الجيولوجيا ط§ظ„ظ‡ظ†ط¯ط³ظٹط© (جيولوجية السدود )
سوف اقوم بتقديم نبذه موجزة عن جيولوجيا السدود وسوف اتناول في هذا الموضوع ما يلي :
-مقدمة عامه عن السدود
– انواع السدود
-ما هي لمشاكل التي تحدث وتسبب انهيار للسد
-ماهي مكونات السد الرئيسية
-كيف يمكن اختيار منطقة السد
-ما هي القوى المؤثرة على السد
**** سوف اقوم من خلال هذا الدرس بالاعتماد على الصور الموجودة في الانترنت وبعض المواقع لترتيب المعلومات في ترجمتهن
——————
السد يعتبر حاجز يبنى با اتجاه النهر اولتجميع المياه ويكون عموديا با اتجاه انحدار المياة
across section build up the stream
وكان اول سد بني في التاريخ هو سد مأرب في اليمن سوف اشرح لك عنه فيما بعد اما الان فسوف اقدم لكم نبذه مختصره عن جيولوجيا السدود بشكل عام
وتبنى السدود للاغراض التالية
– تخزين المياة
-لتغذية المياة الجوفيه
-للحد من الفيضانات وخطورتها
-توليد الطاقة الكهربائية
-تنمية المنطقة سياحيا
ولكن قد تكمن خطورة السد عند بنائة اذا لم يبنى وفق اسس هندسية وجيولوجيه معينه حيث انه عند تهدمه فأنه يؤدي الى تدمير هائل للسكان اسفل منطقة السد
بالاضافة ما يحدثه من دمار هائل وقد يؤدي الى زيادة عمل التعرية في المنطقة التي تزيد من عملية الانزلاقات في المنطقه وما ننسى تكلفة بنائة الباهظه اصلا
لذلك قبل بناء السد لا بد من الدراسات التاليه
دراسات جيولوجيه وتشمل :
دراسات لطبقات المنطقه
دراسات لطبيعة المنطقة التكنوينة ونشاطها الزلزالي
دراسات لهيدرولوجية المنطقه(كمية الامطار الساقطة والمياة السطحيه ) وهيدروجيولوجية المنطقه (المياة الجوفية في المنطقه )
دراسات للتراكيب الجيولوجية الموجودة في المنطقه من فوالق وطيات وصدوع
دراسات لطبوغرافية المنطقة
ودراسات جيوتكتونية
وتشمل ما يلي
قياس نفاذية التربة
اخذ عينات من المنطقة وقياس خواصها وقياس خواص الصخور مثلا قوة تحملها لقوى الاجهاد (stress) المختلفه
-حساب سعة السد التخزينية storage capicity
-حساب قوة تحمل السد للمياة bearing capicity
بالاضافة الى الخصائص الأخرى الموجودة في منطقة السد
الان ننتقل الى انواع السدود
تقسم السدود الى نوعين حسب الشكل وحسب مواد الأساس foundation materials
القسم الأول ويسمى السدود الخراسانية concrete dams
القسم الثاني وتسمى السدود الأملائية او التخزينية file dams
وتنقسم الى نوعين املائية ترابية earth fill dams واملائية صخرية rock fill dams
—————————————
السدود الخراسانية (الاسمنتية ) CONCRETE DAMS
وتقسم هذه السدود الى ثلاثه انواع
خراسانية تثاقليه وخراسانية مقوسة وخراسانية ذات دعائم BUTTERS
وتقسم هذه السدود الى ثلاثه انواع بناء على شكلها ومواد الاساس المستخدمه في بنائها
1- السدود الخراسانية التثاقلية : gravity dams وتعتمد في قوتها على وزن الاسمنت المقاوم للضغط الجانبي للماء side pressure والهزات الأرضية EARTHQUKES وقوة الجاذبية الأرضية GRAVITY
– السدود الخراسانية المقوسة
وتعتمد ايضا مثل التثاقليه في كمية الاسمنت المستخدمة في السد لمواجهة مختلف القوى المؤثرة على السد ولكن هنا كمية الاسمنت اقل وتتحذ شكلا مقوسا لاحظ الصوره
تعبتر هذا النوع من السدود مفيدا في المناطق الضيقة وشوف استعرض فيما بعد انواع القوى المؤثرة على كل نوع من هذه السدود
النوع الثالث من السدود الخراسانية ويسممى السدود الخراسانية المدعمه او Buttress Dam
وتعتمد على دعائم كما نرى في الصورة التالية وكمية اسمنت اقل من السدود التثاقلية
[B]القوى المؤثرة على السدود الخراسانية
