کاربردهای زمین شناسی در سدسازی

● سدها
سازه هایی هستند که برای به تله انداختن و محصور نمودن آب احداث می شوند. سدها برای مقاصد مختلفی چون ذخیره کردن آب برای مصارف شهری یا کشاورزی، تولید نیروی الکتریسیته مقابله با سیل، کشتیرانی، پرورش ماهی و مانند آن ایجاد می شوند. بسیاری از سدها حالتی چند منظوره دارند و به طور همزمان به صورتهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.
▪ انواع سد:
۱) سدهای خاکی
۲) سدهای بتنی
نوع سدی که ساخته می شود تا حد زیادی بستگی به زمین شناسی محل دارد.
ـ سدهای خاکی:
در جاهایی ساخته می شوند که در آنها مواد پی فشردگی پذیرند، زیرا این سازه قابل انعطاف است و نمی توانند با دگرشکل شدگی پی، بدون ریزش دگرشکل شود. همچنین این سدها را در جایی باید ساخت که مواد اولیه با حجم زیاد در دسترس باشد.
ـ سدهای بتنی:
این سدها با مصالح بتونی سازه های بزرگی هستند که وزن آنها مانع نیروهای سرنگون کننده یا لغزاننده می شود. اما این سازه ها صلب اند و از این رو باید بر مواد پایدار پی گذاری شوند.
▪ انواع سدهای بتنی:
۱) سدهای وزنی
۲) سدهای پشت بند دار
۳) سدهای قوسی
ـ سدهای مرکب:
در برخی موارد شکل دره و شرایط زمین شناسی پی و مصالح در دسترس باعث می شود که سد طراحی شده بصورت ترکیبی از انواع سدهای بتونی یا بخشی از آن بتنی و بخشی خاکی باشد.
● سازه های جانبی در سدها:
سدها سازه هایی مرکب اند به نحوی که در محل یک سد می توان بسیاری از سازه های مهندسی را در کنار یکدیگر یافت که در پایین فهرست شده اند.
۱) مخزن: دریاچه ای مصنوعی است که بر اثر احداث سد به وجود می آید.
۲) فرازبند: سد کوچکی است که قبل از آغاز عملیات ساختمانی سد اصلی و به منظور انحراف آب رودخانه در بالادست ساختگاه سد احداث می شود.
۳) جسم سد: بدنه اصلی سد است که ممکن است خاکی، بتنی یا مرکب باشد.
۴) تأسیسات تخلیه آب: آب سد توسط تونلها، دریچه ها و سرریزها تخلیه می شود.
۵) حوضچه آرامش: آب خارج شده از سد به این حوضچه وارد می شود تا از سرعت و قدرت تخریب آن کاسته شود.
۶) انتقال آب: انتقال آب از سد به وسیله تونلهایی باز یا
۷) نیروگاه: بسته به شرایط در نزدیکی یا دورتر از محل سد قرار دارد.
۸) راههای دسترسی: شبکه پیچیده ای از راههای آسفالته و شوسه در اطراف سد ایجاد می شود.
● کارهای انجام شده قبل از انجام پروژه توسط مهندس زمین شناس:
قبل از اجرای یک پروژه سدسازی مهندسین زمین شناس، بررسیهای اولیه برای شناسایی نقاط مناسب برای احداث مخزن به کمک تصاویر فضایی، عکسهای هوایی و نقشه های توپوگرافی را انجام می دهند. نقشه ها و گزارشهای زمین شناختی، آب شناختی، هوا شناختی و زمین شناختی مهندسی نیز اطلاعات تکمیلی لازم را در اختیار قرار می دهند. پس از آنکه یک محل بطور مقدماتی برای احداث مخزن مناسب تشخیص داده شد، بررسیهای دقیقتر صحرایی و آزمایشگاهی اطلاعات لازم را جهت طراحی نهایی، مهیا می سازند.
در طی بررسیهای اکتشافی برای انتخاب محل مخزن باید به نکات متعددی که برخی از مهمترین آنها در زیر آمده توجه کرد:
▪ گنجایش مخزن:
حجم یک مخزن با در نظر گرفتن شکل دره و ارتفاع آبگیری سد مورد نظر محاسبه می شود.
▪ آب شناسی:
همزمان با بررسی گنجایش مخزن، محدوده حوضه آبریزی که به دره مورد نظر ختم می شود نیز مشخص می گردد.
▪ نشست آب:
فرار آب از مخازن امری رایج است. بطورکلی برقراری یکی از دو شرط زیر می تواند مخزنی مناسب را به وجود آورد.
الف) دیواره ها و کف مخزن از نفوذپذیری کمی برخوردار باشند.
ب) سطح ایستایی طبیعی زمینهای اطراف دره بالاتر از سطح آب انتخاب شده برای مخزن باشد.
▪ رسوبگذاری:
رسوباتی که توسط رودخانه به مخزن حمل می شود به تدریج از ظرفیت مفید مخزن می کاهد، در طول بررسیهای اکتشافی باید تأثیر زمین شناسی، ریخت شناسی، خاک شناسی و آب شناسی حوضه آبریز، بر رسوبزایی آبروهای منتهی به سد به دقت شناسایی شود.
▪ حرکات دامنه ای:
حرکات دامنه ای اغلب متعاقب اولین آبگیری یا در زمان تغییرات سریع سطح آب یا به دنبال بارندگیهای شدید اتفاق می افتد.
▪ زمین لرزه های القایی:
در برخی از نقاط که از لرزه خیزی پائینی برخوردار بوده اند پس از احداث مخزن و آبگیری آن زمین لرزه هایی به وقوع پیوسته است. این لرزشها را که عمدتاً ناشی از تغییر در شرایط آب زیرزمینی و میدان تنش در زیر و اطراف سد است زمین لرزه القایی نام داده اند.
▪ روشهای کنترل نشست آب:
بررسیهای ژئوتکنیکی و طراحیهای متعاقب آن باید به گونه ای انجام شود که بتواند هم در خلال ساختمان و هم در طول عمر مفید سازه، آب زیرزمینی و نشست آن را کنترل نماید.
روشهای متنوعی را که برای کنترل نشست و فرار آب زیرزمینی وجود دارد، می توان به ۵ دسته عمده تقسیم کرد:
۱) آب بندها و موانع
۲) سیستمهای آبکش
۳) زهکشها
۴) صافیها
۵) تمهیدات سطحی
▪ تزریق:
تزریق دوغاب به داخل خاکهای نفوذپذیر و سنگ، روشی رایج و دایمی برای جلوگیری از جریان آب زیرزمینی است. انتخاب نوع دوغاب به تخلخل سازند زمین شناسی، سرعت جریان آب و مقاومت فشاری نهایی بخشهای تزریق شده بستگی دارد. البته روشهای متعددی برای مهار نشست آب وجود دارد.
هنگامی که قبل از ساخت سد مطالعات دقیقی صورت نگیرد، در هنگام ساخت سد و یا بعد از ساخت سد در هنگام آبگیری مشکلاتی به وجود می آید که مثالهایی از آنها در زیر آمده است.
به عنوان مثال می توان از فرار آب از دیواره مخزن سد خاکی لار واقع در شمال خاوری تهران نام برد که عملاً این سد را بدون استفاده نموده است.
یا سد سفید رود که بر اثر انباشته شدن رسوبات قسمت اعظم کارایی خود را از دست داده است.
در سد لتیان که در شمال شرق تهران واقع است دیوار منتهی به تکیه گاه سمت راست سد حالتی ریزشی دارد و هرچند مدت یکبار قطعه ای از سنگ از دیواره دره فرو می افتد. یکی از این قطعات بزرگ در نزدیکی نیروگاه و در حوضچه آرامش فرود آمده است. لق گیری و بهسازی شرایط این دیواره قبل از احداث سد به مراتب ساده تر از زمان حاضر که سد در پای آن ساخته شده است امکان پذیر بوده است.