پی سازی - دانلود مجموعه تمارین حل شده

یک حل تمرین فوق العاده خوب از دکتر حشمتی استاد دانشگاه علم و صنعت در خدمت شما دوستان هستیم که در 180 صفحه بصورت تایپ شده به حل 75 مورد از  مسائل گوناگون در درس مهندسی پی میپردازد و شما را به دانلود این حل تمرین در ادامه دعوت میکنم.

 استاد : دکتر حشمتی 

تکنولوژی اجراء در سد خاکی با هسته رسی

مقدمه :
پس از انتخاب پیمانکار و دریافت اطلاعات کاملی از پروژه اولین گام، تحویل زمین با حضور نمایندگان کارفرما ، نظارت مقیم و پیمانکار می باشد که بین آنها صورتجلسه می‌شود . پس از آن پیمانکار برنامه زمانبندی خود را با توجه به شرایط پروژه وامکانات خود به دستگاه نظارت ارائه می دهد .

در قدم اول پیمانکار باید به بررسی وشروع عملیات اجرایی راههای دسترسی اقدام نماید. روش کار به این طریق است که نقشه‌های جزئیات را پیمانکار براساس نقشه‌های اصلی مشاور و برداشتهای نقشه‌برداری تهیه و به دستگاه نظارت جهت تایید ارسال می شود. احداث راههای دسترسی باید به نحوی باشد که محل جاده‌ها در طول اجرای کل پروژه تغییر نکند چون دوباره کاری است و هزینه اضافی را موجب می شود حتی الامکان بهتر است جاده‌ها یکطرفه باشند تا به این وسیله تصادفات کمتر شود.

بولدوزر ، لودر ، گریدر ، غلطک و تراک میکسر از معمول ترین ماشین آلات راهسازی هستند که بکارگیری می شوند. با توجه به شرایط پروژه ، توپوگرافی و جنس زمین در صورت نیاز باید از ماشین آلات دیگری مانند بیل مکانیکی ، Jack hammer یا پیکور ، دریل واگن وغیره استفاده کرد .

در طول اجرای پروژه اگر پیمانکار هنگام اجرا به مواردی برخورد نماید که در نقشه‌ها دیده نشده باشد، موارد را به اطلاع دستگاه نظارت مقیم رسانده و درخصوص نحوه اجرای هماهنگی لازم صورت می‌گیرد و با نظارت صورتجلسه می‌شود .

نحوه پرداخت هزینه پروژه به این صورت است که پیمانکار صورت وضعیت ماهانه را تنظیم وبه دستگاه نظارت تحویل می دهد و دستگاه نظارت پس از بررسی اعلام نظر می نماید. پیمانکار نیز نظرات خود را به همراه مدارک مستند مانند صورتجلسات، برداشتهای نقشه‌برداری وغیره ارائه نموده نتیجه به کارفرمای طرح ارائه می شود .

تجهیز کارگاه :

در پروژه‌های بزرگ تجهیز کارگاه، خود پروژه‌ای محسوب می شود. در مرحله تجهیز کارگاه از اولین کارها احداث کانکس‌های موقت است. احداث اتاقک نگهبانی وفنس کشی دور محوطه پیمانکار نیز در ابتدا انجام می شود .

فضاهای که در مرحله تجهیز کارگاه براساس نقشه‌های مشاور باید احداث گردند طبق روال ابتدا ریز شده و در نقشه‌های جزئیات به تایید نظارت می رسد و سپس اجرای آنها شروع می‌شود . فضاهای معمول تجهیز کارگاه در یک پروژه سدسازی عبارتند از :

- کانکس‌های اداری شامل دفاتر ریاست کارگاه، ریاست دستگاه نظارت، دفتر فنی نظارت، دفتر فنی پیمانکار ، اتاق جلسات، سالن اجتماعات، نمازخانه ، سرویسهای بهداشتی ، دفاتر امور اداری ، امور مالی ، امور پشتیبانی، دبیرخانه ، مخابرات و ...

- کانکس‌های کمپ مسکونی شامل خوابگاه مدیران ومهندسان ، خوابگاه کارمندی و کارگری ، انبار کمپ ، آشپزخانه و کلوپ (سالن تلویزیون)

- کانکس‌های ساختمانها و تاسیسات اجرایی شامل : رختکن و اتاق استراحت مهندسین وکارگران ـ انبارها ـ آزمایشگاه ـ تعمیرگاه ماشین آلات ـ کارواش ـ بچینگ وتاسیسات وابسته مانند کولینگ و یخ‌سازها ـ کانکس‌های واحد برق ، تراشکاری، کارگاه چوب، کارگاه فلز ، سوله آرماتوربندی، انبار ناریه واتاق پرسنل آتشباری، پمپ بنزین، اتاقهای پرسنل ماسه شویی و سنگ شکن وپست برق، باسکول ، سیلوی سیمان و انبار آن، کمپرسورخانه، سایبان دیزل ژنراتور، منبع آب ، منبع سوخت، ساختمان بهداری، ایمنی وآتش نشانی، تیرهای چراغ برق، سپتیک‌ها وغیره .

محل هر یک از آیتمهای فوق که در پلان جانمایی کارگاه مشخص می شوند باید به نحوی باشند که در مسیر جاده یا محل احداث سازه‌های وابسته قرار نگیرند .

عملیات اجرایی سد:

با توجه به اسناد ارزیابی آیتمهای اجرایی یک سد عبارتند از : حفاری پی و تکیه گاه سد وتحکیمات ، احداث دیوار آب بند و پرده آب بند، حفاری سرریز و آبگیر ، خاکریزی بدنه سد ونصب ابزار دقیق، بتن ریزی سرریز و آبگیر که در ذیل روش اجرای آنها خواهد آمد .

حفاری پی سد وتکیه‌گاههای جناحین :

کلا" عملیات خاکی مانند خاکبردرای وحفاری وابستگی زیادی به ماشین آلات دارد. بلدوزر ، لودر ، کمپرسی، بیل مکانیکی، بیل شاول، داپتراک، دریل واگن ، جک هَمِر، از انواع ماشین آلات کاربردی در عملیات خاکی هستند .

یکی از مسائلی که در اجرای پروژه‌ها باحجم خاکبرداری زیاد مطرح است تعیین محل دپوی خاکهای حاصل از حفاری وخاکبرداری است که باید قبل از شروع عملیات با هماهنگی دستگاه نظارت، محل دپو مشخص گردد .

الف ـ‌ خاکبرداری پی :

حفاری وخاکبرداری پی تا جایی ادامه پیدا می کند که به لایه نفوذ ناپذیر مانند سنگ برسیم. با توجه به اینکه در پروژه‌های سدسازی معمولا" سطح آبهای زیرزمینی بالا می‌باشد اگر در حین خاکبرداری به آب رسیدیم با تعریف ایستگاههای پمپاژ و اجرای زهکش‌ها و سپس لجن برداری توسط بیل مکانیکی یا بلدوزر با تلاقی عملیات حفاری را ادامه می دهیم. اگر در کار لجن برداری با مشکل مواجه شدیم می توان اندکی خاک خشک به لجن اضافه کرد و سپس آنرا با لجن میکس کرد و بعد اقدام به بارگیری وحمل نمود .

در حفاری پی سنگهای سست باید برداشته شود که بسته به حجم سنگ می توان از جک همر یا دریل واگن و انفجار نسبت به برداشتن سنگ اقدام کرد .

ب ـ حفاری تکیه‌گاه :

خاکبرداری وحفاری تکیه‌گاه نیز معمولا" تا رسیدن به جنس مناسب مصالح ادامه پیدا می‌کند. در احداث سدها خاکبرداری تکیه‌گاه با شیب مناسب ومطابق طرح از مسائل مهم به شمار می رود .

در زمینهای خاکی عملیات خاکبرداری با بلدوزر و با هدایت مباشر عملیات خاکی براساس سرشیبهای پیاده شده توسط نقشه‌بردار انجام می‌شود تا شیب مناسب در خاکبرداری حاصل آید .

در زمینهای خاکی با حجم سنگی پایین وحفاری با جک همر باید همر دستگاه در زاویه مناسب قرار داشته باشد و در زمینهای سنگی که حجم سنگ بالا است و نیاز به انفجار دارد چالهای حفر شده توسط دریل واگنها باید زاویه مطلوب را داشته باشد .

در خاکبرداری همواره باید توجه داشته باشم که مسیرهای دسترسی را قطع نکنیم. همچنین باید مراقب بود تا با کسر حفاری مواجه نشویم چرا ممکن است بعدا" اصلاح کم حفاری‌ها به دلیل عدم وجود دسترسی غیرممکن گردد و عملیات اجرا نظم خود را از دست بدهد .

در جاهایی که حفاری وخاکبرداری بیشتر به علت محدودیتهای توپوگرافی مقدور نباشد یا هزینه بیشتری را موجب شود یا به هر دلیل دیگری نخواهیم حفاری ادامه پیدا کند با توجه به جنس ونوع مصالح ترانشه باید آنرا تحکیم کرد. تحکیمات با توجه به نوع پروژه، جنس مصالح و زمین، موقعیت سنگها و واریزه‌ها انواع مختلفی دارد :

استفاده از بتن پاشی در یک یا دو لایه یا بیشتر ، بستن مش در لایه‌های شاتکریت (بتن پاشی) توسط سیم انتظار استفاده از راک بولتها وانکرها و تزریق تحکیمی دوغاب سیمان (در صورت نیاز جهت مهار قطعات سنگی ترانشه) استفاده از دیوار حائل بتنی یا سنگی وغیره .

در پروژه‌های سدسازی برای اینکه جلوی آبهای نشتی از زیر بدنه سد را بگیرند باید پی سد را در برابر آب درحد قابل قبول نفوذ ناپذیر نمایند. این کار معمولا" بوسیله تزریق دوغاب سیمان به لایه‌های زیر پی سد در زیرهسته رسی انجام می شد که به احداث پرده آب بند یا پرده تزریق معروف می باشد.

در سد خاکی با هسته رسی و دیوار آب بندی، اگر منظور احداث دیوار آب ‌بند به منظور آب بندی پی سد باشد می توان از مطلب زیر استفاده کرد .

احداث دیوار آب بند در پی سد :

اگر به دلیل سست بودن و تخلخل زیاد لایه‌های ریزپی از نظر زمین شناسی، روش پرده تزریق کارایی لازم را نداشته باشد ذیل عمل خواهیم کرد :

ابتدا مقدمات کار یعنی احداث حوضچه گل، دیوارهای راهنما و سکوی حفاری می بایست انجام شود.

احداث حوضچه ها : ابتدا حوضچه‌های گل تازه، گل کارکرده، آب تازه و ایستگاه پمپاژ ساخته می شوند . ابعاد حوضچه‌های گل براساس عمق پانل ومشخصات خاک بستر تعیین می‌گردد. باتکمیل حوضچه‌ها کار نصب لوله وپمپ انجام می شود .

ساخت دیوارهای راهنما : به منظور هدایت وکنترل کاتر دستگاه حفاری ، دیوارهای زوج راهنمابا بتن ساخته می شوند .

برای سکوی حفاری نیز یک پلتفرم یا محل صافی را خاکبرداری یا خاکریزی کرده با غلطک می کوبند تا دستگاه حفار در آنجا قرار گیرد .

حفاری پانلهایی به عمق حداکثر 87 متر وعرض حدود 8/0 متر وطول 4/2 متر توسط دستگاه هیدرو فرز انجام می‌شود . پانلها بصورت اولیه وثانویه حفای می شوند به این طریق که بین پانلهای اولیه حفاری شده، پانلهای ثانویه حفاری می‌شوند تا یکپارچگی دیوار آب بند تامین گردد یعنی به صورت یک در میان اولیه وثانویه حفر می شوند . در هنگام حفاری، مصالح حاصل از حفاری بهمراه گل حفاری به واحد تصفیه گل هدایت شده و پس از جدایش مصالح از گل حفاری، دوباره گل حفاری به داخل پانل هدایت می‌شود. گل حفاری در اصل کار تامین پایداری ترانشه حفاری شده را انجام می دهد .

در حین حفاری مشخصات گل دائما توسط آزمایشگاه کنترل می‌گردد. با اتمام عملیات حفاری عملیات بتن ریزی توسط لوله ترمی آغاز می‌شود. بتن ریزی در شرایطی صورت میگیرد که پانل از گل حفاری پر است. براساس مشخصات طرح پانلها براساس بتن پلاستیک (بتن بنتونیت‌دار) یا بتن سازه‌ای پر می‌شوند . بتن پلاستیک از مقاومت فشاری کم ولی مدول ارتجاعی و نفوذناپذیریی بالایی برخوردار است .

در پروژه‌هایی که از دیوار باربری بالایی انتظار می‌رود قبل از بتن ریزی ابتدا قفسه آرماتور نصب می شود در غیر این صورت در دیوار آرماتور به کار نمی رود.

اجرای پرده آب بند یا پرده تزریق :

1- در اکثر پروژه‌های سد سازی ابتدا چالهای اکتشافی حفاری می شود وپس از کرگری و بررسی جنس لایه‌های زمین اقدام به تصمیم گیری درخصوص احداث پرده تزریق می‌شود.

2- تزریق یکی از رشته‌های تخصصی ژئوتکنیک محسوب می شود .

3- تعیین جزئیات روش اجرایی معمولا" از ابتکار پیمانکار نشأت می گیرد .

4- پیمانکار لازم است در طی آزمایشهایی دوغابهای مختلف را مورد بررسی قرار دهد.

5- طبیعت پنهان کارهای تزریق اقتضاء می کند که پیمانکار از کارهای انجام شده در هر مرحله نتیجه گیری وارزیابی داشته باشد و با هماهنگی نظارت کارهای بعدی را با نتایج بدست آمده برنامه ریزی کند.

6- برای اجرای پرده تزریق ابتدا مقدمات آنرا فراهم می کننداین مقدمات شامل موارد زیر میباشد:

آماده سازی سکوی تزریق ـ تجهیزات آزمایشگاه صحرایی جهت انجام آزمایشات دوغاب سیمان ـ تهیه دبی سنج و فشارسنج ثابت جهت بالا بردن دقت آزمایش لوژن (نفوذپذیری آب و ترزیق دوغاب سیمان)، خرید سیمان با استعلام از کارخانه‌های سازنده بصورت بسته بندی شده.

پس از فراهم آوردن مقدمات ابتدا شروع به حفاری گمانه‌های تزریق می نمایند. برای جلوگیری از ریزش دیواره گمانه‌ها روشهای مختلفی وجود دارد که بستگی به شرایط پروژه و قطر گمانه وجنس زمین دارد. یکی از کاربردی‌ترین روشها کیسینگ گذاری گمانه است .

پس از حفاری گمانه‌ها دستگاههای تزریق در محل شروع به تزریق می نمایند. هرچه بلین سیمان بیشتر باشد برای تزریق مناسبتر است. چون در شیارها وحفره ها بهتر نفوذ می کند . البته انتخاب بلین سیمان بستگی به شرایط زمین شناسی دارد . در هنگام تزریق مشخصات سیمان مانند بلین و میزان سیالیت دوغاب کنترل می گردد. دوربین‌های تلویزیونی برای مشاهده اندازه ، تعداد ، کیفیت درزها و نیز دستگاه اتوماتیک اندازه‌گیری دوغاب مصرفی از ابزارهای مهم در عملیات اجرایی تزریق محسوب می شود .

خاکریزی بدنه سد :

یکی از مهمترین مسائل در پروژه‌هایی که حجم خاکریزی زیادی نیاز دارد تامین محل قرضه مناسب می باشد تا حدی که ممکن است به دلیل عدم وجود تامین مصالح پروژه را غیراقتصادی کند. وجود معادن مانند معدن رس در سدهای خاکی در نزدیکی محل پروژه می‌تواند به توجیه پذیر بودن پروژه از لحاظ اقتصادی کمک کند. برای تامین سایر انواع مصالح در سدهای خاکی مانند فیلتر ، درین ، کوبل و سنگریزه و ریپ راپ راههای مختلفی موجود است بعنوان مثال برای تامین فیلتر احداث پلانهای ماسه شویی معمولا" اجتناب ناپذیر است . همچنین ممکن است مثلا" برای تامین سنگریزه از مصالح حاصل از انفجارات سرریزها و آبگیرها استفاده شود که این موارد بستگی به نوع مصالح بدنه سد و جنس زمین اطراف سد دارد .

