آبیاری، کنترل سیلاب و تأمین آب شرب ایجاد می‌شدند.‌ حدود ۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، آسیایی‌ها اولین سدهای خاکی را برای ذخیره آب شهر سیلان یا سریلانکای امروزی ساختند.

درودزن یکی از سد‌های خاکی است که قدمت آن به دوران هخامنشی باز می‌گردد. این سد روی رودخانه «کر» در ارتفاعات نزدیک به شهر مرودشت در استان فارس بنا شده است. حدود ۲۴۰۰ سال پیش، هخامنشیان به خاطر رفع نیاز به آب، اقدام به ساخت این سد در نزدیکی روستای درودزن کردند. داریوش هخامنشی با بکارگیری مهارت‌های مهندسی این سد بی‌نظیر را ساخت؛ همچنین این سد سنگریزه‌ای به نام «سد داریوش بزرگ» مشهور بود و به خاطر موقعیت استراتژیک عالی، یکی از عجایب مهندسی جهان شناخته می‌شد.

مطالب مرتبط: آشنایی با انواع جرثقیل و کاربرد آنها

انواع سد خاکی

به طور کلی سد‌های خاکی به ۲ دسته اصلی تقسیم می‌شوند؛

1. سد خاکی همگن،
2. سد خاکی ناهمگن.

در ادامه در مورد هر کدام از این سد‌ها بیشتر توضیح می‌دهیم.

 سد خاکی همگن

سدهای خاکی با توده همگن به سازه‌هایی اشاره دارند که توده خاک یا سایر مصالح با بافت محل احداث یکی هستند. این یعنی، معمولا مصالح لازم برای احداث این سد از خود آن منطقه برداشت می‌شود. این نوع سدها اغلب در مناطقی ساخته می‌شوند که دارای خاک یکدست و مناسب برای ساخت سد هستند. مصالح لازم برای بنا کردن سد همگن عبارتند از: خاک، شن، ماسه یا سنگ‌هایی با توده و نرمی سازگار با منطقه ساخته می‌شوند.

از ویژگی‌های مهم سدهای خاکی با توده همگن می‌توان به ساختار ساده آنها اشاره کرد. طراحی و ساخت این سدها معمولاً بسیار پیچیده نیست. سدهای خاکی با توده همگن اغلب در کشاورزی، باغداری و تأمین آب شرب محلی مؤثر هستند و به عنوان روشی اقتصادی و مؤثر برای مدیریت آب در نظر گرفته می‌شوند. همچنین، از این سدها می‌توان به منظور ذخیره‌سازی آب، کنترل سیلاب‌ها و حفاظت از منابع آبی زیرزمینی استفاده کرد.

شرکت ابرند با بیش از 20 سال سابقه‌ی درخشان در اجرای پروژه‌های عمرانی، آماده‌ی خدمت‌رسانی در انواع عملیات‌های بهسازی خاک و پایدارسازی گود به هموطنان عزیز می‌باشد.

سد خاکی ناهمگن

همانطور که از نام این سد مشخص است، سد خاکی ناهمگن از توده‌ها یا لایه‌های مختلفی از خاک، شن، ماسه، سنگ و سایر مصالح ساخته شده و ترکیبی ناهمگن از این مصالح را در خود دارد. برخلاف سدهای خاکی همگن که ساده هستند و از مصالح سازگار و مشابه ساخته می‌شوند، سدهای خاکی ناهمگن از توده‌های مختلف مصالح ساخته می‌شوند.

سدهای خاکی ناهمگن عمدتاً برای ذخیره‌سازی آب، کنترل سیلاب‌ها، تأمین نیازهای آبیاری کشاورزی و شرب مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سدها با توجه به ماهیت ناهمگن خود، نیاز به مدیریت دقیق‌تری دارند تا به بهترین نحو ممکن عمل کرده و از خسارات زیست‌محیطی و اقتصادی جلوگیری کنند.

مطالعه مقاله رسوبات یخچالی پیشنهاد می‌شود.

مزایا و معایب سد خاکی

• مزایای سد خاکی:

1. اقتصادی بودن: سدهای خاکی به طور کلی به عنوان سازه‌های اقتصادی شناخته می‌شوند. ساخت و نگهداری آنها به منابع و هزینه کمتری نسبت به سازه‌های دیگر نیاز دارد.
2. ذخیره‌سازی آب: سدهای خاکی به عنوان مخزن‌های طبیعی آب عمل می‌کنند.
3. کنترل سیلاب‌ها: سد خاکی یا سد سنگریزه‌‌ای می‌توانند از سیلاب‌ و خسارات ناشی از آن جلوگیری کنند. با تخلیه کنترل شده آب در بارش‌های شدید، احتمال وقوع سیلاب‌های ناگهانی بسیار کمتر می‌شود.
4. توسعه کشاورزی: سدهای خاکی کمک قابل توجهی به آبیاری زمین‌های کشاورزی می کنند و موجب توسعه کشاورزی می‌شوند.
5. سادگی و سازگاری: این سدها را می توان روی هر نوع فوندانسیونی بنا کرد و برای ساخت آن به تجهیزات پیچیده‌ای نیاز نیست.

