سد

یک سد بتنی در کشور اتریش.

سد کارون ۳، ایران

سد لتیان، ایران

تصویر سد کرج بر پشت اسکناس دوره پهلوی

سَد یا به فارسی «بَند» مانعی است که در جلوی جریان آب و برای مهار کردن آن ساخته می‌شود. سد دیواری محکم است که به منظور مهار کردن یا تغییر مسیر آب در عرض دره یا میان دو کوه و در مسیر رود ایجاد می‌کنند.

در پشت سد، دریاچه‌ای درست می‌شود که آبش را اندوخته می‌کنند تا در موقع نیاز از آن استفاده کنند. سدها در نگهداری و استفاده از منابع آب و زمین به انسان یاری می‌رسانند. سدی که در جای مناسب ساخته می‌شود، می‌تواند جلوی بسیاری از سیل‌ها و طغیان‌های آبی را بگیرد.

در دریاچه‌های پشت سدها، آب آشامیدنی مورد نیاز مردم و چارپایان اندوخته می‌شود. با ساختن هر سد، بسیاری از زمین‌های خشک به زیر کشت می‌روند. جاری شدن آب از سدها، ماشین‌هایی به نام توربین را به حرکت درمی‌آورد و اینها نیز به نوبهٔ خود، مولّدهای برق را به چرخش درمی‌آورند و نیروی برق تولید می‌کنند.

افزودن ارتفاع آب به‌وسیله ایجاد سد، می‌تواند فقط به منظور مهار یا تغییر مسیر آب رودخانه باشد یا به یک یا چند منظور مانند ذخیره کردن آب در پشت سد برای کشاورزی، آبیاری و آبرسانی، مصرف صنعتی، آبزی‌پروری، آب راه گستری یا تولید انرژی برقابی هدف اصلی در ایجاد سد بوده باشد.

از آنجا که آب جمع شده در پشت یک سد، می‌تواند نیروی بسیار عظیمی به سد وارد کند، در طراحی سدها، اصلی‌ترین مسئله استاتیکی (ایستایی)، غلبه بر این نیرو و رسیدن به شرایط پایداری است که با تخلیه یا آبگیری سد، پیوسته برقرار باشد.

کم و بیش، تمام سدها یک سرریز دارند. سرریز، راه یا تونل شیبداری است که برای خارج شدن تدریجی آب از دریاچه در نظر گرفته می‌شود. از سرریزها برای ثابت نگهداشتن سطح آب دریاچهٔ پشت سد و پیشگیری از سرریز شدن آب از لبهٔ بالایی سد استفاده می‌شود.

انواع سد

از دیدگاه استاتیکی، سدها به دو گروه عمده تقسیم می‌گردند:

• سدهای وزنی
• سدهای قوسی

سدهای پایه دار، سدهای پشت بنددار و سدهای چوبی از دیگر انواع سد محسوب می‌شوند.

سدهای قوسی

اساس نیروی غلبه بر فشار آب در این سدها، انتقال این نیرو به دیواره‌های دره و در حقیقت شکل هندسی سد است. این سدها حداقل در مقیاس‌های بزرگ، غالباً از بتن غیر مسلح ساخته می‌شوند. به منظور جلوگیری از ورقه ورقه شدن سطوح مختلف بتن روی یکدیگر، بسیاری از سدهای بزرگ از این نوع، به صورت لایه لایه و معمولاً به صورت لایه‌های ۲ یا۳ متری بتن ریزی می‌گردد. سطح هر لایه بتن ریزی شده بلافاصلهً شسته می‌گردد تا بتن لایه (مرحله) بعدی به بتن قبلی خوب بچسبد و از ورقه ورقه شدن سطوح مختلف بتن روی یکدیگر جلوگیری گردد. این سدها به صورت بلوک بلوک ساخته شده و در انتها بین بلوک‌ها که درزه نامیده می‌شود دوغاب سیمان تزریق می‌گردد تا سد به صورت یکپارچه عمل کند.