یکی از مبناهای اصلی شروع خاکریزی سدها اجرای خاکریز آزمایشی است که می تواند همزمان با حفاریهای پی سد انجام شود. هدف از اجرای خاکریز آزمایشی مشخص نمودن مقدار Maxتراکم مصالح موجود به وسیله تغییرات درصد رطوبت، ضخامت لایه، تعداد عبور غلطک، نوع غلطک، سرعت غلطک، وزن غلطک می باشد .

قبل از اجرای خاکریزی، بستر وپی باید از نظر مشخصات فنی به تایید دستگاه نظارت برسد وهر قسمت از بستر آماده خاکریزی شده توسط پیمانکار تحویل بستر به نظارت انجام شده و صورتجلسه شود. سپس دستگاه نظارت اقدام به دادن مجوز خاکریزی می‌کند. قبل از اجرای هسته رسی لازم است تا چاله‌ها توسط بتن پرکننده پر شود. عیار بتن پرکننده بسته به نوع پروژه از 150 تا 200 کیلوگرم سیمان در مترمکعب متغیر

است . سپس به جهت محافظت از هسته رسی بتن ریزی هسته رسی که به بتن پلنیت معروف است اجرا می شود که عیار آن بین 200 تا 300 می باشد .

در برخی پروژه‌ها با توجه به نوع پروژه ممکن است تکیه گاه در محل هسته رسی نیز بتن پاشی (شاتکریت) شود. رعایت مشخصات مصالح و رسیدن به تراکم لازم خاکریزی از مهمترین مشخصات فنی سدهای خاکی است. نوع مشخصات فنی مصالح با توجه به جنس مصالح متفاوت است بعنوان مثال در هسته رسی مشخصاتی مانند دانه بندی ، PI و LL ،در صد نفوذپذیری مصالح ، مقاومت قطعات سنگ،درصد ریز الک 200،ارزش ماسه‌ای SE و PI مد نظر می باشد.

رس اتصال یعنی رسی که در مجاورت پی یا تکیه‌گاهها است نیز مشخصات خاصی دارد خصوصا" حد خمیری آن باید طبق مشخصات فنی رعایت گردد .

روش اجرا با توجه به نوع مصالح متفاوت است به این ترتیب که محل آبدهی مصالح ، نوع غلطک، ارتفاع لایه‌های خاکریزی، درصد تراکم لازم، نوع آزمایش دانسیته .

رسی که بعنوان هسته نفوذناپذیر سد اجرا می شود ابتدا باید عمل آوری شود یعنی یکسری کارهایی روی رس انجام شود تا آماده ریختن وتراکم گرفتن حداکثر شود افزودن آب به رس در محل عمل آوری بتن از نظر اقتصادی به صرفه‌تر است . در عمل آوری ابتدا محل کرت‌های عمل آوری توسط نقشه‌بردار پیاده می شد. سپس رس از معدن به محل عمل آوری توسط کمپرسی‌ها حمل شده در عمل آوری دپو می شد. بعد با بلدوزر خاک رس را پخش می‌کردند آبدهی به مصالحی مانند سنگریزه در محل خاکریزی به دو شکل می تواند انجام شود :

تانکر آبپاش

علمک‌هایی که در ایستگاه پمپاژ احداث شده‌اند وتوسط پمپ و لوله به روی باند خاکریزی هدایت شده و شلنگ آبپاشی انجام می شود .

مقدار اختلاف ارتفاع در باندهای خاکریزی بستگی به نظر نظارت ومشاور دارد. بعنوان مثال در سدهایی که هسته رسی مایل دارند لایه‌های پایین دست باید حدود 5/0 متر بالاتر از لایه‌های بالادست خود باشند تا مصالح هسته رسی روی فیلتر بخوابد .

در ادامه عمل آوری :

حوضچه‌هایی درست می کنند و آب را داخل آنها می اندازند و آب آنقدر در این کرت‌ها می ماند تا ته نشین شود. سپس توسط بلدوزر خاک رس را میکس می‌کنند بعد از اینکه میکس کامل انجام شد رس عمل آوری شده، دپو می شودو توسط لودر بارگیری و توسط کمپرسی به محل خاکریزی هسته رسی سبز انتقال داده می شوند با این اقدام دیگر نیازی به آبدهی در محل خاکریزی برای رس وجود ندارد .

قبل از خاکریزی هرلایه باید بر آن لایه Order یا مجوز خاکریزی صادر شود. در مجوزهای خاکریزی باید تاریخ ، نوع مصالح، شماره لایه یا عرض وضخامت لایه، وضعیت ابزار دقیق، وضعیت مصالح در اتصال به تکیه‌گاه ، محل دقیق خاکریزی مشخص شده، نتیجه آزمایش دانسیته در آن ثبت می‌گردد و اگر نتیجه آزمایش مثبت بود مجوز خاکریزی لایه بعدی توسط نظارت صادر گردد . اگر نتیجه آزمایش دانسیته مثبت نباشد بستگی به مقدار دانسیته دو حالت اتفاق می‌افتد یا باید غلطک چند پاس دیگر لایه بکوبد یا مصالح نامرغوب باید جمع‌آوری شود و مصالح جدید با مشخصات فنی مطلوب ریخته و کمپکت شوند . شیب لایه‌های خاکریزی دائما" توسط نقشه بردار کنترل می گردد .

نصب ابزار دقیق سدها

ابتدا پیمانکار شرکت های تأمین کننده ابزار دقیق را به دستگاه نظارت معرفی می نماید و از بین آنها یک شرکت برگزیده می شود و سفارش به آن شرکت ارسال می گردد. قبل از خاکریزی نصب ابزار دقیق انجام می شود.برای نصب بعضی از ابزار دقیق ها مانند RP لازم است تا گمانه‌هائی در پی حفر شوند و همزمان با بالا آمدن لایه‌های خاکریزی،لوله ابزار دقیق هم بالا بیاید.

زمانی که ابزار دقیق در سنگریزه قرار می‌گیرد دور لوله آنرا با مصالح نرم‌تر مانند ساب بیس پر کرده وبا کمپکتورهای دستی می کوبند .

در هنگام خاکریزی باید از کابلهای ابزار دقیق مراقبت کرد تا در اثر عبور ماشین‌آلات قطع نشود. انواع ابزار دقیق با توجه به مشخصات پروژه سدسازی عبارتند از :

EP (Electric Piezometer )

SP(Stand pipe piezometer)

RP(Rock piezometer)

بتن ریزی سرریز و آبگیر :

پس از حفاری وتحکیمات ابتدا باید طبق نقشه آرماتورهای سازه سرریز (دیواره‌ها وکف) در سوله مربوط به آرماتورها طبق لیستوفر خم وبرش شده به پای کار حمل شوند. سپس نقاط قالبها توسط نقشه‌بردار مشخص می شود و بعد اکیپ آرماتوربند اقدام به جاگذاری و بستن آرماتورها طبق نقشه می نماید. وجود دستگاه جرثقیل یا تاورکرین جهت جابجایی آرماتورهای دپو شده و رساندن به داخل مقطع آرماتوربندی سرعت کار را افزایش می دهد .      با توجه به نوع شبکه آرماتور که آرماتور کف باشد یا دیوار،ساپورت یا خرک (در صورت نیاز) تعبیه می شود. برای اینکه کاور آرماتورها رعایت شود اقداماتی را باید انجام داد که این اقدامات با توجه به نوع شبکه آرماتور متفاوت است. البته شایع‌ترین این اقدامات قرار دادن لقمه سیمانی بین آرماتور و قالب است. پس از بستن شبکه آرماتور نوبت به قالب بندی می‌رسد .

برخی قالبها در محل کار ساخته می‌شوند مانند قالبهای تخته‌ای پرکننده یا قالبهای کوچک چوبی نما یا قالبهای فلزی نما که در محل کار مونتاژ می‌شوند و برخی قالبها در نجاری یا آهنگری ساخته شده به محل نصب حمل می‌شوند. قالبها باید طبق نقشه لیفت بندی بسته شوند. نقشه لیفت‌بندی و لیستوفر آرماتوربندی معمولا" توسط دفتر فنی پیمانکار از روی نقشه‌های اصلی مشاور تهیه و ریز شده جهت تایید به نظارت ارسال می شود و پس از اصلاح وتایید توسط نظارت به پرسنل اجرایی پیمانکار داده می‌شود.

انواع قالبها چه قالب نما باشند چه قالب بتن پرکننده باید خوب مهار شوند تا در برابر فشار بتن‌ریزی مقاومت کافی را داشته باشند.

طریقه مهار قالب در برابر بتن ریزی وابستگی زیادی به ارتفاع بتن ریزی دارد. هرچه ارتفاع بتن بیشتر باشد فشار آن به قالب بیشتر است . پس از بستن قالب نوبت تمیزکاری مقطع وتحویل آن به نقشه‌بردار وپس از آن به پرسنل نظارت که این تحویل براساس مجوزهای بتن‌ریزی مکتوب می شود. در مجوزهای بتن ریزی تاریخ، محل بتن ریزی، رقوم بتن‌ریزی، وضعیت جوی هوا ، ساعت شروع وخاتمه نوع بتن، حجم تقریبی، کنترل پی، نقشه‌برداری، قطعات مدفون ، آرماتوربندی، قالب بندی ، نوار آب بند (واتراستاپ) ، پمپ بتن، جرثقیل، ویبراتور، شمشه ماله ، آزمایشگاه ، تمیزکاری، کروکی ومختصات، سیمان ، مصالح سنگی، بتن ساز مرکزی، تراک میکسر، دمای بتن ، دمای محیط ثبت میشود.

علل رایج تخریب سدهای خاکی

در ادبیات مهندسی ، سدها را گاه به موجودات زنده تشبیه می‌کنند، زیرا به دلیل تغییر در وضعیت محیط زمین شناختی در طول زمان شرایط حکمفرما در سد و مخزن نیز دائما در حال تغییر است. از این رو سدها باید بگونه‌ای طراحی و اجرا شوند که در تمام طول بهره برداری پایداری قابل قبولی از خود نشان دهند. آگاهی از هر گونه تغییر در شرایط سد و محیط اطراف آن محتاج نصب دستگاههای متنوع رفتار سنجی دایمی است.

آب جمع شده در مخزن ممکن است از محل پی سد یا تکیه گاههای جانبی آن یا از جسم سد تراوش نماید. فرار آب از جسم سد ، بویژه در سدهای خاکی اهمیت خاصی در پایداری سددارد.روشهای متنوعی برای کاستن از میزان آب نشتی و تحت کنترل در آوردن آن وجود دارد. ویژگیهای سنگ و خاک سازنده پی سد و تکیه گاهای آن ، مصالح در دسترس برای ساختمان سد ، نحوه طراحی و شکل انتخاب شده برای سد و سرانجام محدودیتهای اجرایی هر یک به نحوی می‌توانند در انتخاب روشهای مناسب برای آب بندی سد موثر واقع شوند.

مهمترین علل رایج تخریب سدهای خاکی

سر ریز شدن سد

·  نحوه ایجاد و خسارات :

این امر موجب شسته شدن تاج و نهایتا تخریب سد می‌شود. حدود 30 درصد از خرابیهای سد خاکی ناشی از سر ریز شدن آنها بوده است.

· روشهای مقابله :

برآورد دقیق بزرگترین سیلاب محتمل و طراحی سرریزهایی با ظرفیت مناسب تخلیه آنها ، علاوه بر آن باید

فاصله سطح آزاد آب مخزن تا تاج سد (ارتفاع آزاد ) بگونه‌ای در نظر گرفته شود تا بر اثر نشست سد یا

امواج حاصل از زمین لرزه ، آب از روی سد سر ریز نکند.

برخورد خط تراوش با دامنه پایاب:

·  نحوه ایجاد و خسارات:

اگر سطح ایستایی درون سر دامنه پایاب را قطع نماید، شسته شدن ذرات ریز و ناپایداری سد را به همراه خواهد داشت.

· روشهای مقابله :

با بقیه زهکشهای مناسب در پاشنه سد ، خط تراوش آب به داخل جسم سد منتقل می‌شود.

رگاب

· نحوه ایجاد و خسارات :

شسته شدن ذرات ریز از میان ذرات درشت تر به تدریج به ایجاد مسیر های آزاد گذر آب منجر می‌شود.

· روشهای مقابله :

این کار از طریق به حداقل رساندن مقدار و سرعت آب نشتی توسط انتخاب مصالح مناسب و تعبیه هسته نفوذ ناپذیر و صافیهای مناسب صورت می‌گیرد.

مسیر آزاد گذر آب

· نحوه ایجاد و خسارات :

در امتداد ترکهای ناشی از شست سد یا ترکهای ایجاد شده در مراحل آغازین گسیختگی ایجاد می‌شود. به موازات سطح خارجی لوله‌ها و مسیر آب بر ، در امتداد سطح تماس بخشهای بتنیبا خاک ، در سطح لایه‌های خاکی که به دقت کوبیده یا متراکم نشده‌اند و از طریق سوراخهای ایجاد شده توسط حیوانات حفار و ریشه گیاهان بوجود می‌آید.

· راههای مقابله :

چون در سدهای خاکی پس از تشکیل مسیر گذر آب ، مقابله با آن دیگر امکانپذیر نیست. لذا باید در مراحل طراحی و اجرای سد دقت کافی جهت جلوگیری ار این شکل به عمل آید.

ناپایداری دامنه‌ها

·نحوه ایجاد و خسارات :

نشست بدنه سد ، ایجاد ترکهایی در طول تاج سد یا دامنه پایاب و افزایش دبی زهکشها در پاشنه سد می‌توانند نشانه‌هایی از آغاز توسعه یک گسیختگی باشند.

·روشهای مقابله :

طراحی مناسب شیب دامنه‌های سراب و پایاب سد با در نظر گرفتن جنس و مشخصات مصالح مصرفی ، جلوگیری از افزایش ناخواسته فشار آب در جسم سد و در نظر گرفتن زمین لرزه‌های محتمل مهمترین عوامل برای مرتفع کردن این مساله است.

گسیختگی پی

·نحوه ایجاد و خسارات :

اگر بر اثر بار گذاری ناشی از ایجاد سد ، آبگیری آن با نیروهای ناشی از زمین لرزه ، تنشهای برشی ایجاد شده در پی سد از مقاومت برشی مصالح بیشتر شود، پی گسیخته می‌شود. این شرایط در رسهای تحکیم نیافته اغلب بلافاصله بعد از اولین آبگیری و در رسوبات ماسه‌ای بیشتر بر اثر بار گذاری چرخه‌ای زمین لرزه ایجاد می‌شود.

·روشهای مقابله :

تحکیم کافی خاکهای چسبنده و متراکم نمودن خاکهای بدون چسبندگی به روش تحکیم دینامیکی یا لرزش و ایجاد امکان زهکشی آب در زمان وقوع زمین لرزه به توسط ایجاد ستونهای سنگی یا چاههای زهکش.

فرسایش پذیری

·نحوه ایجاد و خسارات :

فرسایش سطح خارجی سد ، گر چه در کوتاه مدت همانند مشکلات دیگری که ذکر شد نمی‌تواند خطر آفرین باشد. ولی در دراز مدت ممکن است از کارآیی سد بکاهد.

·روشهای مقابله :

انتخاب سنگریز مناسب در دامنه سراب برای محافظت آن از اثر امواج و در دامنه پایاب برای مقابله با اثرات زیانبار نزولات جوی و هوازدگی.

مقدمه ای بر بررسی های ایمن سازی در سدهای قوسی

سدهای قوسی از انواع سدهای با اضافه ظرفیت باربری بالا و خصیصه ی خود انطباقی و برتری نسبت ایمنی به قیمت بهره می برند. هر چه سد قوسی مرتفع تر و بزرگتر باشد، به همان نسبت شرایط زمین شناسی محل سد پیچیده تر بوده و ظرفیت مخزن نیز بزرگ تر خواهد بود. بنابراین، در صورت وقوع هر گونه خرابی در این سدها، اقتصاد ملی متحمل زیان فراوان شده و زندگی و دارایی مردم در معرض خطر قرار خواهد گرفت. در نتیجه، خسارت بالای ناشی از فروریزی سد نشان دهنده ی اهمیت بالایی است که باید به ارزیابی و نظارت بر مسائل امنیتی سد اختصاص داده شود.

درحال حاضر، مهمترین اهداف در بررسی های امنیتی در این زمینه شامل، تئوری مقاومت، تئوری پایداری، تئوری قابلیت اتکاء، تئوری صدمات شکستگی به همراه تحلیل های شبیه سازی عددی، تست مدل ژئوهندسی، ارزیابی و تحلیل بالعکس داده ها و غیره می باشد. با این وجود، این اهداف، دور از اصول تئوریکال علمی و اقبال از سوی چرخه ی مهندسین سد می باشد. این مقاله درباره ی پیشرفت های صورت گرفته در زمینه ی سدهای قوسی و زیان و خسارت ناشی از فروریزی این سدها و خلاصه ای بر تئوری های اصلی موجود و اهداف ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی بوده و نقاط ضعف این تئوری ها و اهداف را تحلیل کرده و مشکلات موجود بر سر راه تحقیقات آینده را مورد اشاره قرار داده و نهایتاً به مسائل و موضوعات حیاتی و نقاط مشکل ساز به عنوان ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی می پردازد

مقدمه:

سدهای‌ قوسی‌ گونه‌ای‌ از سدهای‌ امن‌ و اقتصادی‌ می‌باشند. از زمان‌ ساخت‌ اولین‌ سد قوسی‌ در جهان‌ (سد زولا) در فرانسه‌ در سال‌ 1854 و اولین‌ سد قوسی‌ بلند در جهان‌(سد هاور) (به‌ ارتفاع‌ 221 متر و طول‌ تاج‌ 372 متر) در آمریکا در سال 1936، سدهای ‌قوسی‌ به‌ لطف‌ اضافه‌ ظرفیت‌ باربری‌ منحصر بفرد و خصیصه ی خود- تنظیمی، به‌ وفور مورد توجه‌ مهندسین‌ سد در زمینه‌ ساخت‌ سد در سراسر جهان ‌قرار گرفته‌ اند‌. در حال‌ حاضر بیش‌ از نیمی‌ از سدهای‌ عظیم‌ ساخته‌ شده‌ در سراسر جهان‌ با ارتفاعی‌ بیش‌ از 200 متر از نوع‌ سدهای‌ قوسی‌ می‌باشند. در نواحی‌ غربی‌ چین‌ گروهی‌ از سدهای‌ قوسی‌ ممتاز جهان‌ با ارتفاعی‌ بیش‌ از 300 متر در دست‌ ساخت‌ بوده‌ و یا ساخته‌ خواهند شد. سد سازی‌ در تمام‌ کشورهای‌ جهان این‌ موضوع‌ را به‌ اثبات‌ رسانیده‌ است‌، که‌ هر چه‌ سد بلندتر و مرتفع تر باشد، اهمیت‌ اقتصادی‌ و جنبه های‌ امنیتی‌ آن‌ بیشتر خواهد بود. بطور کلی‌، سدهای‌ قوسی‌ با مخازن‌ عظیم مانند سد قوسی‌ مالپاستفرانسه‌، سد قوسی‌ وایونت ایتالیا و غیره ثابت کرده اند که در صورت‌ فروریزی و خرابی، عواقب‌ این‌ مسئله‌ کاملاً جدی‌ بوده‌ و نه‌ تنها اقتصاد ملی‌ را متحمل‌ زیان‌ قابل‌ توجهی‌ می کنند، بلکه‌ جان‌ و مال‌ مردم‌ را شدیداً به‌ خطر خواهند انداخت‌. در سال‌ 1959 سد قوسی‌ مالپاست‌ فرانسه‌ به‌ دلیل‌ لغزش‌ بدنه‌ سد بهمراه‌ لایه ی‌ عمیق ‌سنگی‌ شالوده‌، فرو ریخت‌ که‌ این‌ اتفاق‌ منجر به‌ مرگ‌ 400 نفر و از دست‌ رفتن‌ سدمایه ی اقتصادی‌ هنگفتی‌ گردید. 
بنابراین‌ اهمیت‌ بالایی‌ باید به‌ مسائل‌ امنیتی‌ سدهای ‌قوسی‌ داده‌ شود و بررسی‌های‌ عمیقی‌ باید به‌ سمت‌ تنش‌، تغییر شکل‌ و مکانیزم تخریب در حین‌ بهره‌ برداری‌ از این‌ سدها سوق‌ داده‌ شود و همچنین‌ ارزیابی هایی در ارتباط‌ با ضریب‌ اطمینان‌ سدهای‌ قوسی‌ باید صورت‌ پذیرد. .( به‌ این‌ معنی‌ که‌ فاصله ی بین‌ حالت‌ طراحی‌ شده‌ و حالت‌ تخریبی‌ سد قوسی‌ باید ارزیابی‌ شود). به‌ طور کلی‌ اکثر سدهای‌ قوسی‌ دارای‌ شرایط‌ ژئولوژیکی‌ پیچیده‌، شرایط‌ محیطی ناسازگار، عدم‌ قطعیت‌ فیزیکی‌ (تصادفی)، پارامترهای‌ مکانیکی‌ و غیره‌ می باشند. تمام‌ این‌ فاکتورها باعث‌ عدم‌ قطعیت‌ در تحقیقات‌ صورت‌ گرفته‌ درزمینه ی امنیت سدهای‌ قوسی‌ شده‌ است‌. تمام‌ تئوری ها و اهداف‌ حال‌ حاضر دارای‌ هم نقطه‌ ی ضعف‌ و هم نقطه ی قوت‌ بوده که‌ باید پیشرفت ها و تکمیلات مربوطه‌ به‌ سرعت‌ صورت‌ پذیرد. ‌ ‌

بررسی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ توسط‌ تئوری‌ مقاومت‌
بر طبق‌ تئوری‌ مقاومت‌، خرابی‌ یک‌ سد قوسی‌ به‌ جهت‌ ترک های‌ قوسی‌ ایجاد شده‌ براثر تنش‌های‌ کششی‌ اضافی‌، تسلیم شانه و یا بدنه ی سد بر اثر تنش های‌ فشاری‌ اضافی‌، لغزش‌ بدنه ی صخره‌ای‌ سد در امتداد سازه ی‌ نرم‌ و ضعیف‌ بر اثر تنش های‌ برشی‌ اضافی و... به‌ وقوع‌ می پیوندد. با مقایسه ی‌ مقاومت‌ تحت‌ شرایط‌ محدود شده‌ و اثر بار طراحی‌ می‌توان‌ مشخص‌ نمود، که آیا سازه‌ به‌ مقاومت‌ تخریبی‌ (مقاومت‌ نهایی‌) خود رسیده ‌است‌ یا خیر. در کشورهایی‌ مانند ایالات‌ متحده‌، ژاپن‌، چین‌ و... رسم‌ بر این‌ است‌ که‌ ضریب اطمینان‌ مقاومت‌ کششی‌ و فشاری‌ از طریق‌ آنالیز تنش‌ ـ کرش‌ سد قوسی‌ توسط‌ فرایند تقسیم‌ بار تیر قوسی‌ بدست‌ آمده و سپس‌ ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌ برشی‌ براساس‌ اصل‌ تعادل‌ حد بدنه ی صلب محاسبه‌ شود.

در محاسبات‌ عددی‌ توسط‌ فرآیند المان ‌محدود و...مقیاس‌ مور- کولمب و دراکر ـ پراگر به‌ طور معمول‌ به‌ عنوان‌ میزان‌ تسلیم‌ برای ‌مصالح‌ سنگی‌ خاکی‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرند. در حالی‌ که‌ برای بتن مقیاس‌ پارامتری‌ چهارگانه به‌ طور معمول‌ مورد استفاده‌ قرار می گیرد.

مزایای‌ ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌ عبارت‌ است: از محاسبات‌ ساده‌، قرارگیری‌ بر پایه ی سال‌ها تجربه‌ و فعالیت‌ مهندسین‌ سد، متداول‌ در بین ‌مهندسین‌ و متخصصین‌ سد و همچنین‌ قابلیت‌ انطباق‌ با ضرائب اطمینان‌ مجاز مشخص‌ شده‌ در کشورهای‌ مختلف‌. مشکل‌ این‌ راه‌ حل‌ آن‌ است‌ که‌ نارسایی‌ مقاومت‌ موضعی‌ ممکن‌ نیست‌ باعث‌ تخریب‌ کلی‌ سد قوسی‌ شود و تنها زمانی‌ که‌ سطح‌ تماس‌ لغزش،‌ یک‌ صفحه‌ و یا یک‌ قوس دایروی باشد و از قبل‌ داده‌ شده‌ باشد، می‌توانیم‌ یک‌ نتیجه ی محاسباتی‌ منطقی‌ ازضریب‌ اطمینان‌ تنش‌ برشی‌ بدست‌ آوریم‌. به‌ علاوه روش تئوری‌ مقاومت‌، بدنه‌، شانه و شالوده ی‌ سد را به‌ عنوان‌ یک تسلیم جامع‌ و کلی‌ در نظر نمی‌گیرد. برای‌ کامل کردن‌ فرآیند آنالیز ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌، بسیاری‌ از دانشجویان‌ از جنبه‌های‌ مختلف‌ به‌ تحقیق‌ پرداخته‌اندسان مینگ کووان، ژانگ جینگ جیان و… ضریب اطمینان نقطه ای را بررسی و پیشنهاد کرده‌اند. چنجیان پینگ، وانگ لیانکوی و… تأثیر و طول ترک ها را بر روی‌ تخریب ‌سدهای‌ قوسی‌ مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و یک مقدار بحرانی را برای‌ ترک‌ و طول‌ ترک ها پیشنهاد کرده اند. چن جین، هووانگ وی و… تحلیل هایی‌ را بر روی اندازه‌ سطح‌ ترک‌ خورده‌ انجام‌ داده‌ و فرضیه ی ‌سطح‌ ترک‌ را پیشنهاد کرده‌ و دامنه ی‌ بحرانی‌ را نیز به‌ دست‌ آورده‌اند. تمام‌ تحقیقات‌ و مطالعات‌ فوق‌ الذکر به‌ مفاد آنالیز تئوری‌ مقاومت‌ سدهای‌ قوسی‌اضافه‌ شده‌ است‌. با این‌ وجود قبول‌ و انتخاب‌ این‌ مفاهیم‌ نیازمند مطالعات‌ بیشتری ‌می باشد.

بررسی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ توسط‌ تئوری‌ پایداری
طبق‌ مکانیک‌ سنتی، هیچ‌ گونه‌ مشکل‌ پایداری‌ وجود ندارد، و لغزش‌ سد قوسی‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ فونداسیون‌، ناپایداری‌ شانه های‌ سد، و لغزش بلوک‌ سنگی‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ سازه‌، همگی‌ مرتبط‌ با تخریب‌ مقاومتی‌ می باشند. اما با توجه‌ به ‌تعریف‌ پایداری کینماتیک، هر گونه‌ تغییر در یک‌ حالت‌ و یا یک‌ شیئ‌، یک‌ حرکت‌ به‌ حساب‌ آمده‌ و موضوع‌ پایداری‌ مطرح‌ می‌شود. زمانی‌ که‌ تمام‌ بدنه‌ سد به‌ دلایل‌ مختلف‌ درحالت‌ پایداری‌ محدود شده‌ به‌ سر می‌برد، تنها یک‌ آشفتگی‌ جزئی‌ باعث‌ انحراف‌ سد ازحالت‌ تعادل‌ اولیه‌ خود شده‌ و باعث‌ تخریب‌ غیر قابل‌ بازگشت‌ می‌شود. با توجه‌ به‌ این ‌اصل‌ که‌ زمانی‌ که‌ تخریب‌ کامل‌ سد قوسی‌ اتفاق‌ می‌افتد، حالت‌ سکون‌ سد به‌ حالت قابل‌ حرکت‌ تغییر می‌کند، رن دینگ ون با توجه‌ به‌ منبع مطالعات‌ تغییر حالت ‌سیستم‌، پیشنهاد کرد که‌ تخریب‌ کامل‌ سدهای‌ قوسی‌ ممکن‌ است‌ در ارتباط‌ باپایداری‌ باشد. اما بر خلاف‌ ناپایداری‌ کمانشی، این‌ نوع‌ ناپایداری‌ مربوط‌ به‌ ناپایداری‌ حد نقطه‌ای‌ بوده و شاخص‌ تعیین‌ کننده ی‌ امنیت‌ سد قوسی‌ همان‌ اتکاء سد می باشد. با توجه‌ به‌ تحقیقات‌ صورت‌ گرفته‌ در ارتباط‌ با ناپایداری‌ سد قوسی‌ تا هم‌ اکنون‌هیچگونه‌ پیشرفتی‌ نه‌ بر پایه ی‌ تئوری مکانیکی‌ دقیق‌ حتی‌ به‌ شکلی‌ ساده‌ و عملی‌صورت‌ نگرفته‌ است‌. در حال‌ حاضر، پیشرفت‌هایی‌ در زمینه‌های‌ تحقیقاتی‌ در ارتباط ‌با پایداری‌ کلی‌ سد قوسی‌ به‌ قرار زیر صورت‌ گرفته‌ است‌: روش‌ اضافه‌ بار، ذخیره ی مقاومت‌، روش‌ ترکیبی اضافه‌ بار و ذخیره ی مقاومت و غیره. ‌

ـ روش‌ اضافه‌ بار

طبق‌ این‌ روش‌ با فرض‌ ثابت بودن پارامترهای‌ مقاومت‌ مصالح‌ و تحت‌ عمل‌ ترکیبی‌ بارهای ‌عملی‌ نرمال‌، بار افقی‌ با افزایش‌ حجم‌ مخزن‌ (بالاتر رفتن تراز آب‌) تا آنجا افزایش‌ می‌یابد، که‌ ناپایداری‌ و تخریب‌ سد قوسی‌ واقع‌ شود. ثابت‌ اضافه‌ بار عبارت‌ است‌ از نسبت‌ بار تخریبی‌ به‌ بار قائم‌ (نرمال‌)، ضریب‌ اطمینان‌ اضافه‌ بار غالباً بسیار بالا بوده‌ و می‌تواند به‌ روش‌ مدلسازی‌ ژئومکانیکی‌ و یاشبیه‌ سازی‌ حسابی‌ بدست‌ آید. با این‌ حال‌ در عین‌ فعالیت‌ طبیعی‌ سد قوسی‌ اضافه‌بار بیش‌ از اندازه‌ بسیار غیر محتمل می باشد، بعلاوه، اثر عواملی‌ همچون‌ پی‌ سنگی، خوردگی‌، نشست‌ و قلیایی شدن‌ مصالح‌ سازه‌ای‌ به دلیل وجود آب‌ بر روی‌ مقاومت‌ در نظر گرفته نشده است ‌( الالخصوص‌ ناحیه ی‌ ضعیف‌ پی‌ سنگی ‌).بهر حال‌، خطر واقعی‌ به‌ خاطرتشدید بار نمی باشد، بلکه‌ بخاطر کافی نبودن مقاومت‌ مصالح‌ می باشد.