پیشنهاد مطالعه: دیوار دیافراگمی یا دوغابی چیست؟

• معایب سد خاکی:

1. اثرات زیست‌محیطی: احداث سد خاکی یا هرنوع سدی ممکن است منجر به تغییرات در اکوسیستم‌های محلی شود.

.فرسایش پذیری: سد سنگریزه‌ای بسیار حساس به فرسایش است و وقوع ترک در آن امری اجتناب ناپذیر است، بنابراین نیاز به مراقبت و نگهداری زیاد و دقیق دارد.

مراحل طراحی و اجرای سد خاکی

این مرحله شامل ایجاد پایه و پشتیبانی سد، احداث بدنه سد با استفاده از مصالح خاکی و سنگی، و نصب تجهیزات زهکشی و تخلیه می‌شود. اجرای سد به تناسب ابعاد و ارتفاع سد ممکن است چندین سال زمان‌بر باشد. به طور کلی می‌توان ساخت و اجرای سد خاکی را به ۶ مرحله تقسیم کرد؛

تجهیز کارگاه

در مراحل ساخت سد خاکی، اولین و حیاتی‌ترین قدم تجهیز کارگاه است. پیش از هرکاری باید کانتینرهای موقت را ساخت که شامل بخش‌های زیر می‌شوند؛

• کانتینرهای اداری،
• کانتینرهای مسکونی،
• کانتینرهای تاسیسات اجرایی،
• عمليات اجرايی سد.

حفاری پی و تکیه گاه

این مرحله بسیار حساس است و ابزار و تجهیزات متعددی برای آن به کار می‌رود:

• خاكبرداری پی: در مرحله خاکبرداری پی، خاکبرداری آنقدر انجام می‌شود تا به لایه سنگی نفوذ ناپذیر برسد.
• حفاری تكيه‌گاه: در حفاری تکیه‌گاه باید به شیب مناسب توجه کرد. این شیب قبلا توسط مهندس طراح محاسبه شده و در در زمان حفر باید در نظر گرفته شود.

نفوذ ناپذیر کردن پی سد

مرحله بعدی تقویت پی سد است. این کار معمولا با تزریق دوغاب سیمان به لایه‌های زیرین انجام می‌شود.

پرده آب بند

هدف این کار بستن نشتی‌های آب، پركردن درزها، شكاف و گسلهای سطحی در هسته رسی در سدهای خاکی است.

خاکریزی بدنه سد

این آخرین مرحله ساخت سد خاکی است. در این مرحله مهندس سازه معیارهایی را مانند نوع‌ غلطک‌، تعداد عبور، سرعت‌ عبور و ضخامت‌ لایه‌های‌ خاکریزی‌ را محاسبه می‌کند تا بتواند بهترین‌ روش‌ اجرا را برای جلوگیری عدم‌ تغییر دانه بندی مصالح‌ تعیین‌ کند. اگر تمایل دارید که با انواع تجهیزات خاکبرداری آشنا شویدف به لینک قبل مراجعه نمایید.

آزمون و ارزیابی

پس از اتمام اجرای سد، باید آزمون‌های دقیقی بر روی سد و سازه‌های جانبی آن صورت گیرد؛ همچنین مانیتورینگ مداوم از عملکرد سد و مشاهده تغییرات زمین‌شناسی و هیدرولوژیکی منطقه ضروری است.

علت خرابی سدهای خاکی

خرابی سدهای خاکی می‌تواند به دلایل مختلفی اتفاق بیافتد. مهم‌ترین این دلایل عبارتند از:

• سر ریز شدن سد: این اتفاق در نتیجه شکست خاک‌ سد و جریان آب از روی سطح آن رخ می‌دهد.
• ناپایداری دیواره‌های مخزن در حالت اشباع: وقوع ناپایداری در دیواره‌های مخزن در حالتی رخ می‌دهد که خزانه به طور کامل پر شده است و فشار آب به دیواره‌ها اعمال می‌شود.
• رگاب یا جوشش: این اتفاق در صورتی رخ می‌دهد که آب از زیر سد به دلیل فشار وارد شده به خاک، مواد رسی را از زیر سد حمل و جابجا می‌کند.
• ناپایداری دامنه‌ها: اگر خاک‌ دامنه‌های سد ناپایدار باشند، سد خاکی ممکن است به دلیل شکست خاک‌ها در این مناطق تخریب شود.
• گسیختگی پی: این اتفاق در صورتی رخ می‌دهد که پی‌های استفاده شده در ساخت سد ناپایدار باشند و به علت فشار آب دچار کسیختگی شوند.
• عدم نگهداری مناسب: عدم انجام نگهداری و تعمیرات دوره‌ای سد سنگریزه‌ای می‌تواند به تدریج به تخریب و خرابی آن‌ها منجر شود.

برای جلوگیری از خرابی سدها، لازم است که طراحی، ساخت، و نگهداری آن‌ها با رعایت استانداردهای ایمنی و مهندسی دقیق صورت پذیرد و مدیریت مناسبی انجام شود.