سدهای وزنی

از آنجاییکه باید در برابر فشار بسیار زیاد آب، مقاومت مناسبی به‌وسیلهٔ وزن سازه سد صورت پذیرد، این نوع از سدها معمولاً حجم بسیار عظیمی دارند. بدیهی است در ساخت سازه‌ای با این حجم، اقتصادی‌ترین مسئله، بحث تأمین مصالح است؛ بنابراین این سدها معمولاً از مصالح موجود در محل احداث خود بهره می‌برند. بدیهی است که در دسترس‌ترین این گونه مصالح سنگ و خاک است. سدهای وزنی به همین دلایل امروزه در دو نوع سدهای بتنی و سدهای خاکی ساخته می‌شوند.

سدهای خاکی

در ساخت سدهای خاکی، آنچه که در واقع جلوی آب را می‌گیرد، یک هسته نسبتاً نازک رسی است. خاک رس این خاصیت را دارد که با مرطوب شدن، به عایق خوبی برای نفوذ آب تبدیل می‌گردد. (از همین رو بام خانه‌های قدیمی کاهگل می‌شده‌است) بجز هسته رسی، مابقی حجم سد را سنگ و خاک غیر محلول در آب تشکیل می‌دهد. چرا که سنگ‌های محلول پس از مدتی باعث کاهش وزن سد و به هم خوردن نتایج محاسبات خواهند شد.

سدهای خاکی همواره با مشکل محدودیت ارتفاع مواجهند و بیشتر برای دره‌های عریض و کم شیب مناسب هستند (سد پانزده خرداد دلیجان). بر عکس سدهای قوسی مناسب دره‌های عمیق و کم‌عرضند مانند: (سد کرج)

مطالعات زمین‌شناسی

سد مالپاست در آلپ-ماریتیم فرانسه که در نخستین آب‌گیری فرو ریخت.

اگر سدی بدون مطالعه و بررسی کافی زمین‌شناسی احداث گردد، بی شک تنها یک فاجعه اقتصادی و محیط زیستی از خود بجا می‌گذارد. تمامی نواحی که دریاچه سد آن‌ها را می‌پوشاند و همچنین زیر سازه سد باید به‌طور دقیق مورد گمانه زنی‌های کارشناسی قرار گیرد. وجود تنها یک بخش آهکی در اطراف دریاچه باعث خواهد شد تا آب به تدریج بخش آهکی را از بین برده و به خارج راه نفوذ پیدا کند یا در دراز مدت برهم ریختن محاسبه‌ها را سبب شود. نظیر چنین واقعه‌ای برای سد لار افتاد و این سد در حال حاضر از یک سوم ظرفیتش بهره‌برداری می‌نماید.

در سال ۱۹۵۹ میلادی فاجعهٔ فروریختن سد قوسی مالپاست در آلپ-ماریتیم فرانسه که بنا به ضابطه‌های امروز، شاید به سبب شیب افقی زیاد و ناآگاهی از وجود سنگ‌های دگرگونی و گنیس در محل باشد، رخ داد.

مطالعات زیست‌محیطی به مجموعه مطالعاتی گفته می‌شود که اثر تغییرات ایجاد شده توسط سد و دریاچهٔ آن و همچنین تقلیل آب پایین دست را بر روی زیست‌بوم منطقه شناسایی، محاسبه و هزینه یابی می‌کنند. علاوه بر این، این اثر باید بر روی شهرها و روستاها و سایر المان‌ها (همچون آثار باستانی در مورد سد سیوند) در کنار ارزیابیتاثیرها بر محیط زیست مورد بررسی قرار گیرند تا در محاسبه‌های سود و زیان کلی پروژه، و گزینش‌های پایانی در نظر گرفته شوند؛ که در کنار این شناخت بااستفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان می‌توان به بهینه‌ترین برنامه تعمیرات و نگهداری هر ساختمانی از جمله سازه سد رسید که بهره برداران را در راهبری این گونه سرمایه‌های ملی یاری می‌دهد.