ـ روش‌ ذخیره ی مقاومت‌
بر طبق‌ این‌ روش‌، تحت‌ شرایط‌ عدم‌ تغییر بارعمودی‌، مقاومت‌ بدنه‌ سد و پی‌ سنگی به تدریج‌ کاهش‌ می‌یابد، تا زمانی‌ که‌ ناپایداری‌ و تخریب‌ سد قوسی‌ وقوع‌ یابد و ضریب ذخیره ی‌ مقاومت عبارت‌ است‌ از تعداد دفعات‌ کاهش‌ نیمه‌. با این‌ حال‌، در این روش به‌ تعدادی مدل نیاز است‌. به‌ طور کلی‌ این‌ آزمایش‌ بر طبق‌ اصل‌ تعادل‌ انجام ‌می‌شود، بدین‌ معنا که‌ به‌ جای‌ ثابت‌ نگه داشتن‌ بار خارجی‌ و کاهش‌ تدریجی‌ مقاومت‌ مصالح‌، مقاومت‌ مصالح‌ ثابت‌ نگه‌ داشته‌ می‌شود وهمزمان‌ بار خارجی‌ و بار مرده ی‌ خود سد افزایش‌ می‌یابد، تا آنجا که‌ تخریب‌ صورت‌ پذیرد. برای‌ آزمایش‌ به‌ روش‌ ذخیره‌ ی مقاومت‌ معادل،‌ مشکل‌ اساسی‌ که‌ همزمان‌ بودن‌ افزایش‌ بار خارجی‌ پی‌ سنگی‌ و بدنه ی‌ سد می باشد باید حل‌ گردد
گو چونماو، گونگ ژاوزیاگ و… بر طبق‌ اصل‌ ارضاء تشابه‌ مدل‌ فیزیکی‌ و با استفاده‌ از دستگاه گریز ازمرکز* بعنوان‌ دستگاه‌ بارگذاری‌ و جایگزین‌ کردن‌ میدان‌ ثقلی با میدان‌ نیروی‌ گریز از مرکز‌، متوجه ی‌ افزایش‌ همزمان‌ بار خارجی‌ پی‌ سنگی‌ و بدنه‌ سد شدند و آزمایش‌ به روش ذخیره ی مقاومت معادل‌ را بر روی‌ یک‌ مدل‌ انجام‌ دادند. نتیجه‌ آزمایش‌ نشان‌ داد که‌ گرایش‌ بزرگی‌ تنش‌ و بزرگی‌ تنش های‌ کششی‌ و فشاری به‌ طور اساسی‌ به‌ سمت‌ قانون‌ عمومی‌ می باشد. برای‌ انجام‌ آزمایش‌ به‌ روش‌ ذخیره ی مقاومت‌ بر روی‌ یک‌ نمونه‌، نیاز به‌ ایجاد مصالح‌ جدیدی‌ می باشد که‌ بتواند تغییرتدریجی‌ مقاومت‌ برشی‌ پی‌ سد، سطح نرم‌ و ضعیف‌ سازه‌ بر روی‌ پی‌ سنگی‌ را آشکار ساخته‌ و همچنین‌ تکنیک های‌ آزمایش‌ را پاسخ‌ گو باشد.
لو جینچی، لی چاووگو و... بعد از سالها بررسی “ مصالح با تغییرات مشابه دما“ را توسعه‌ داده اند که‌ برای‌ مدلسازی‌ گسل های‌ بین‌ لایه‌ای‌ و بدنه‌ های صخره ای‌ قابل‌ استفاده می‌باشد. این‌ مصالح‌ از بلنک فیکس*، روغن‌ موتور، مصالح‌ و مخلوطهای حل‌ شدنی‌ پلیمری که‌ به‌ میزان‌ معینی‌ با هم‌ ترکیب‌ شده‌اند، ساخته‌ شده‌ است‌. در حین‌ آزمایش‌ با افزایش‌ دما، مقاومت‌ مصالح‌ بتدریج‌ کاهش‌ می‌یابد. با وجود اینکه‌ ضریب‌ ذخیره ی‌ مقاومت‌ یک‌ تصویر واضح را ارائه‌ می کند، اما علت‌ اصلی تخریب‌ سد قوسی‌ نمی‌باشد. بنابراین‌ کاهش‌ مقاومت به‌ نسبت‌ نامساوی‌ منطقی تر می باشد و فرآیند تضمین‌ برابراغلب‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرد.

ـ روش‌ ترکیبی‌
تخریب‌ یک‌ سد قوسی‌ تنها به‌ دلیل‌ اضافه‌ بار و یا کاهش‌ مقاومت‌ مصالح‌ نمی باشد، بلکه‌ به‌ دلیل‌ اثر توامان‌ دو فاکتور مذکور است‌. بر طبق‌ روش‌ ترکیبی‌، با ترکیب کردن اضافه‌ بار با ذخیره‌ مقاومت،‌ زمانی‌ که‌ سد قوسی‌ به‌ یک‌ ضریب‌ اضافه‌ بار مشخصه می رسد، مقاومت‌ باید به‌ اندازه ی ان مرتبه‌ کاهش‌ داشته‌ شود، که‌ باعث‌ تخریب‌ سد قوسی‌ می شود
روش‌ ترکیبی‌ از لحاظ‌ تئوری‌ معقول‌ می باشد، اما عملکرد واقعی‌ نسبتاً کامل‌ شده می باشد. خصوصاً هیچ‌ گونه‌ استاندارد استواری‌ در ارتباط‌ با اینکه‌ تا چه‌ اندازه‌ باید اضافه‌ بار ‌ایجاد شود، قبل‌ از اینکه‌ مقاومت‌ مصالح‌ کاهش‌ پیدا کند، وجود ندارد. در حال‌ حاضر، مطالعه ی کلی تخریب‌ ناپایداری‌‌، تنها توسط‌ آزمایش‌های‌ مدل هندسی ‌صورت‌ می پذیرد و موفقیت‌هایی‌ در شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری و محاسبات‌ عددی‌ روند خرابی‌ سدهای‌ قوسی‌ صورت‌ پذیرفته‌ است.

کاربرد تحلیل‌ پایداری سدهای‌ قوسی‌ در ارزیابی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی
همانطور که‌ درجهان‌ مادی‌ به‌ طور چشمگیری‌ دیده‌ می‌شود، تصادفی‌ بودن‌، احتمال‌ وقوع‌ یک‌ پدیده‌ در یک‌ حالت‌ خاص‌ را منعکس‌ می‌کند. در مورد سدهای‌ قوسی‌ این‌ موضوع‌ درعدم قطعیت‌ در ارتباط با خصوصیات‌ مصالح‌ و بارگذاری‌ خارجی‌ دیده‌ می‌شود. تحلیل پایداری طبق‌ تئوری‌ احتمال‌ و آمار ریاضیاتی‌، روش‌ منطقی تر و پیشرفته تری‌ را درارزیابی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ ارائه‌ می کند. تحلیل پایداری در زمینه ی احتمال‌ به ما پاسخ‌ می دهد، بدین‌ معنا که‌ اعتبار عملکرد نرمال‌ سد قوسی‌ تحت‌ شرایط‌ کاربری‌ خاص‌ و محیط‌ اطراف‌ در طول‌ عمر سازه‌ تحت‌ مطالعه‌ قرار می گیرد. 
گو هوایژی، چن زوپینگ، لیو نینگ و… با فرض تصادفی‌ بودن‌ بارگذاری‌ (شامل‌ تغییرات‌ درجه‌ حرارت‌) و پارامترهای‌ مصالح‌، بررسی‌های‌ خود را به‌ سوی تغییرات‌ زمانی‌ سد قوسی‌ بتنی‌ و تودة‌ سنگی‌ شانه‌ سد معطوف کرده‌اند. وانگ سیجینگ، هوانگ ژیکوان و… اثر احتمال‌ ناپایداری‌ توده‌ سنگی‌ و تغییر پذیری پارامتر مکانیکی‌ بر روی‌ سازه‌ را تحت‌ مطالعه‌ قرار داده‌اند. لیان جیجان، یانگ لینگ کیانگ و… با در نظر گرفتن‌ بارگذاری‌ و پارامتر مصالح‌ به‌عنوان‌ متغیرهای‌ تصادفی‌ و با کمک‌ المان‌ محدود تصادفی‌ توزیع‌ شاخص پایداری سد قوسی‌ را بررسی‌ کرده اند. با وجود اینکه‌ تئوری های‌ پایداری، کاربردهای‌ نسبتاً گسترده‌ای‌ را در آنالیز ایمنی ‌سدهای‌ قوسی‌ پیدا کرده است، اما تنها در پایداری نقطه‌ای‌ قابل استفاده می باشند. تلاش های‌ بیشتری‌ در جهت‌ شناسایی‌ طرح‌ مهندسی‌ بر پایه‌ ی آنالیز پایداری سیستماتیک‌ باید صورت‌ پذیرد، مخصوصاً برای‌ بررسی‌ و حل‌ یک‌ سری‌ از مشکلات تکنیکی‌ و تئوریکال‌ مانند روش‌ آنالیز پایداری سیستماتیک‌، تکنیک‌ آنالیز شبکه ی احتمال‌ کاربردی‌، سیستم تصمیم گیری‌‌، پارامترهای‌ آماری قانون توزیع‌ و غیره.

تئوریهای‌ دیگری‌ در زمینه ی ارزیابی‌ ایمنی‌ سد قوسی‌
عده‌ای‌ از پژوهشگران‌ معتقدند که‌ تخریب‌ یک‌ سد و توده‌ ی سنگی‌ به‌ دلیل‌ گسترش‌ مستمر ترک‌های‌ ایجاد شده‌ بر اثر تجمع‌ دائمی‌ آسیب اولیه‌ می‌باشد و بنابراین فرآیندهای‌ مکانیک‌ آسیب‌ و مکانیک‌ شکست‌ را می توان‌ برای‌ مطالعه ی‌ تخریب‌ سدهای قوسی‌ انطباق‌ داد. هوانگ یون و دیگران‌ پایداری‌ و تمایل‌ گسترش‌ ترک‌های ‌پاشنه ی‌ سد در طرف‌ بالا دست‌ سدهای‌ قوسی‌ را به‌ کمک‌ فرآیند المان‌ شکست‌ سه بعدی‌ و تئوری فاکتور تراکم‌ انرژی‌ کرنش‌ حداقل‌ مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و متوجه شده اند که‌ شکافتن‌ بر اثر آب‌، فاکتور اصلی‌ در جهت‌ انتشار ترک های ابتدایی می باشد. پژوهشگران‌ دیگر به‌ سد قوسی‌ به‌ عنوان‌ یک‌ سیستم‌ دینامیکی‌ توجه‌ کرده و خرابی‌ را ازنقطه‌ نظر تغییر شکل‌ غیر خطی‌ مورد بررسی‌ قرار داده‌اند. زمانی‌ که تخریب‌ تجمعی‌ وتغییر شکل‌ سیستم‌ سد قوسی‌ از بی‌نظمی‌ به‌ انتظام‌ گسترش‌ می‌یابد، و منحنی‌ تغییرشکل‌ سیستم‌ از روال‌ مساوی‌ و خطی‌ به‌ شتاب‌ و غیر خطی‌ گسترش‌ می‌یابد، خرابی کلی در حال‌ صورت‌ پذیرفتن‌ می باشد. طبق‌ بررسی های‌ صورت‌ گرفته‌ در زمینه ی‌ علل‌ خطاهای‌ صورت‌ گرفته‌ در سد دو قوسی "کن" واقع‌ در اتریش‌، لومباردی متخصص‌ و مهندس‌ سد سوییسی، نظریه ی ضریب‌ لاغری سدها را در سال‌ 1986 بیان‌ و منحنی لومباردی* را ارائه‌ کرد، که‌ این‌ منحنی‌ یک‌ خط‌ صاف‌ می باشد که‌ تنها بستگی‌ به‌ ارتفاع‌ سد دارد.رن کویینگ ون و دیگران‌ شکل‌ و علل‌ ایجاد این‌ منحنی آسیب را به‌ کمک‌ تئوری پایداری کمانشی و مقاومت‌ بدنة‌ سد مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و پیشنهاد کردند که‌ منحنی لومباردی به‌ دو دسته‌ تقسیم‌ شود: دسته‌ اول هذلولی‌هایی‌ با در نظر گرفتن‌ مقاومت‌ بتن‌ بدنه‌ سد به‌ عنوان‌ پارامترمی باشند، که‌ بستگی‌ به‌ ارتفاع‌ سد و مقاومت‌ بتن‌ بدنه‌ سد دارند، دسته‌ دوم منحنی های توانی می باشند، که‌ بستگی‌ به‌ کمانش‌ بدنه ی‌ سد دارند، به‌ این‌ معنا که‌ بستگی به مدول الاستیسیته ی بتن‌ بدنة‌ سد، ارتفاع‌ سد و... دارند. ‌

نتیجه گیری و پیش بینی ها

خصوصیاتی‌ از قبیل‌ ذخیره ی سرمایه‌ گذاری‌، ظرفیت‌ باربری‌ و ایمنی‌ بالا، باعث شده‌ است‌ که‌ سدهای‌ قوسی‌، مخصوصاً سدهای‌ بلند قوسی‌ مورد توجه‌ تمام‌ کشورهای جهان‌ قرار گیرند. سدهای‌ قوسی‌ به‌ طور فزاینده‌ای‌ بلندتر ساخته‌ می شوند و شالوده ها نیز به‌ طورفزاینده‌ای‌ پیچیده تر می شوند. شرایط‌ ژئولوژیکی پیچیده‌ و متغیر، به‌ همراه‌ تلفات سنگین‌ در صورت‌ تخریب‌ سدهای‌ قوسی،‌ دانشمندان‌ را بر آن‌ داشته‌ تا به‌ بررسی‌ وحل‌ مشکلات‌ تکنیکی‌ ساخت سدهای‌ قوسی‌ بپردازند. شکافتن‌ و تسلیم‌ شدن‌ به دلیل‌ تنش‌ موضعی بیش‌ از حد پاسخ‌ طبیعی‌ هر سد قوسی می باشد. بی‌ شک‌ قبل‌ از تخریب‌ سد قوسی‌، یک‌ فرآیند شکافت‌ و تسلیم‌ بوجود می‌آید و درطی‌ این‌ فرآیند پتانسیل‌ سد قوسی‌ پایدار مانده‌ و بنابراین‌ کارکرد ایمن‌ ادامه‌ می‌یابد. بنابراین‌ بررسی‌ عملکرد و مکانیزم‌ سدهای‌ قوسی‌ در طی‌ فرآیندی‌ که‌ از تسلیم موضعی مقاومت شروع و تا تخریب‌ کامل‌ سد به‌ طول‌ می انجامد، بسیار لازم‌ و ضروری است‌. در بعضی‌ کشورها مانند چین‌ معتقدند که‌ تئوری‌ پایداری سازه‌ باید در طراحی‌ سدهای قوسی‌ استفاده‌ شود. با این‌ وجود، در ارزیابی‌ حال‌ حاضر، پایداری سدهای‌ قوسی به‌ کمک تئوری‌ پایداری، توابع و‌ عملکردهای‌ انتخاب‌ شده ی بیشتر بر اساس‌ خصوصیات‌ تخریبی مقاومت‌ سدهای‌ قوسی‌ بوده و آنچه‌ در حال‌ حاضر در حال بررسی‌ می باشد، همچنان پایداری موضعی است‌. یکی‌ از مباحث‌ عمده‌ در مطالعات‌ آینده‌ چگونگی‌ انتخاب‌ متغیرهای‌ تصادفی‌ به‌ گونه‌ای‌ است که منعکس کننده ی حالت‌ سیستم‌ سد قوسی‌ به‌ عنوان‌ متغیرهای‌ اصلی‌ برای‌ آنالیز پایداری کلی‌ سدهای‌ قوسی‌ باشد. با وجود اینکه ‌موفقیت‌های‌ چشمگیری‌ در زمینه ی‌ بررسی پایداری‌ لغزشی‌ سدهای‌ قوسی‌ در طول سطح‌ تماس‌ شالوده‌ و همچنین‌ در زمینه ی ناپایداری‌ بدنه ی سنگی‌ شانه‌ ی سد به‌ کمک تئوری‌ پایداری‌ جنبشی‌ صورت‌ پذیرفته‌ است‌، اما اجزاء یک‌ سد قوسی‌ شامل‌ بدنه‌ وشانه‌ سد و شالوده ی سنگی و تغییر شکل هایشان‌ بر روی‌ هم‌ اثر متقابل‌ گذاشته‌ وجدا نشدنی‌ می باشند. بنابراین‌ در نظر گرفتن‌ بدنه‌ و شانه ی سد و شالوده ی سنگی‌ به‌ عنوان ‌یک‌ مجموعه ی واحد جهت‌ بررسی‌ مکانیزم‌ خرابی‌ سدهای‌ قوسی‌ ارزش‌ بررسی‌ را داشته‌ و یک‌ معیار ناپایداری‌ کلی‌ را بدست‌ داده‌ وایمنی‌ کل‌ سد را مشخص‌ می سازد. بدنه‌ سدهای‌ قوسی‌ و مصالح‌ فونداسیون‌ که‌ اغلب‌ بتنی‌، سنگی‌ و خاکی‌ می‌باشند جزء مصالح‌ با کشش‌ پایین‌ و یا غیر کششی‌ می‌باشند. در حال‌ حاضر، معیارهای‌ تسلیم‌ مور ـ کولمب‌ و دراکر ـ پراگر و معیار چهار پارامتری‌ به‌ طور معمول‌ مورد پذیرش‌ مصالحی‌ مانند مصالح‌ سنگی‌ ـ خاکی‌ و بتنی‌ می‌باشد. تفاوت‌ عمده‌ای‌ بین‌ نسبت های‌ تنش‌ ـ کرنش‌ اندازه گیری‌ شده‌ سدهای‌ قوسی‌ و روابط‌ مذکور وجود دارد. از لحاظ‌ اقتصادی‌ این‌ موضوع‌ عملی‌ نمی باشد که‌ به‌ طورنامحدودی‌ نقاط‌ اندازه گیری‌ شالوده‌ سد را برای‌ بررسی‌ مدل‌ ساختمانی‌ مصالح افزایش‌ دهیم. در عوض‌، بسیار واقع‌ بینانه‌ و منطقی‌ است‌ که‌ یک‌ مدل‌ ساختمانی ازمصالح‌ بر اساس‌ اطلاعات‌ اندازه گیری‌ شده‌ صریح‌ به‌ کمک‌ فرآیند آنالیز معکوس‌ و یا تکنیک‌ تطبیق‌ شبکه ی عصبی‌ بدست‌ آوریم‌. به‌ لطف‌ خصوصیاتی‌ مانند مخارج‌ پایین آزمایش‌ کردن‌، غیر تخریبی‌ بودن‌ و... تکنولوژی‌ اندازه گیری‌ مایکروویو و تکنولوژی بررسی‌ لیزری، در ارزیابی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ کاربردهای‌ وسیعی‌ را پیدا کرده‌اند.

اطلاعات‌ نشان‌ دهنده ی‌ آن‌ است‌ که‌ کاربری‌ بیش‌ از30 درصد از سدهای‌ قوسی متناقض‌ با کاربری های‌ پیش‌ بینی‌ شده‌ توسط‌ الگوهای‌ طراحی‌ است‌. در حین مطالعه ی‌ ایمنی طراحی‌ سدهای‌ قوسی‌، لازم‌ است‌ که‌ بررسی‌ها را معطوف‌ به‌ ایمنی کارکرد واقعی‌ سدهای‌ قوسی‌ کنیم. 

‌برای‌ جمع‌ بندی‌، بررسی‌های‌ صورت‌ گرفته‌ در زمینة‌ ایمنی‌ کلی‌ سدهای‌ قوسی‌ ازبلوغ‌ نهایی‌ خود به‌ دور بوده و تا زمان‌ حاضر شاهد کمبود روش های‌ عملی‌ که‌ بر اساس تئوری های‌ علمی‌ و اقبال‌ از سوی‌ چرخه‌ مهندسین‌ سد باشد می باشیم‌.  انتظار می رود تا همکاری های‌ بیشتری‌ در محیط های‌ دانشگاهی‌ و چرخه ی مهندسین سد برای‌ تحقیقات‌ و بررسی های‌ بیشتر صورت پذیرد.

سدهای مخزنی

بسیاری از قدیمی ترین سدهای جهان به منظور کنترل سیلاب احداث گردیده بودند. سدهای مخزنی غالباً چند منظوره بوده و برای اهدافی چون آبیاری، تامین آب شرب، تولید برق، مهار سیلاب و اهداف تفریحی مورد استفاده قرار میگیرند.  هدف یک مخزن مهار سیلاب، ذخیره قسمتی از جریان سیلاب به منظور کاهش حداکثر آن میباشد. در صورتیکه سیلابهای رودخانه دارای خصوصیات فصلی باشند، کارایی مخازن چند منظوره برای کاهش پیک سیلاب به نحو قابل ملاحظه ای افزایش مییابد. در شرایط ایده آل مخزن درست در بالادست منطقه حفاظت شده قرار دارد و بهره برداری از آن به منظور کاهش حداکثر سیلاب به ظرفیت گذردهی ایمن پایین دست صورت میگیرد. سیلاب ذخیره شده با توجه به زمان وقوع آن یا بتدریج رها میشود و یا در صورتیکه پایان فصل سیلاب نزدیک باشد، برای مصارف آبیاری و تولید برق ذخیره میشود. در صورت وجود حوزه میانی بعد از سد و منطقه مورد حفاظت، هدف مدیریت مخزن در جریان سیلاب، جاری شدن حداقل سیلاب در منطقه حفاظت شده خواهد بود که در اینصورت الزاما" سیلاب در محل سد حداقل نخواهد بود. در صورتیکه سیلابهای رودخانه دارای خصوصیات فصلی باشند، کارایی مخازن چند منظوره برای کاهش پیک سیلاب به نحو قابل ملاحظه ای افزایش مییابد. در کشور چین از سال 1950 تا 1990 بیش از 22000 سد بزرگ (50 درصد سدهای بزرگ جهان) و 63000 سد کوچک احداث گردید. یکی از مهمترین اهداف این سدها کاهش پیک سیلابها است. سدهای مخزنی در کشور چین عملکرد بسیار چشمگیری در کاهش قابل ملاحظه پیک سیلابهای بزرگ (تا 1000 ساله) داشته اند در سدهای چند منظوره بعلت تضاد منافع مهار سیلاب با تولید انرژی برقابی و یا ذخیره سازی آب، مدل بهره برداری بهینه بکار گرفته میشود. با این وجود در صورت وجود مدل کارآی، پیش بینی و هشدار سیلاب، دستیابی توام به اهداف مهار سیلاب و تولید بیشتر انرژی برقابی امکان پذیر میباشد و در کشورهای چین و کره به انجام رسیده است. سد برقابی HungLongtan با ظرفیت 150 مگا وات و حجم مخزن 103 م م م در چین واقع شده است. سیلاب طراحی این سد 500 ساله و سیلاب ایمنی آن 5000 ساله می باشد. تراز مخزن را می توان 2 متر کاهش داد در صورتیکه زمان پیش هشدار سیلاب حدود 3 ساعت باشد. در سیلاب 1989، در اثر استفاده از سیستم پیش بینی سیلاب، نه تنها کاهش قابل ملاحظه دبی در پایین دست ممکن گردید بلکه 4 میلیون کیلو وات ساعت برق اضافی تولید گردد. در سیلاب سال 1992 که سیلابی با دوره بازگشت 100 ساله بود، پیک سیلاب از 21332 به 4198 مترمکعب بر ثانیه به میزان 80 درصد کاهش یافت. در زمان سیلاب کلیه توربین ها با ظرفیت کامل کار می کردند. مدل های پیش بینی کارآ میتوانند تضاد منافع مهار سیلاب با تولید انرژی برقابی و یا ذخیره سازی آب را بر طرف نمایند. در صورت وجود مدل کارآی پیش بینی و هشدار سیلاب، دستیابی توام به اهداف مهار سیلاب و تولید بیشتر انرژی برقابی در سدهای مخزنی امکان پذیر میباشد. در یک طرح جامع سیلاب بهگزینی ابعاد سیستم مانند سدهای مخزنی، سیل بندها، کانالهای انحراف سیلاب بر اساس پارمترهای اقتصادی صورت می گیرد.

 

مقدمه ای بر بررسی های ایمن سازی در سدهای قوسی

سدهای قوسی از انواع سدهای با اضافه ظرفیت باربری بالا و خصیصه ی خود انطباقی و برتری نسبت ایمنی به قیمت بهره می برند. هر چه سد قوسی مرتفع تر و بزرگتر باشد، به همان نسبت شرایط زمین شناسی محل سد پیچیده تر بوده و ظرفیت مخزن نیز بزرگ تر خواهد بود. بنابراین، در صورت وقوع هر گونه خرابی در این سدها، اقتصاد ملی متحمل زیان فراوان شده و زندگی و دارایی مردم در معرض خطر قرار خواهد گرفت. در نتیجه، خسارت بالای ناشی از فروریزی سد نشان دهنده ی اهمیت بالایی است که باید به ارزیابی و نظارت بر مسائل امنیتی سد اختصاص داده شود.

درحال حاضر، مهمترین اهداف در بررسی های امنیتی در این زمینه شامل، تئوری مقاومت، تئوری پایداری، تئوری قابلیت اتکاء، تئوری صدمات شکستگی به همراه تحلیل های شبیه سازی عددی، تست مدل ژئوهندسی، ارزیابی و تحلیل بالعکس داده ها و غیره می باشد. با این وجود، این اهداف، دور از اصول تئوریکال علمی و اقبال از سوی چرخه ی مهندسین سد می باشد. این مقاله درباره ی پیشرفت های صورت گرفته در زمینه ی سدهای قوسی و زیان و خسارت ناشی از فروریزی این سدها و خلاصه ای بر تئوری های اصلی موجود و اهداف ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی بوده و نقاط ضعف این تئوری ها و اهداف را تحلیل کرده و مشکلات موجود بر سر راه تحقیقات آینده را مورد اشاره قرار داده و نهایتاً به مسائل و موضوعات حیاتی و نقاط مشکل ساز به عنوان ارزیابی های امنیتی سدهای قوسی می پردازد

مقدمه:

سدهای‌ قوسی‌ گونه‌ای‌ از سدهای‌ امن‌ و اقتصادی‌ می‌باشند. از زمان‌ ساخت‌ اولین‌ سد قوسی‌ در جهان‌ (سد زولا) در فرانسه‌ در سال‌ 1854 و اولین‌ سد قوسی‌ بلند در جهان‌(سد هاور) (به‌ ارتفاع‌ 221 متر و طول‌ تاج‌ 372 متر) در آمریکا در سال 1936، سدهای ‌قوسی‌ به‌ لطف‌ اضافه‌ ظرفیت‌ باربری‌ منحصر بفرد و خصیصه ی خود- تنظیمی، به‌ وفور مورد توجه‌ مهندسین‌ سد در زمینه‌ ساخت‌ سد در سراسر جهان ‌قرار گرفته‌ اند‌. در حال‌ حاضر بیش‌ از نیمی‌ از سدهای‌ عظیم‌ ساخته‌ شده‌ در سراسر جهان‌ با ارتفاعی‌ بیش‌ از 200 متر از نوع‌ سدهای‌ قوسی‌ می‌باشند. در نواحی‌ غربی‌ چین‌ گروهی‌ از سدهای‌ قوسی‌ ممتاز جهان‌ با ارتفاعی‌ بیش‌ از 300 متر در دست‌ ساخت‌ بوده‌ و یا ساخته‌ خواهند شد. سد سازی‌ در تمام‌ کشورهای‌ جهان این‌ موضوع‌ را به‌ اثبات‌ رسانیده‌ است‌، که‌ هر چه‌ سد بلندتر و مرتفع تر باشد، اهمیت‌ اقتصادی‌ و جنبه های‌ امنیتی‌ آن‌ بیشتر خواهد بود. بطور کلی‌، سدهای‌ قوسی‌ با مخازن‌ عظیم مانند سد قوسی‌ مالپاستفرانسه‌، سد قوسی‌ وایونت ایتالیا و غیره ثابت کرده اند که در صورت‌ فروریزی و خرابی، عواقب‌ این‌ مسئله‌ کاملاً جدی‌ بوده‌ و نه‌ تنها اقتصاد ملی‌ را متحمل‌ زیان‌ قابل‌ توجهی‌ می کنند، بلکه‌ جان‌ و مال‌ مردم‌ را شدیداً به‌ خطر خواهند انداخت‌. در سال‌ 1959 سد قوسی‌ مالپاست‌ فرانسه‌ به‌ دلیل‌ لغزش‌ بدنه‌ سد بهمراه‌ لایه ی‌ عمیق ‌سنگی‌ شالوده‌، فرو ریخت‌ که‌ این‌ اتفاق‌ منجر به‌ مرگ‌ 400 نفر و از دست‌ رفتن‌ سدمایه ی اقتصادی‌ هنگفتی‌ گردید. 
بنابراین‌ اهمیت‌ بالایی‌ باید به‌ مسائل‌ امنیتی‌ سدهای ‌قوسی‌ داده‌ شود و بررسی‌های‌ عمیقی‌ باید به‌ سمت‌ تنش‌، تغییر شکل‌ و مکانیزم تخریب در حین‌ بهره‌ برداری‌ از این‌ سدها سوق‌ داده‌ شود و همچنین‌ ارزیابی هایی در ارتباط‌ با ضریب‌ اطمینان‌ سدهای‌ قوسی‌ باید صورت‌ پذیرد. .( به‌ این‌ معنی‌ که‌ فاصله ی بین‌ حالت‌ طراحی‌ شده‌ و حالت‌ تخریبی‌ سد قوسی‌ باید ارزیابی‌ شود). به‌ طور کلی‌ اکثر سدهای‌ قوسی‌ دارای‌ شرایط‌ ژئولوژیکی‌ پیچیده‌، شرایط‌ محیطی ناسازگار، عدم‌ قطعیت‌ فیزیکی‌ (تصادفی)، پارامترهای‌ مکانیکی‌ و غیره‌ می باشند. تمام‌ این‌ فاکتورها باعث‌ عدم‌ قطعیت‌ در تحقیقات‌ صورت‌ گرفته‌ درزمینه ی امنیت سدهای‌ قوسی‌ شده‌ است‌. تمام‌ تئوری ها و اهداف‌ حال‌ حاضر دارای‌ هم نقطه‌ ی ضعف‌ و هم نقطه ی قوت‌ بوده که‌ باید پیشرفت ها و تکمیلات مربوطه‌ به‌ سرعت‌ صورت‌ پذیرد. ‌ ‌

بررسی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ توسط‌ تئوری‌ مقاومت‌
بر طبق‌ تئوری‌ مقاومت‌، خرابی‌ یک‌ سد قوسی‌ به‌ جهت‌ ترک های‌ قوسی‌ ایجاد شده‌ براثر تنش‌های‌ کششی‌ اضافی‌، تسلیم شانه و یا بدنه ی سد بر اثر تنش های‌ فشاری‌ اضافی‌، لغزش‌ بدنه ی صخره‌ای‌ سد در امتداد سازه ی‌ نرم‌ و ضعیف‌ بر اثر تنش های‌ برشی‌ اضافی و... به‌ وقوع‌ می پیوندد. با مقایسه ی‌ مقاومت‌ تحت‌ شرایط‌ محدود شده‌ و اثر بار طراحی‌ می‌توان‌ مشخص‌ نمود، که آیا سازه‌ به‌ مقاومت‌ تخریبی‌ (مقاومت‌ نهایی‌) خود رسیده ‌است‌ یا خیر. در کشورهایی‌ مانند ایالات‌ متحده‌، ژاپن‌، چین‌ و... رسم‌ بر این‌ است‌ که‌ ضریب اطمینان‌ مقاومت‌ کششی‌ و فشاری‌ از طریق‌ آنالیز تنش‌ ـ کرش‌ سد قوسی‌ توسط‌ فرایند تقسیم‌ بار تیر قوسی‌ بدست‌ آمده و سپس‌ ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌ برشی‌ براساس‌ اصل‌ تعادل‌ حد بدنه ی صلب محاسبه‌ شود.

در محاسبات‌ عددی‌ توسط‌ فرآیند المان ‌محدود و...مقیاس‌ مور- کولمب و دراکر ـ پراگر به‌ طور معمول‌ به‌ عنوان‌ میزان‌ تسلیم‌ برای ‌مصالح‌ سنگی‌ خاکی‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرند. در حالی‌ که‌ برای بتن مقیاس‌ پارامتری‌ چهارگانه به‌ طور معمول‌ مورد استفاده‌ قرار می گیرد.

مزایای‌ ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌ عبارت‌ است: از محاسبات‌ ساده‌، قرارگیری‌ بر پایه ی سال‌ها تجربه‌ و فعالیت‌ مهندسین‌ سد، متداول‌ در بین ‌مهندسین‌ و متخصصین‌ سد و همچنین‌ قابلیت‌ انطباق‌ با ضرائب اطمینان‌ مجاز مشخص‌ شده‌ در کشورهای‌ مختلف‌. مشکل‌ این‌ راه‌ حل‌ آن‌ است‌ که‌ نارسایی‌ مقاومت‌ موضعی‌ ممکن‌ نیست‌ باعث‌ تخریب‌ کلی‌ سد قوسی‌ شود و تنها زمانی‌ که‌ سطح‌ تماس‌ لغزش،‌ یک‌ صفحه‌ و یا یک‌ قوس دایروی باشد و از قبل‌ داده‌ شده‌ باشد، می‌توانیم‌ یک‌ نتیجه ی محاسباتی‌ منطقی‌ ازضریب‌ اطمینان‌ تنش‌ برشی‌ بدست‌ آوریم‌. به‌ علاوه روش تئوری‌ مقاومت‌، بدنه‌، شانه و شالوده ی‌ سد را به‌ عنوان‌ یک تسلیم جامع‌ و کلی‌ در نظر نمی‌گیرد. برای‌ کامل کردن‌ فرآیند آنالیز ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌، بسیاری‌ از دانشجویان‌ از جنبه‌های‌ مختلف‌ به‌ تحقیق‌ پرداخته‌اندسان مینگ کووان، ژانگ جینگ جیان و… ضریب اطمینان نقطه ای را بررسی و پیشنهاد کرده‌اند. چنجیان پینگ، وانگ لیانکوی و… تأثیر و طول ترک ها را بر روی‌ تخریب ‌سدهای‌ قوسی‌ مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و یک مقدار بحرانی را برای‌ ترک‌ و طول‌ ترک ها پیشنهاد کرده اند. چن جین، هووانگ وی و… تحلیل هایی‌ را بر روی اندازه‌ سطح‌ ترک‌ خورده‌ انجام‌ داده‌ و فرضیه ی ‌سطح‌ ترک‌ را پیشنهاد کرده‌ و دامنه ی‌ بحرانی‌ را نیز به‌ دست‌ آورده‌اند. تمام‌ تحقیقات‌ و مطالعات‌ فوق‌ الذکر به‌ مفاد آنالیز تئوری‌ مقاومت‌ سدهای‌ قوسی‌اضافه‌ شده‌ است‌. با این‌ وجود قبول‌ و انتخاب‌ این‌ مفاهیم‌ نیازمند مطالعات‌ بیشتری ‌می باشد.

بررسی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ توسط‌ تئوری‌ پایداری
طبق‌ مکانیک‌ سنتی، هیچ‌ گونه‌ مشکل‌ پایداری‌ وجود ندارد، و لغزش‌ سد قوسی‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ فونداسیون‌، ناپایداری‌ شانه های‌ سد، و لغزش بلوک‌ سنگی‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ سازه‌، همگی‌ مرتبط‌ با تخریب‌ مقاومتی‌ می باشند. اما با توجه‌ به ‌تعریف‌ پایداری کینماتیک، هر گونه‌ تغییر در یک‌ حالت‌ و یا یک‌ شیئ‌، یک‌ حرکت‌ به‌ حساب‌ آمده‌ و موضوع‌ پایداری‌ مطرح‌ می‌شود. زمانی‌ که‌ تمام‌ بدنه‌ سد به‌ دلایل‌ مختلف‌ درحالت‌ پایداری‌ محدود شده‌ به‌ سر می‌برد، تنها یک‌ آشفتگی‌ جزئی‌ باعث‌ انحراف‌ سد ازحالت‌ تعادل‌ اولیه‌ خود شده‌ و باعث‌ تخریب‌ غیر قابل‌ بازگشت‌ می‌شود. با توجه‌ به‌ این ‌اصل‌ که‌ زمانی‌ که‌ تخریب‌ کامل‌ سد قوسی‌ اتفاق‌ می‌افتد، حالت‌ سکون‌ سد به‌ حالت قابل‌ حرکت‌ تغییر می‌کند، رن دینگ ون با توجه‌ به‌ منبع مطالعات‌ تغییر حالت ‌سیستم‌، پیشنهاد کرد که‌ تخریب‌ کامل‌ سدهای‌ قوسی‌ ممکن‌ است‌ در ارتباط‌ باپایداری‌ باشد. اما بر خلاف‌ ناپایداری‌ کمانشی، این‌ نوع‌ ناپایداری‌ مربوط‌ به‌ ناپایداری‌ حد نقطه‌ای‌ بوده و شاخص‌ تعیین‌ کننده ی‌ امنیت‌ سد قوسی‌ همان‌ اتکاء سد می باشد. با توجه‌ به‌ تحقیقات‌ صورت‌ گرفته‌ در ارتباط‌ با ناپایداری‌ سد قوسی‌ تا هم‌ اکنون‌هیچگونه‌ پیشرفتی‌ نه‌ بر پایه ی‌ تئوری مکانیکی‌ دقیق‌ حتی‌ به‌ شکلی‌ ساده‌ و عملی‌صورت‌ نگرفته‌ است‌. در حال‌ حاضر، پیشرفت‌هایی‌ در زمینه‌های‌ تحقیقاتی‌ در ارتباط ‌با پایداری‌ کلی‌ سد قوسی‌ به‌ قرار زیر صورت‌ گرفته‌ است‌: روش‌ اضافه‌ بار، ذخیره ی مقاومت‌، روش‌ ترکیبی اضافه‌ بار و ذخیره ی مقاومت و غیره. ‌

ـ روش‌ اضافه‌ بار

طبق‌ این‌ روش‌ با فرض‌ ثابت بودن پارامترهای‌ مقاومت‌ مصالح‌ و تحت‌ عمل‌ ترکیبی‌ بارهای ‌عملی‌ نرمال‌، بار افقی‌ با افزایش‌ حجم‌ مخزن‌ (بالاتر رفتن تراز آب‌) تا آنجا افزایش‌ می‌یابد، که‌ ناپایداری‌ و تخریب‌ سد قوسی‌ واقع‌ شود. ثابت‌ اضافه‌ بار عبارت‌ است‌ از نسبت‌ بار تخریبی‌ به‌ بار قائم‌ (نرمال‌)، ضریب‌ اطمینان‌ اضافه‌ بار غالباً بسیار بالا بوده‌ و می‌تواند به‌ روش‌ مدلسازی‌ ژئومکانیکی‌ و یاشبیه‌ سازی‌ حسابی‌ بدست‌ آید. با این‌ حال‌ در عین‌ فعالیت‌ طبیعی‌ سد قوسی‌ اضافه‌بار بیش‌ از اندازه‌ بسیار غیر محتمل می باشد، بعلاوه، اثر عواملی‌ همچون‌ پی‌ سنگی، خوردگی‌، نشست‌ و قلیایی شدن‌ مصالح‌ سازه‌ای‌ به دلیل وجود آب‌ بر روی‌ مقاومت‌ در نظر گرفته نشده است ‌( الالخصوص‌ ناحیه ی‌ ضعیف‌ پی‌ سنگی ‌).بهر حال‌، خطر واقعی‌ به‌ خاطرتشدید بار نمی باشد، بلکه‌ بخاطر کافی نبودن مقاومت‌ مصالح‌ می باشد.

ـ روش‌ ذخیره ی مقاومت‌
بر طبق‌ این‌ روش‌، تحت‌ شرایط‌ عدم‌ تغییر بارعمودی‌، مقاومت‌ بدنه‌ سد و پی‌ سنگی به تدریج‌ کاهش‌ می‌یابد، تا زمانی‌ که‌ ناپایداری‌ و تخریب‌ سد قوسی‌ وقوع‌ یابد و ضریب ذخیره ی‌ مقاومت عبارت‌ است‌ از تعداد دفعات‌ کاهش‌ نیمه‌. با این‌ حال‌، در این روش به‌ تعدادی مدل نیاز است‌. به‌ طور کلی‌ این‌ آزمایش‌ بر طبق‌ اصل‌ تعادل‌ انجام ‌می‌شود، بدین‌ معنا که‌ به‌ جای‌ ثابت‌ نگه داشتن‌ بار خارجی‌ و کاهش‌ تدریجی‌ مقاومت‌ مصالح‌، مقاومت‌ مصالح‌ ثابت‌ نگه‌ داشته‌ می‌شود وهمزمان‌ بار خارجی‌ و بار مرده ی‌ خود سد افزایش‌ می‌یابد، تا آنجا که‌ تخریب‌ صورت‌ پذیرد. برای‌ آزمایش‌ به‌ روش‌ ذخیره‌ ی مقاومت‌ معادل،‌ مشکل‌ اساسی‌ که‌ همزمان‌ بودن‌ افزایش‌ بار خارجی‌ پی‌ سنگی‌ و بدنه ی‌ سد می باشد باید حل‌ گردد
گو چونماو، گونگ ژاوزیاگ و… بر طبق‌ اصل‌ ارضاء تشابه‌ مدل‌ فیزیکی‌ و با استفاده‌ از دستگاه گریز ازمرکز* بعنوان‌ دستگاه‌ بارگذاری‌ و جایگزین‌ کردن‌ میدان‌ ثقلی با میدان‌ نیروی‌ گریز از مرکز‌، متوجه ی‌ افزایش‌ همزمان‌ بار خارجی‌ پی‌ سنگی‌ و بدنه‌ سد شدند و آزمایش‌ به روش ذخیره ی مقاومت معادل‌ را بر روی‌ یک‌ مدل‌ انجام‌ دادند. نتیجه‌ آزمایش‌ نشان‌ داد که‌ گرایش‌ بزرگی‌ تنش‌ و بزرگی‌ تنش های‌ کششی‌ و فشاری به‌ طور اساسی‌ به‌ سمت‌ قانون‌ عمومی‌ می باشد. برای‌ انجام‌ آزمایش‌ به‌ روش‌ ذخیره ی مقاومت‌ بر روی‌ یک‌ نمونه‌، نیاز به‌ ایجاد مصالح‌ جدیدی‌ می باشد که‌ بتواند تغییرتدریجی‌ مقاومت‌ برشی‌ پی‌ سد، سطح نرم‌ و ضعیف‌ سازه‌ بر روی‌ پی‌ سنگی‌ را آشکار ساخته‌ و همچنین‌ تکنیک های‌ آزمایش‌ را پاسخ‌ گو باشد.
لو جینچی، لی چاووگو و... بعد از سالها بررسی “ مصالح با تغییرات مشابه دما“ را توسعه‌ داده اند که‌ برای‌ مدلسازی‌ گسل های‌ بین‌ لایه‌ای‌ و بدنه‌ های صخره ای‌ قابل‌ استفاده می‌باشد. این‌ مصالح‌ از بلنک فیکس*، روغن‌ موتور، مصالح‌ و مخلوطهای حل‌ شدنی‌ پلیمری که‌ به‌ میزان‌ معینی‌ با هم‌ ترکیب‌ شده‌اند، ساخته‌ شده‌ است‌. در حین‌ آزمایش‌ با افزایش‌ دما، مقاومت‌ مصالح‌ بتدریج‌ کاهش‌ می‌یابد. با وجود اینکه‌ ضریب‌ ذخیره ی‌ مقاومت‌ یک‌ تصویر واضح را ارائه‌ می کند، اما علت‌ اصلی تخریب‌ سد قوسی‌ نمی‌باشد. بنابراین‌ کاهش‌ مقاومت به‌ نسبت‌ نامساوی‌ منطقی تر می باشد و فرآیند تضمین‌ برابراغلب‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرد.

ـ روش‌ ترکیبی‌
تخریب‌ یک‌ سد قوسی‌ تنها به‌ دلیل‌ اضافه‌ بار و یا کاهش‌ مقاومت‌ مصالح‌ نمی باشد، بلکه‌ به‌ دلیل‌ اثر توامان‌ دو فاکتور مذکور است‌. بر طبق‌ روش‌ ترکیبی‌، با ترکیب کردن اضافه‌ بار با ذخیره‌ مقاومت،‌ زمانی‌ که‌ سد قوسی‌ به‌ یک‌ ضریب‌ اضافه‌ بار مشخصه می رسد، مقاومت‌ باید به‌ اندازه ی ان مرتبه‌ کاهش‌ داشته‌ شود، که‌ باعث‌ تخریب‌ سد قوسی‌ می شود
روش‌ ترکیبی‌ از لحاظ‌ تئوری‌ معقول‌ می باشد، اما عملکرد واقعی‌ نسبتاً کامل‌ شده می باشد. خصوصاً هیچ‌ گونه‌ استاندارد استواری‌ در ارتباط‌ با اینکه‌ تا چه‌ اندازه‌ باید اضافه‌ بار ‌ایجاد شود، قبل‌ از اینکه‌ مقاومت‌ مصالح‌ کاهش‌ پیدا کند، وجود ندارد. در حال‌ حاضر، مطالعه ی کلی تخریب‌ ناپایداری‌‌، تنها توسط‌ آزمایش‌های‌ مدل هندسی ‌صورت‌ می پذیرد و موفقیت‌هایی‌ در شبیه‌ سازی‌ کامپیوتری و محاسبات‌ عددی‌ روند خرابی‌ سدهای‌ قوسی‌ صورت‌ پذیرفته‌ است.

کاربرد تحلیل‌ پایداری سدهای‌ قوسی‌ در ارزیابی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی
همانطور که‌ درجهان‌ مادی‌ به‌ طور چشمگیری‌ دیده‌ می‌شود، تصادفی‌ بودن‌، احتمال‌ وقوع‌ یک‌ پدیده‌ در یک‌ حالت‌ خاص‌ را منعکس‌ می‌کند. در مورد سدهای‌ قوسی‌ این‌ موضوع‌ درعدم قطعیت‌ در ارتباط با خصوصیات‌ مصالح‌ و بارگذاری‌ خارجی‌ دیده‌ می‌شود. تحلیل پایداری طبق‌ تئوری‌ احتمال‌ و آمار ریاضیاتی‌، روش‌ منطقی تر و پیشرفته تری‌ را درارزیابی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ ارائه‌ می کند. تحلیل پایداری در زمینه ی احتمال‌ به ما پاسخ‌ می دهد، بدین‌ معنا که‌ اعتبار عملکرد نرمال‌ سد قوسی‌ تحت‌ شرایط‌ کاربری‌ خاص‌ و محیط‌ اطراف‌ در طول‌ عمر سازه‌ تحت‌ مطالعه‌ قرار می گیرد. 
گو هوایژی، چن زوپینگ، لیو نینگ و… با فرض تصادفی‌ بودن‌ بارگذاری‌ (شامل‌ تغییرات‌ درجه‌ حرارت‌) و پارامترهای‌ مصالح‌، بررسی‌های‌ خود را به‌ سوی تغییرات‌ زمانی‌ سد قوسی‌ بتنی‌ و تودة‌ سنگی‌ شانه‌ سد معطوف کرده‌اند. وانگ سیجینگ، هوانگ ژیکوان و… اثر احتمال‌ ناپایداری‌ توده‌ سنگی‌ و تغییر پذیری پارامتر مکانیکی‌ بر روی‌ سازه‌ را تحت‌ مطالعه‌ قرار داده‌اند. لیان جیجان، یانگ لینگ کیانگ و… با در نظر گرفتن‌ بارگذاری‌ و پارامتر مصالح‌ به‌عنوان‌ متغیرهای‌ تصادفی‌ و با کمک‌ المان‌ محدود تصادفی‌ توزیع‌ شاخص پایداری سد قوسی‌ را بررسی‌ کرده اند. با وجود اینکه‌ تئوری های‌ پایداری، کاربردهای‌ نسبتاً گسترده‌ای‌ را در آنالیز ایمنی ‌سدهای‌ قوسی‌ پیدا کرده است، اما تنها در پایداری نقطه‌ای‌ قابل استفاده می باشند. تلاش های‌ بیشتری‌ در جهت‌ شناسایی‌ طرح‌ مهندسی‌ بر پایه‌ ی آنالیز پایداری سیستماتیک‌ باید صورت‌ پذیرد، مخصوصاً برای‌ بررسی‌ و حل‌ یک‌ سری‌ از مشکلات تکنیکی‌ و تئوریکال‌ مانند روش‌ آنالیز پایداری سیستماتیک‌، تکنیک‌ آنالیز شبکه ی احتمال‌ کاربردی‌، سیستم تصمیم گیری‌‌، پارامترهای‌ آماری قانون توزیع‌ و غیره.