السدود التثاقلية تكون مبينة من الاسمنت وبشكل اكثر من بقية انواع السدود الخراسانيةالاخرى ويكون شكلها على شكل مسطح flat
بحيث تقاوم اندافع الماء الى الأمام وكذلك تكون مقاومة لضغط الماء من الاسفل بحيث لا يؤدي ذلك انقلاf المسطح وبالتالي انهيار السد ويوضح الشكل التالي كيف يكون اتجاه الضغط الجانبى للمياه side pressure حيث تتمركز قوة الجاذبية في وسط المسطح
لذلك يجب ان يكون الاسمنت كافيا بحيث يكون مقاوما للقوة بالاضافة اذا كان هناك شقوق او تكسرات في الارض فأن الماء ينساب الى الاسفل محاولا ان يقلب قاعدة السد
لاحظ الصورة الثانية
بينما تكون السدود المنحنيه بشكل يتيح لها ستيعاب الضغط وقوة الارتداد للماء وتبني بشكل خاص في الوديان الضيقه او على جوانبها وتعتبر اقوى السدود مقاومة
وكمان لاحظ تأثير القوى عليها باللون الاخضر
بينما تكون السدود الخراسانية ذو الدعائم تمتلك اسمنت اقل ولكنها تحوي فراغات ما بين الاعمده وذلك لتخفيف ضغط الماء الاتي من اعلى السد
ولاحظ كيف تؤثر عليها القوى بحيث ممكن ان تهدمها بالاضافة الى القوى السابقة
القوى المؤثرة على السدود التثاقلية اما بسبب الزلازل او حركه التربة القاعدة الاساسية السفلى بسبب تحملها (المواد اين كان نوعها تتحمل الى حد معين ثم تنهار ) ناهيك عن الضغوط المختلفة للماء واهمها الضغط الجانبي side pressure
بشكل عام يمكننا ان نقول بأن القوى التالية هي التي تؤثر على السدود التثاقلية
hydrostatic Headwater pressure الضغط الهيدروستاتيكي (الساكن) للماء على جدران السد
siltration of reservior تراكم الرسوبيات في قاع السد وضغطها على جدران السد
reservior freeze applying at top of the dam مثلا قوة الثلج الساقط او تجمد الماء
hydrostatic pressure due 2 tail of water
wave pressure disturbution at top of water level قوة الأمواج المتحركة في الاعلى
hydrostatic uplift محاولة الرفع من الاسفل
siesmic force acting on the dam القوة الزالزالية للمياه الكبيرة نفسها
siesmic force due to earthquak القوة الناتجه عن الهزات الزلزالية (من موجات الزلازل ما تعمل قوى ضغط واخرى تعمل قوى قص)
weight of the dam وزن السد نفسه
thermal effect تأثير الحرارة اما على نسبة الرطوبة والجفاف والتشققات التي قد تحصل او تمدد الاسمنت نفسه
Seiche effect اي المقصود بها التموجات الطبيعية التي تحدث بفعل الرياح المتقطعة او التغير في اختلاف الضغط الجوي او حركة الارض الخ
لاحظ الصورة التالية
بينما هناك قوى اخرى مثلا كثافة الماء الموجود (كثافة الماء العذب اقل من المالح )
مواد التأسيس ومدى قوة تحمل الارض لها
لذلك يجب على المهندسين الجيولوجيين والمهندسين المدنيين عمل ما يلي في السدود الخراسانية
1- ان يكون صخر الاساس الواقع عليه السد ذو قوة تحمل كافي للضغط (bearing capicity )
بحيث يدعم حواجز السد خصوصا عندما يكون السد مليان
2- يجب ان يقاوم السد محاولة انقلابه بواسطة الماء خصوصا عند الاساس
3- يجب حساب الضغوط المختلفة للماء باتجاه جدران السد ووضع اكبر احتمال للضغط مثلا في حالة فيضانات او في حالة تجمد الماء
بعد ان عرفنا في الماضي السدود الخراسانية وانواعها ننتقل اليوم الى النوع الاخر من السدود وهي
السدود الاملائية fill (embankment) dams او السدود التخزينية
وينقسم هذا النوع من السدود الى قسمين
السدود الاملائية الارضية الترابية
السدود الاملائية الارضية الركامية
وسوف اتناول كل واحد منهما
السدود الاملائية الارضية Earth Fil Dams الترابية
هي سدود تتكون اساسا من المواد المفككة مثل الطين والحصى والرمل وفتات الصخور والحجر الطيني
لاحظ الصور التالية
.