شنا کردن در سدها بسیار بسیار خطرناک است

شنا کردن در آب سد حتی در صورت مجهز بودن با بهترین تجهیزات غواصی فوق‌العاده خطرناک است! به گزارش مهندس مهدی دانشگر (معاون پشتیبانی و منابع انسانی) تنها در سال ۱۳۹۸ (۲۰۱۹ میلادی) ۸۱۲ نفر فقط در ایران بر اثر غرق شدن در سد جان خود را از دست داده‌اند.

نکته مهم*

غرق شدن در آب سد به دلیل کم مهارت بودن در شناگری نیست و از قضا اکثر غرق شدگان در سد شناگران ماهری بودند که حتی فکر غرق شدن را نمی‌کردند. در تمام سدها علامت شنا کردن ممنوع نصب می‌شود اما متأسفانه مردم به دلیل نداشتن آگاهی نسبت به خطرات سد آن را فقط شوخی تصور می‌کنند و اهمیتی نمی‌دهند. غرق شدن در آب سد عوامل زیادی دارد که مهم‌ترین آنان عبارتند از:

۱_((گیر افتادن در زیر آب)) زمانی که سد قرار است احداث گردد در اکثر مواقع موانعی که در مخزن سد (محل جمع شدن آب پشت سد) قرار دارند (شامل درختان، دکل‌های برق و خانه‌ها) تخریب نمی‌گردند و گیر افتادن شناگر در این موانع طبیعتاً موجب مرگ خواهد شد.

۲_((برخورد کردن با جسم سخت)) رودخانه‌هایی که به سد می‌ریزند در مسیر خود گاهی اجسام سخت مانند (تکه‌های سنگ کوچک و بزرگ، تنه‌ها و شاخ برگ‌های درختان و…) را با خود به سد می‌آورد که برخورد کردن این اجسام با شناگر می‌تواند موجب آسیب دیدگی شدید و شاید مرگ شود.

۳_((گیر افتادن در لایه باتلاقی زیر آب)) آب رودخانه همراه خود خاک‌های نرم مثل شن و ماسه، آهک و نمک‌های مختلف را شسته و به سد می‌آورد. جمع شدن این خاک‌های نرم در زیر سد به همراه برگ‌های گیاهان، آهک، و نمک‌هایی که در آب انحلال ناپذیرند، یک لایه باتلاقی چسبناک مانند را پدیدمی‌آورد که اگر شنا گر در درون این لایه گیر بیفتد بسیار سخت ممکن است از آن بیرون بیاید. حتی ممکن است ضخامت لایه باتلاقی زیاد باشد و شناگر را مثل باتلاق‌های واقعی به درون خود بکشد!

۴_((منقبض شدن اعضای بدن)) آب وزن دارد اگر چیزی در محاصره آب قرار بگیرد آب به آن فشار وارد می‌کند. همچنین با افزایش ارتفاع فشار بیشتر می‌شود. حال شناگر هر چقدر هم بدن ورزیده و آماده ای داشته باشد بالاخره بعد از مدتی فشار آب باعث خستگی عضلات شناگر می‌شود که نتیجه آن گرفتگی عضلات و مرگ حتمی است.

۵_((تغییر دمای آب)) آب سد به دلیل حجم زیاد آب از بالا به پایین افزایش دمای چشمگیری پیدا می‌کند و اگر شناگر به مقدار زیادی به عمق آب برود تغییر دمای چشمگیر و ناگهانی آب باعث تغییر سریع دمای بدن می‌شود که موجب گرفتگی عضلات و مرگ شناگر می‌شود.