تئوریهای‌ دیگری‌ در زمینه ی ارزیابی‌ ایمنی‌ سد قوسی‌
عده‌ای‌ از پژوهشگران‌ معتقدند که‌ تخریب‌ یک‌ سد و توده‌ ی سنگی‌ به‌ دلیل‌ گسترش‌ مستمر ترک‌های‌ ایجاد شده‌ بر اثر تجمع‌ دائمی‌ آسیب اولیه‌ می‌باشد و بنابراین فرآیندهای‌ مکانیک‌ آسیب‌ و مکانیک‌ شکست‌ را می توان‌ برای‌ مطالعه ی‌ تخریب‌ سدهای قوسی‌ انطباق‌ داد. هوانگ یون و دیگران‌ پایداری‌ و تمایل‌ گسترش‌ ترک‌های ‌پاشنه ی‌ سد در طرف‌ بالا دست‌ سدهای‌ قوسی‌ را به‌ کمک‌ فرآیند المان‌ شکست‌ سه بعدی‌ و تئوری فاکتور تراکم‌ انرژی‌ کرنش‌ حداقل‌ مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و متوجه شده اند که‌ شکافتن‌ بر اثر آب‌، فاکتور اصلی‌ در جهت‌ انتشار ترک های ابتدایی می باشد. پژوهشگران‌ دیگر به‌ سد قوسی‌ به‌ عنوان‌ یک‌ سیستم‌ دینامیکی‌ توجه‌ کرده و خرابی‌ را ازنقطه‌ نظر تغییر شکل‌ غیر خطی‌ مورد بررسی‌ قرار داده‌اند. زمانی‌ که تخریب‌ تجمعی‌ وتغییر شکل‌ سیستم‌ سد قوسی‌ از بی‌نظمی‌ به‌ انتظام‌ گسترش‌ می‌یابد، و منحنی‌ تغییرشکل‌ سیستم‌ از روال‌ مساوی‌ و خطی‌ به‌ شتاب‌ و غیر خطی‌ گسترش‌ می‌یابد، خرابی کلی در حال‌ صورت‌ پذیرفتن‌ می باشد. طبق‌ بررسی های‌ صورت‌ گرفته‌ در زمینه ی‌ علل‌ خطاهای‌ صورت‌ گرفته‌ در سد دو قوسی "کن" واقع‌ در اتریش‌، لومباردی متخصص‌ و مهندس‌ سد سوییسی، نظریه ی ضریب‌ لاغری سدها را در سال‌ 1986 بیان‌ و منحنی لومباردی* را ارائه‌ کرد، که‌ این‌ منحنی‌ یک‌ خط‌ صاف‌ می باشد که‌ تنها بستگی‌ به‌ ارتفاع‌ سد دارد.رن کویینگ ون و دیگران‌ شکل‌ و علل‌ ایجاد این‌ منحنی آسیب را به‌ کمک‌ تئوری پایداری کمانشی و مقاومت‌ بدنة‌ سد مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و پیشنهاد کردند که‌ منحنی لومباردی به‌ دو دسته‌ تقسیم‌ شود: دسته‌ اول هذلولی‌هایی‌ با در نظر گرفتن‌ مقاومت‌ بتن‌ بدنه‌ سد به‌ عنوان‌ پارامترمی باشند، که‌ بستگی‌ به‌ ارتفاع‌ سد و مقاومت‌ بتن‌ بدنه‌ سد دارند، دسته‌ دوم منحنی های توانی می باشند، که‌ بستگی‌ به‌ کمانش‌ بدنه ی‌ سد دارند، به‌ این‌ معنا که‌ بستگی به مدول الاستیسیته ی بتن‌ بدنة‌ سد، ارتفاع‌ سد و... دارند. ‌

نتیجه گیری و پیش بینی ها

خصوصیاتی‌ از قبیل‌ ذخیره ی سرمایه‌ گذاری‌، ظرفیت‌ باربری‌ و ایمنی‌ بالا، باعث شده‌ است‌ که‌ سدهای‌ قوسی‌، مخصوصاً سدهای‌ بلند قوسی‌ مورد توجه‌ تمام‌ کشورهای جهان‌ قرار گیرند. سدهای‌ قوسی‌ به‌ طور فزاینده‌ای‌ بلندتر ساخته‌ می شوند و شالوده ها نیز به‌ طورفزاینده‌ای‌ پیچیده تر می شوند. شرایط‌ ژئولوژیکی پیچیده‌ و متغیر، به‌ همراه‌ تلفات سنگین‌ در صورت‌ تخریب‌ سدهای‌ قوسی،‌ دانشمندان‌ را بر آن‌ داشته‌ تا به‌ بررسی‌ وحل‌ مشکلات‌ تکنیکی‌ ساخت سدهای‌ قوسی‌ بپردازند. شکافتن‌ و تسلیم‌ شدن‌ به دلیل‌ تنش‌ موضعی بیش‌ از حد پاسخ‌ طبیعی‌ هر سد قوسی می باشد. بی‌ شک‌ قبل‌ از تخریب‌ سد قوسی‌، یک‌ فرآیند شکافت‌ و تسلیم‌ بوجود می‌آید و درطی‌ این‌ فرآیند پتانسیل‌ سد قوسی‌ پایدار مانده‌ و بنابراین‌ کارکرد ایمن‌ ادامه‌ می‌یابد. بنابراین‌ بررسی‌ عملکرد و مکانیزم‌ سدهای‌ قوسی‌ در طی‌ فرآیندی‌ که‌ از تسلیم موضعی مقاومت شروع و تا تخریب‌ کامل‌ سد به‌ طول‌ می انجامد، بسیار لازم‌ و ضروری است‌. در بعضی‌ کشورها مانند چین‌ معتقدند که‌ تئوری‌ پایداری سازه‌ باید در طراحی‌ سدهای قوسی‌ استفاده‌ شود. با این‌ وجود، در ارزیابی‌ حال‌ حاضر، پایداری سدهای‌ قوسی به‌ کمک تئوری‌ پایداری، توابع و‌ عملکردهای‌ انتخاب‌ شده ی بیشتر بر اساس‌ خصوصیات‌ تخریبی مقاومت‌ سدهای‌ قوسی‌ بوده و آنچه‌ در حال‌ حاضر در حال بررسی‌ می باشد، همچنان پایداری موضعی است‌. یکی‌ از مباحث‌ عمده‌ در مطالعات‌ آینده‌ چگونگی‌ انتخاب‌ متغیرهای‌ تصادفی‌ به‌ گونه‌ای‌ است که منعکس کننده ی حالت‌ سیستم‌ سد قوسی‌ به‌ عنوان‌ متغیرهای‌ اصلی‌ برای‌ آنالیز پایداری کلی‌ سدهای‌ قوسی‌ باشد. با وجود اینکه ‌موفقیت‌های‌ چشمگیری‌ در زمینه ی‌ بررسی پایداری‌ لغزشی‌ سدهای‌ قوسی‌ در طول سطح‌ تماس‌ شالوده‌ و همچنین‌ در زمینه ی ناپایداری‌ بدنه ی سنگی‌ شانه‌ ی سد به‌ کمک تئوری‌ پایداری‌ جنبشی‌ صورت‌ پذیرفته‌ است‌، اما اجزاء یک‌ سد قوسی‌ شامل‌ بدنه‌ وشانه‌ سد و شالوده ی سنگی و تغییر شکل هایشان‌ بر روی‌ هم‌ اثر متقابل‌ گذاشته‌ وجدا نشدنی‌ می باشند. بنابراین‌ در نظر گرفتن‌ بدنه‌ و شانه ی سد و شالوده ی سنگی‌ به‌ عنوان ‌یک‌ مجموعه ی واحد جهت‌ بررسی‌ مکانیزم‌ خرابی‌ سدهای‌ قوسی‌ ارزش‌ بررسی‌ را داشته‌ و یک‌ معیار ناپایداری‌ کلی‌ را بدست‌ داده‌ وایمنی‌ کل‌ سد را مشخص‌ می سازد. بدنه‌ سدهای‌ قوسی‌ و مصالح‌ فونداسیون‌ که‌ اغلب‌ بتنی‌، سنگی‌ و خاکی‌ می‌باشند جزء مصالح‌ با کشش‌ پایین‌ و یا غیر کششی‌ می‌باشند. در حال‌ حاضر، معیارهای‌ تسلیم‌ مور ـ کولمب‌ و دراکر ـ پراگر و معیار چهار پارامتری‌ به‌ طور معمول‌ مورد پذیرش‌ مصالحی‌ مانند مصالح‌ سنگی‌ ـ خاکی‌ و بتنی‌ می‌باشد. تفاوت‌ عمده‌ای‌ بین‌ نسبت های‌ تنش‌ ـ کرنش‌ اندازه گیری‌ شده‌ سدهای‌ قوسی‌ و روابط‌ مذکور وجود دارد. از لحاظ‌ اقتصادی‌ این‌ موضوع‌ عملی‌ نمی باشد که‌ به‌ طورنامحدودی‌ نقاط‌ اندازه گیری‌ شالوده‌ سد را برای‌ بررسی‌ مدل‌ ساختمانی‌ مصالح افزایش‌ دهیم. در عوض‌، بسیار واقع‌ بینانه‌ و منطقی‌ است‌ که‌ یک‌ مدل‌ ساختمانی ازمصالح‌ بر اساس‌ اطلاعات‌ اندازه گیری‌ شده‌ صریح‌ به‌ کمک‌ فرآیند آنالیز معکوس‌ و یا تکنیک‌ تطبیق‌ شبکه ی عصبی‌ بدست‌ آوریم‌. به‌ لطف‌ خصوصیاتی‌ مانند مخارج‌ پایین آزمایش‌ کردن‌، غیر تخریبی‌ بودن‌ و... تکنولوژی‌ اندازه گیری‌ مایکروویو و تکنولوژی بررسی‌ لیزری، در ارزیابی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ کاربردهای‌ وسیعی‌ را پیدا کرده‌اند.

اطلاعات‌ نشان‌ دهنده ی‌ آن‌ است‌ که‌ کاربری‌ بیش‌ از30 درصد از سدهای‌ قوسی متناقض‌ با کاربری های‌ پیش‌ بینی‌ شده‌ توسط‌ الگوهای‌ طراحی‌ است‌. در حین مطالعه ی‌ ایمنی طراحی‌ سدهای‌ قوسی‌، لازم‌ است‌ که‌ بررسی‌ها را معطوف‌ به‌ ایمنی کارکرد واقعی‌ سدهای‌ قوسی‌ کنیم. 

‌برای‌ جمع‌ بندی‌، بررسی‌های‌ صورت‌ گرفته‌ در زمینة‌ ایمنی‌ کلی‌ سدهای‌ قوسی‌ ازبلوغ‌ نهایی‌ خود به‌ دور بوده و تا زمان‌ حاضر شاهد کمبود روش های‌ عملی‌ که‌ بر اساس تئوری های‌ علمی‌ و اقبال‌ از سوی‌ چرخه‌ مهندسین‌ سد باشد می باشیم‌.  انتظار می رود تا همکاری های‌ بیشتری‌ در محیط های‌ دانشگاهی‌ و چرخه ی مهندسین سد برای‌ تحقیقات‌ و بررسی های‌ بیشتر صورت پذیرد.

سد لار

سد لار در 75 کیلومتری شمال شرقی تهران و در نزدیکی پلور در محل تلاقی دو رودخانه لار و دلیچای در دامنه کوه دماوند ساخته شده است. سد لار که به منظور تامین بخشی از آب شهر تهران احداث شد، از نوع خاکی با حجم عملیات خاکی ‌21 میلیون مترمکعب به طول تاج 2500 متر و ارتفاع 105 متر میباشد. در طراحی هدف بر این بود که آب ذخیره شده در مخزن این سد به وسیله تونلی به طول تقریبی 20 کیلومتر و قطر 3 متر تا سه کیلومتری دریاچه سد لتیان انتقال یافته و پس از برق گیری در دو نیروگاه کلان و لوارک جهت تغذیه سد لتیان ازطریق رودخانه به این دریاچه بریزد. این سد توسط یک مشاور انگلیسى و پیمانکار ایتالیایى طراحی و ساخته شد.

با وجود آنکه در سال 60 به مرحله آبگیرى رسید و در نهایت درسال 63 بهره بردارى از آن آغاز شد اما هنوز این سد به بهره برداری کامل نرسیده و هیچگاه هم نخواهد رسید. این سد بدلیل اشتباهات صورت گرفته در مراحل شناسایی و طراحی دچار آبگذری بوده و در مواقع پرآبى در هر ثانیه 12 متر مکعب فرار آب داشته و ذخیره آب خود را از دست مى دهد.
تکیه گاه سمت راست این سد و بخش عمده ای از دیواره سمت راست مخزن آن از سنگ آهک هایی تشکیل شده که تقریبا حالت افقی داشته و شدیدا خرد شده و درز و شکاف هایی حتی به اندازه نیم متر دارند، غاری نیز به ابعاد بسیار بزرگ در این قسمت وجود دارد که مرحله شناسایی مشاهده نشده بود.
در مراحل حفاری های ژئوتکنیک، طراحی و اجرای سد مواردی در ارتباط با بحرانی بودن وضعیت دیواره مخزن در مجاورت تکیه گاه سمت راست دیده شد که متاسفانه توجه چندانی به آن نشد. برخی از این موارد عبارتند از:

1- سنگ آهک سازند لار دارای شکستگی فراوان و حالت کارستی بوده که در نقاط دیگر قبلا مشاهده شده بود. علاوه بر آن در محل سد نشانه های بارزی از توپوگرافی کارستی رویت شد و حتی یک زمین شناس لهستانی احتمال مشکل آفرینی و آبگذریراپیش بینی کرده بود.

پس از اتمام ساخت سد، در سال 1362 یکی از کارکنان متوجه میشود که در دیواره سمت راست آب به صورت آبشار مانند و با صدایی زیاد به داخل یک غار زیرزمینی میریزد، این غار تا 18 متری دنبال شد و به شکافی رسید که تا اعماق بیشتری امتداد داشت، از سویی دیگر پس از آبگیری دریاچه دبی چشمه های پایین دست سد به میزان بسیار زیادی افزایش یافت. 3- در زمان حفر شفت عمودی تونل انتقال آب غاری مشاهده شد که از رس و لای پر شده بود. 5- وجود چشمه های متعددی در پایین دست سد و پایین بودن سطح آب زیر زمینی در محدوده رودخانه دلیل عمده ای برای نامناسب بودن محل برای احداث سد بود اما توجیه شد که با آغاز آبگیری و حمل رسوب به دریاچه مسیر جریان آب زیرزمینی به تدریج مسدود خواهد شد در حالیکه کلا رودخانه لار رسوب چندانی ندارد. 2- در زمان آتشکاری های مربوط به عملیات اکتشافی در ساحل راست، بعضی مواقع سنگ ها فرو می نشستند که این مسئله وجود غار یا حفره های بزرگی را به اثبات میرساند. 4- در زمان تزریق سیمان برای آب بندی در سمت راست تکیه گاه، در برخی از پیزومترها جریان هوا دیده شد که میتوانست دلیلی برای وجود حفره های زیرزمینی باشد.

به دنبال بروز این مشکلات آبگیری سد کاملا ناموفق بود و هیچگاه ارتفاع سطح آب دریاچه به محل تونل انتقال به سد لتیان نرسید و امکان انتقال آب به صورت ثقلی میسر نشد. برای حل مشکلات عدیده این سد تمهیدات زیادی اندیشیده شد و در نهایت عملیات اجرایی برای مسدود کردن غار اصلی انجام گرفت که پس اتمام عملیات، تغییر محسوسی در ارتفاع آب دریاچه داده نشد. در سایر قسمت های سمت راست در سطحی به میزان 5000 متر مربع عملیات تزریق سیمان در عمق درزها انجام شد که متاسفانه تا سالهای اخیر هم ادامه یافت و به نتیجه قابل قبولی نرسید. (در جایی خوانده بودم که حدود 200 میلیون دلار تنها برای عملیات تزریق هزینه شده است.) با بررسی های صورت گرفته معابر کارستی و حفره های مختلفی تا دهها متر پایین تر از غار و تا اعماق چند صد متری کشف شد و هیچ نتیجه ای دال بر وجود لایه های نفوذ ناپذیر در اعماق دریاچه بدست نیامد.

به دلیل نیاز تهران به منابع آب بیشتر نهایتا طرح انتقال آب از کف دریاچه سد لار به طریق پمپاژ مطرح شد و اخیرا به بهره برداری رسید. سد و تونلی که برای انتقال آب بصورت ثقلی طراحی شده بود، در نهایت با احداث تونلی دیگر و پمپاژ، درصد ناچیزی از آب برآورد شده را به شهر تشنه تهران میرساند. پس از 30 سال صرف هزینه، وقت، نیروی انسانی و ... 

البته نباید کتمان کرد که این سد با تمامى مشکلات موجود، نقش موثرى در کنترل بحران آب سال های اخیر تهران داشته است.