نلاحظ من الصورتين ان السدود الاملائية الترابية تتكون من نواه core وعلى جانبيها طبقتين من الطين او الفتات
السدود الاملائية Rock Fill Dams الركامية
وتشابة هذا النوع مع السدود الترابية الاملائية من حيث ان كلاهما من مواد مفككة ولكن هنا المواد المفككة
من مكاسير الصخور ويمكن ان تكون هذه السدود كتله واحدة
انظر هذه الصوره
نلاحظ جانبي السد مواد صخرية وليش طين او فتات كما في السدود الاملائية الترابية
بشكل عام تبنى السدود الارضية الاملائية عاده في الظروف التالية :
1-اسسس غير متجانسة hetrogenous foundation وغير قوية التحمل لتتحمل ضغوطا عالية لتتحمل ضغوط عالية تنتج من سد كونكريتي مثلاً
2- وجود صخور ملائمة يستفاد منها لبناء السد
3-وجود كمية كافية من الطين لأستعمالها نواة للسد clay core
4- سهولة الوصول الى الموقع وملائمة الموقع لحركة المكائن الضخمة ومناورتها
القوى المؤثرة على السدود……
تؤثر على السدود بشكل عام قوى مختلفة وتهدد ثبات السد ويجب علينا معرفة هذه القوى لنعرف اهمية دراسة الموقع جيولوجيا قبل بدء العمل في السد
ا-قوى ناتجة عن ضغط وزن المواد المستخدمة في بناء السد….
نوع الضغوط الناتجه عن وزن السد نفسه وتوزيعها يعتمد على شكل السد والمواد المستخدمه في بنائه فالسدود الخرسانية (concrete dams) يمكن اعتبارها تراكيب متماسكه
تشكل كتلة واحدة لذلك تكون الضغوط المسلطة من هذه السدود تكون موزعه فوق المساحة الكلية للاساس
بينما تتصرف السدود الاملائية بشكل لدن (semi-plastic behavior) ويعتمد الضغط على اي نقطة يعتمد على سمك السد فوق تلك النقطه فقط
ب- قوى ناتجة عن ضغط مياة الخزان ….
الماء يضغط باتجاه وجه السد المواجه لأعلى النهر وتزداد الضغوط مع العمق حيث يسبب تأثيرات كبيره على القاعده أكثر من الاماكن العليا
من خلال الصورة السابقه للخزان الاملائي لاحظ الاسهم التي تشير باتجاه اليمين حيث توضح اتجاه ضغط المياه على جسم السد الاملائي
ج-قوى ناتجه عن ضغط المياه في الفراغ ….
اذا تسربت المياه من الاسفل بفعل الشقوق او المسامية فأن هذه المياه تولد ضغوطا رافعه uplift pressures تؤثر على السطح الكلي للسد حيث تكون قوة الرفع الى الاعلى مساوية تقريبا لقوة الضغط الهيدروستاتيكي عند العمق نفسه وتتأثر بهذه النوع من القوى السدود التثاقلية
وتعالج هذه المشكله بزياده كتلة السدود التثاقلية اما السدود المقوسه Arch لاتخضع لمثل هذه الضغوط نتيجة المساحة القليلة لقاعدة السد التي تؤثر عليها الضغوط التحتية ولكن هناك خطر من ناحية تصدع الصخر مباشرة تحت الاساس ..