۶_((تغییر فیزیکی شرایط آب)) شرایط فیزیکی آب سد شامل (قدرت سرعت و جهت آب) همواره در حال تغییر است. ممکن است آب سد به صورت ساکن و بدون هیچ حرکتی به نظر برسد ولی این فقط خطای دید است و چون حجم آب زیاد است به چشم نمی‌آید اما آب همیشه دارای حرکت است و هر لحظه امکان دارد سرعت و جهت آن تغییر و حتی به شناگر در سمت مخالف نیرو وارد کند. این نیرو بعد از مدتی موجب خستگی عضلات و در نتیجه غرق شدن شناگر خواهد شد.

۷_((کشیده شدن به سرریز)) در محل خروجی آب سد گرداب ضعیفی ایجاد می‌شود که اگر شناگر وارد این گرداب شود دیگر نمی‌تواند کنترل خودش را حفظ کند و به سمت خروجی سد کشیده می‌شود. حتی ممکن است خروجی سد به اندازه کافی بزرگ باشد و شناگر با قدرت به سمت پروانه مولد نیروی الکتریکی هدایت شود.

سدهای معروف جهان

• سد الکفره (Sadd al Kafara) قدیمی‌ترین سد شناخته شدهٔ جهان در ۱۱ کیلومتری جنوب شرقی حلوان مصر بین سال‌های ۲۷۵۰ تا ۲۹۵۰ قبل از میلاد (حدود ۵۰۰۰ سال قبل) با طول ۱۱۵ و ارتفاع ۱۲ متر ساخته شده‌است.
• سد هوور تا پیش از احداث سد گراند کولیی، بزرگترین سازه بتنی و بزرگترین نیروگاه برق‌آبی در جهان بود.
• سد گراند کولیی بزرگ‌ترین سازه بتنی آمریکای شمالی است و روی رودخانه کلمبیا در واشینگتن بسته شده‌است.
• سد اسوان سدی غول پیکر بر روی رود نیل

سدهای ایران

نوشتار اصلی: فهرست سدهای ایران

تاریخچه سدسازی در ایران به دوران باستان و زمان هخامنشیان می‌رسد.

سدهای تاریخی

• سد عباس‌آباد، ساخت دوره صفویه، واقع در شهرستان بهشهر
• بند گلستان در نزدیکی شهر مشهد
• بند امیر در افغانستان
• سد وشمگیر در شمال آق‌قلا، استان گلستان
• سد کوریت در نزدیکی شهرستان طبس
• سد نادری در نزدیکی شهرستان کلات
• بند گلو کلات

برخی سدهای صنعتی و کشاورزی

• سد شهید رجایی، در ساری
• سد حوضیان، در شهرستان الیگودرز
• سد سرابی، در شهرستان تویسرکان
• سد مارون
• سد کرج
• سد لتیان
• سد سیوند
• سد کارون ۱ (شهید عباسپور)
• سد مسجد سلیمان
• سد کرخه
• سد جیرفت در شهرستان جیرفت
• سد تهم
• سد سفیدرود
• سد بختیاری
• سد دز
• سد بز
• سد جابر
• سد شمو
• سد جاوید
• سد بست گز
• سد نرگسی، در کازرون
• سد دوستی، در شهرستان سرخس
• سد ملاصدرا، در شهرستان اقلید، فارس
• سد درودزن، در شهرستان مرودشت، فارس
• سد کارده، در شهرستان مشهد
• سد طرق، در شهرستان مشهد
• سد دهن قلعه، در شهرستان بردسکن
• سد فریمان، در شهرستان فریمان
• سد لار. در شهرستان آمل
• سد سیمره در شهرستان بدره، استان ایلام

جستارهای وابسته

• فهرست سدهای ایران
• حوضه آبریز
• رود
• آبگیر (سد)

منابع

• سدهای خاکی و پاره سنگی. محمود دفائیان. جهاددانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان. ۱۳۶۸
• J. Bellier, Le barrage de Malpasset, 1967
• آرش پشوتن. «پیشینه سدسازی در ایران» (PDF). نشریه پیام مدیران فنی و اجرایی شماره ۲۱. دریافت‌شده در ۲۷ دسامبر ۲۰۱۵.

پیوند به بیرون

• بانک واژگان، شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران