طرح و ساخت سدهای خاکی:
بطور کلی سدی که بدنه آن از مصالح خاکی یا پاره سنگی یا از هر دو ساخته شود به نام سد خاکریز (۱) نامیده می شود و اگر عمده ی مصالح آن از خاک باشد، سد خاکی (۲) نامیده می شود. از زمان های بسیار پیش احداث سدهای خاکی به منظور تنظیم و ذخیره آب معمول بوده است،اما به علت امکانات محدود و عدم شناخت قوانین مکانیک خاک و هیدرولیک، ارتفاع سدها و بندهای خاکی از مقدار محدودی بیشتر نمی شده است، هر چند از نظر وسعت و طول سد این محدودیت وجود نداشته است.
امروزه با پیشرفت علم مکانیک خاک و توسعه امکانات تکنولوژی و مطالعات دقیقتر توانسته اند سدهای خاکی را با ارتفاع های قابل ملاحظه احداث نمایند بطوری که در حال حاضر، از مرتفعترین سدهای ساخته شده سدهای خاکی و پاره سنگی هستند. به علاوه زمین هایی که سابقاً برای ساخت سد بر آنها غیر مناسب به نظر می رسیدند هم اکنون می توانند به عنوان شالوده یا محل سد خاکی مورد استفاده قرار می گیرند.
از مرتفع ترین سدهای خاکی (یا پاره سنگی) عبارت است از:
- سد «رگونی» (۳) (ارتفاع ۳۳۵ متر) و سد«نورک» (۴) (ارتفاع ۳۰۰ متر) هر دو در روسیه
- سد «تهری» (۵) (ارتفاع ۲۶۰ متر) در هند
- سد «میکا» (۶) (ارتفاع ۲۴۴ متر) در کانادا
- سد «اروویله» (۷) (ارتفاع ۲۳۵ متر) در ایالات متحده
با وجود پیشرفت های تکنیکی و علمی که تا کنون در زمینه ساخت سدهای خاکریز شده است هنوز مشکل می توان راه حل های ریاضی و محکمی را برای حل مسایل طراحی سدهای خاکی پیشنهاد نمود و از این رو بسیاری از اجزای سدها هنوز بر مبنای تجربه و ذوق و ذکاوت مهندسان طراحی و اجرا گردد،به عبارت دیگر نمی توان یک طرح نمونه وار و منحصر به فرد و کامل را همواره پیشنهاد نمود. به منظور تأمین یک طرح دقیق و منطقی در سدهای خاکریز لازم است وضعیت شالوده سد و مواد تشکیل دهنده آن کاملاً مورد بررسی و مطالعه ی اولیه قرار گرفته و اجرای سد با روشهای کنترل شده و دقیقاً مطابق برنامه پیشنهادی طراح انجام پذیرد.
به عنوان یک اصل، دو نکته مسلو است که:
- سد به عنوان یک مخزن آب باید نفوذ ناپذیر باشد.
- در تمام وضعیتهای ممکن (بلافاصله پس از ساخت و ضمن ساخت، وضعیت مخزن پر، طغیان، تخلیه سریع، بارندگی و حتی در مواقع سیل های استثنایی چند هزار ساله) سد باید مقاوم باشد.
روش ایجاد سدهای خاکی در حال حاضر عمدتاً با روش تراکم مکانیکی است،هر چند روشهای دیگری مانند روشهای هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی هم وجود دارد که از این روشها کمتر استفاده می گردد،مگر در مورد سدهای باطله که ضرورتاً هیدرولیکی است. بخش اصلی سد خاکی که توده خاکی کوبیده شده است (در حقیقت سازه سد) به نام بدنه سد نامیده می شود،و زمینی که سد بر روی آن قرار گرفته تا آن حد که تحت تأثیر فشار حاصل از سد و نفوذ پذیری آب سد می باشد به نام شالوده است.به جز این دو بخش اصلی ،اجزای دیگری از قبیل آب بندها، زهکش ها،پوشش ها و غیره وجود دارد که اهمیت آنها به لحاظ حجم ناچیز است اما به لحاظ حفاظت و ایمنی و عملکرد سد برای سد نقش حیاتی دارند.
انواع سد های خاکی:
از دیدگاه تکنیک و روش ساخت،سدهای خاکی دو گروه هستند که تقریباً تمامی آنها در گروه غلتکی (کوبیدنی) قرار دارند و تعدادی در گروه هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی طبقه بندی می شوند. منظور از سدهای غلتکی این است که ساخت سد با روش کوبیدن خاک که به وسیله غلتک است صورت می گیرد. این عمل معمولاً در لایه های ۱۵ تا ۲۲ سانتیمتری در هر نوبت تراکم کوبیده می شوند. منظور از روش هیدرولیکی این است که انباشته شدن مصالح ساخت سد (جابجایی مواد و قرار گرفتن آنها در محل) با کمک آب انجام می گیرد و در ضمن جدا شدن آب از خاک، نوعی طبقه بندی طبیعی در دانه بندی خاک صورت می گیرد که برای سد مناسب می باشد، یعنی دانه های درشت تر در کناره ها و دانه های ریز تر در وسط قرار می گیرند.