تاریخچه هیدرولوژی و کلیات هیدرولوژی ایران

تاریخچه
آب ماده ای است که حیات بدون آن میسر نیست. بشر در دوره نو سنگی سعی در مهار آب داشته است و بر روی الواحی که از  4  هزار سال قبل از میلاد از سومری ها باقی مانده است سنگ نوشته هائی با این مضمون موجود است. در دین یهود اشاره شده است که حضرت موسی در  1400  سال قبل از میلاد مسیح با عصای سحرآمیز خود چشمه ای در دل کویر پدید آورد.

این موضوع بر اهمیت آب در زمانهای گذشته صحه می گذارد، به نحوی که تمدنهای بزرگ در کنار  رودهای بزرگ ظاهر شده اند.استخراج آبهای زیرزمینی سابقه ای طولانی در کشورهای مختلف چون چین (حفر چاهی تا عمق  1500  متر بوسیله دسته های نی) ، مصر (چاه یوسف با عمق تقریبی  100  متر  3000  سال قدمت دارد) و ایران باستان دارد.  منوچهر پادشاه ایرانی حدود  3400  سال پیش دستور داد تا حفر کاریز (قنات ) را به برزگران بیاموزند.  پیوند دادن لوله های چاه و انتقال ثقلی آب زیرزمینی کاری طاقت فرسا بوده که ایرانیان سرآمد آن بوده اند. کهن ترین قناتی که آثاری از آن باقی مانده است در شمال ایران پیدا شده است. این قنات همزمان با ورود آریائی ها حفر گردیده است. عمر قنات گناباد که مادرچاه آن  300  متر عمق دارد را  2500  سال برآورد کرده اند.امپراطوری ایران تا دوره طولانی از لحاظ قدرت در دنیا بیمانند بود و این  نه فقط به لحاظ نظامی بلکه فنآوری سرآمد سپاه ایران  بود.  در تاریخ آمده است که کورش بزرگ پس از گرفتن سرزمین سوریه در آسیای صغیر به بابل که همچون دژی مستحکم بود حمله کرد.  دیده بانان بابلی وقتی ایرانیان  را در حال حفر کانال دیدند به آنان ریشخند زدند تا اینکه سپاه ایران با انحراف آب رودخانه و پائین افتادن سطح آب فرات از رود گذشتند و وارد بابل شدند.  پس از کورش پسرش کمبوجیه به فکر حفر کانال سوئژ افتاد ولی به دلیل اوضاع نابسامان سیاسی در نقاط دیگر کشور مجبور به ترک مصر شد تا اینکه پادشاه دیگر ایران داریوش، کانالی حفر کرد و رود نیل را به دریای سرخ پیوند داد تا کشتی های جنگی ایران از دریای مدیترانه وارد رود نیل شوند. خشایار شاه پسر داریوش در  480  سال قبل از میلاد با سپاه بزرگی از کشتی های جنگی به یونان حمله کرد و با حفر کانال بزرگ خشایار شاه که عرضی نزدیک به  45  متر داشت لشکریان خود را به جای عبور از دریای اژه از آن عبور داد.
مک لوئی  (1984) اظهار می کند که ایرانیان نخستین مردمی بودند که با ساختن "چرخ آبی" آب رودخانه ها را به زمین های زراعی پائین تر و بالاتر منتقل کنند. اهمیت آب در ایران باستان آنچنان زیاد بود که برخی رودخانه ها با نام رودخانه های شاهنشاهی شناخته می شد و برای شروع آبگیری از آنها الزاماٌ می بایست فرستاده فرمانروا حضور داشته باشد و  مردم می بایست آب بهای استفاده از رودخانه را به خزانه واریز می کردند.در کتب و آثار به جامانده از دانشمندان قدیمی ایران بطور مفصل به بحث شناخت و اهمیت آب پرداخته شده است.  ابوبکر محمدبن الحسن الکرجی دانشمند ایرانی بود که بیش از  1000  کتابی بنام "استخراج آبهای پنهانی" نگاشت و جالب اینجاست که ایشان در آن زمان سیکل هیدرولوژیکی را تشریح می نمایند. خواجه نظام الملک در کتاب سیاست نامه خود موضوع توزیع عادلانه آب را امری حیاتی بر می شمرد و عدول از آن را باعث تباهی مملکت می داند.  ایرانیان تجارب خود در صنعت آب را به مردم دیگر منتقل می کردند، آنچنانکه نقل است سلمان فارسی با  اندیشه حفر خندق مانع از نفوذ لشکر قریش شد.

کلیات هیدرولوژی ایران

در یک ویژه نامه ترویجی آب و امنیت غذائی (وزارت جهاد کشاورزی، 1381) به نقل ازگزارش صندوق جمعیت ملل متحد آمده است که طی  70  سال گذشته جمعیت جهان  3  برابر و مصرف آب در جهان  6  برابر شده است. سالیانه به جمعیت جهان  75  میلیون نفر افزوده می شود و پیش بینی می شود که جمعیت کشورهای توسعه نیافته و کم توسعه یافته طی  50  سال آتی نیز از رشدی  300  درصدی فراتر رود. پیش بینی های خوش بینانه تا سال  2050  میلادی جمعیت جهان را7.9  میلیارد نفر برآورد نموده اند، این در حالی است که  برخی پیشگوئی ها خبر از جمعیت  10.9  میلیار نفری در جهان دارند. نظریه ای بینابین این رقم را  9.3میلیارد نفر برآوردمی کند. همان منبع اضافه می نماید که در سال  1381  جمعیت ایران نیز از مرز  70  میلیون فراتر رفت. با در نظر گرفتن اینکه متوسط بارش سالیانه در ایران چیزی حدود یک سوم میزان جهانی آن است (مهدوی  1378)؛ می توان گفت مبحث آب توجه ویژه ای را می طلبد. (قابل ذکر است که همین مقدار ناچیز بارندگی نیز از توزیع مکانی یکسانی برخوردار نمیباشد بطوریکه در  28  درصد از سطح کشور مقدار بارش متوسط سالانه کمتر از  100  میلی متر بوده واین مقدار در96  درصد از سطح کشور از  200  میلی مترنیز کمترمی باشد). اقلیم فراخشک در  15  استان کشور ، در  7  استان و در  10  استان اقلیم غالب است، بنابراین مسئله بالا بودن تبخیر و تعرق نیز محدودیتی مضاعف محسوب می شود. با آنکه کشور ایران حدود  1.1  درصد از خشکی های جهان را به خود اختصاص داده است صرفا  0.34  درصد  از آبهای جهان را در اختیار دارد. مسئله ریزشی فصلی این بارش و پارکندگی نامنظم آن هم خود مبحث جداگانه ای است. آمارمطالعات وزارت نیرو میانگین حجم بارندگی در ایران را سالانه  400  میلیارد متر مکعب برآورد نموده است که از این میزان  310  میلیارد متر مکعب درسطح  870  هزار کیلومتر مربع از حوزه های آبخیز کوهستانی و90  میلیار متر مکعب در سطح  778کیلومتر مربع مناطق دشتی می باشد. در مناطق کوهستانی در اثر تبخیر و تعرق  بطور متوسط هرساله  200  میلیارد متر مکعب ودر مناطق دشتی  84  میلیارد متر مکعب آب از دسترس خارج می شودکه جمعا  71  درصد از حجم بارش را شامل می شود. از حجم باقیمانده نیز  59  میلیارد متر مکعب مناطق کوهستانی و  2  میلیارد متر مکعب در مناطق دشتی نفوذ می نماید. حجم آب باقیمانده نیز  51  میلیارد متر مکعب در مناطق کوهستانی و  4  در مناطق دشتی به شکل رواناب ظاهر می شود.حجم آبهای زیر زمینی کشور در حدود  35  میلیار متر مکعب برآورد گردیده است که حدود  30  میلیارد مترمکعب آن مربوط به مخازن آبرفتی و حدود  5  میلیارد متر مکعب برآود شده است. با فرض قابلیت بهربرداری از  60  درصد این مخازن امکان تا حدود  80  میلیارد متر مکعب وجود خواهد داشت. بخش کشاورزی با اختصاص  88.88  درصد، آب شرب با اختصاص  6.67  درصد  و بخشصنعت با  4.45  درصد مهمترین مصارف  آب در ایران می باشند

حوزه های آب خیز کشور ایران :

حوزه آبخیز  دریای خزر

این حوزه آبخیز که مساحت آن به  173،300  کیلومتر مربع می‌رسد، دارای شیب زیاد بوده و بیشترین اختلاف ارتفاع حوزه آبخیز‌های کشور را که بالغ بر  5500  متر است، به خود اختصاص داده است. در این محدوده سیزده رودخانه با مساحت حوزه آبخیز بیش از هزار کلیومتر مربع وجود دارد که رودخانه‌های ارس، سفیدرود، هراز و اترک از نظر وسعت حوزه آبخیز و ویژگیهای اقلیمی و تداوم آبدهی متفاوت از حوزه دیگر می باشند. رودهای فوق  دارای حوزه آبخیز‌های کوهستانی وسیعی  هستند و پوشش گیاهی غالب آنها جنگلی است.

حوزه  خلیج فارس و دریای عمان

این حوزه آبخیز با مساحت  437،150  کیلومتر مربع یکی از پهناورترین حوزه آبخیز‌های ایران محسوب می‌گردد و رودخانه‌های غرب، جنوب غربی و جنوب زیرحوزه های  سرچشمه گرفته از کوههای زاگرس و بشاگرد و بلوچستان را در بر می‌گیرد.  جمعاً  29  رودخانه با مساحت  بیش از  1000  کیلومتر مربع در این زیرحوزه  وجود دارد که یا به درون کشور عراق جریان می‌یابند و پس از پیوستن به رودخانة دجله به خلیج فارس می‌ریزند و یا بطور مستقیم به خلیج مزبور و یا دریایعمان وارد می‌گردند. برخی ازبزگترین رودخانه‌های این حوزه آبخیز به ترتیب از شمال تا جنوب خاوری عبارتند از: سیروان، کرخه، کارون، جراحی، زهره، هله، موند، کل، میناب و سرباز.
در باب اهمیت این زیرحوزه فقط به این نکته بسنده می شود که رودهای دشت خوزستان به تنهائی  30  درصد منابع آب کشور را دارا می باشند.

حوزه آبخیز دریاچه ارومیه

مساحت این حوزه دریاجه ارومیه   50،850  کیلومتر مربع است در این حوزه دریاجه ارومیه  هشت رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد و زرینه‌رود بزرگترین و مهمترین آنها بشمار می‌آید.

حوزه آبخیز دریاچه نمک قم

مساحت حوزه دریاچة نمک قم  89،650  کیلومتر مربع است و بخش بسیار ناچیز و کوچکی از آن نیز به دریاچة حوض‌سلطان و کویر میغان و دشت جنوبی قزوین وارد می‌گردد. رودخانه‌های جاجرود، کرج، شور، قره‌چای و قمرود به این حوزه زهکشی می شوند در این محدوده شش رودخانه با مساحت بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد که رودخانة شور و قره‌چای و قمرود بزرگترین آنها محسوب می‌شوند.

حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان

 این حوزه  که از زیر حوزه ‌های کوچک باتلاق گاوخونی، کویر ابرکوه، شوره‌زار مروس و کویر سیرجان تشکیل یافته است، دارای  90،700  کیلومتر مربع مساحت است و زاینده‌رود بزرگترین رودخانة آن بشمار می‌آید. انتقال آب کارون از طریق تونل کوهرنگ به زاینده رود از وقایعی است که بر بیلان هیدرولوژیک این محدوده تاثیر دارد.

- حوضة نیریز یا بختگان
این حوزه  با مساحت  31،000  کیلومتر مربع از حوز‌های فرعی دریاچة کافتر، دریاچة بختگان و دریاچة مهارلو تشکیل شده و رودخانة کر مهمترین رود این منطقه محسوب می‌شود.

- حوزه آبخیز جازموریان
حوزه  جازموریان با مساحتی برابر  69،600  کیلومتر مربع در جنوب شرقی  ایران و بین رشته‌کوههای بشاگرد (در جنوب) و جبال بارز (در شمال) جای دارد و آبهای سطحی آن کلاً به هامون جزموریان می‌ریزد. در این حوضه پنج رودخانه با مساحت آبریز بیش از هزار کیلومتر مربع وجود دارد که هلیل‌رود بزرگترین آنهاست.

- حوزه دشت کویر

این حوزه که یکی  از  کم بارش ترین حوزه های کشور محسوب می شود از حوضه‌های کوچکتری چون کویر حاج علی‌قلی، کویر نمک و دشت گناباد تشکیل می‌یابد و مساحت آن به  227،400  کیلومتر مربع بالغ می‌گردد.. از رودخانه‌های قابل توجه این حوزه به حبله‌رود ( واقع در گرمسار) و کال‌شور جاجرم که یکی از طویل‌ترین رودخانه‌های ایران است، می‌توان اشاره نمود.

حوزه آبخیز کویر لوت

مساحت این حوزه که حوضة کویر لوت از زیرحوزه ‌های کوچک‌تری چون نمکزار طبس، دغ محمد‌آباد، کویر ساغند، شوره‌زارهای شمال خاوری شهرستان بافق و کویر سرجنگل تشکیل یافتهو یکی از کم‌باران‌ترین و خشک‌ترین حوضه‌های ایران است به199،000  کیلومتر مربع بالغ می‌گردد و از مهمترین رودخانه‌های آن که اغلب سیلابی و فصلی هستند می‌توان به رودخانة تهرود واقع در استان کرمان اشاره کرد.

حوزه  اردستان و یزد و کرمان

این حوزه که با مساحت  99،800  کیلومتر مربع یکی از خشک‌ترین و بی‌آب‌ترین حوضه‌های ایران بشمار می‌آید، از زیرحوزضه‌های کوچک‌تری چون دغ‌سرخ، کویر سیاه‌کو، کویر درانجیر، دشت جنوب خاوری یزد، شنزار کشکوئیه، دشت کویرات و شنزارهای جنوب کرمان تشکیل یافته است.
- حوضه صحرای قره‌قوم  

-مساحت این حوضه  43،550  کیلومتر مربع است و یکی از حوضه‌های کم‌بارش ایران محسوب می‌گردد. به همین دلیل حوزه آبخیز آن حالت سیلخیزی و رودها حالت فصلی دارند و رودهای کشف‌رود و جام‌رود از مهمترین آنها بشمار می‌آیند.

- حوزه هامون

این حوزه که در شرق کشور واقع گردیده است مساحتی برابر با  109،850  کیلومتر مربع داراست و از حوضه‌های کوچک‌تری چون نمکزار خواف، دغ‌ شکافته، دغ بالا، دغ پترگان، دغ توندی، دریاچة نمکزار، دریاچة هامون صابری، لورگ‌شتران، دریاچة هامون، هامون گودزره، دریاچة کرگی، هامون ماشکل و نمکزارکپ تشکیل یافته است. این حوزه نیز از جمله کم‌باران‌ترین و خشک‌ترین حوضه‌های ایران محسوب می‌شود و رودهای هیرمند و ماشکل مهمترین رودهای آن بشمارمی‌آیند.

تأسیسات آبرسانی و تصفیه فیزیکی آب چغازنبیل

معبد چغاز نبیل – نیایشگاهی عیلامی است که نزدیک به 3300 سال پیش از این ساخته شده است در بایگانیهای آشوری از این مکان بنام «دور اون تاشی» یا شهر اون تاش گال هم نام برده شده است. شهری پر آوازه و پر شکوه که با شوش رقابت می کرد و مرکزیت سیاسی نیز داشت. شهر «اون تاش گال» با نیایشگاهها، خیابان آجرفرش، کاخها و تاسیسات پیشرفته آبرسانی و آبیاری، گوشه هائی از تمدن و فرهنگ و هنر شکوفای عیلامی را مشخص می سازد.

چغاز نبیل گستره ای نزدیک به چهار کیلومتر مربع دارد و دارای سه باروی هم کانون و تو در توی خشتی است که زیگورات پر آوازه چغاز نبیل در مرکز آن قراردارد

آبرسانی به معابد، قصرها و شهر «دورانتاش» با همان عظمت احداث معابد و قصر مورد توجه معماران و تکنسینهای آن زمان قرار گرفته بود. انتقال آب – برای انتقال آب به حوضچه ترسیب و سپس به داخل شهر، دورانتاش گال، پادشاه عیلامی 1365-1245 دستور حفر کانالی به طول 50 کیلومتر را صادر نمود. ابتدای این کانال از کرخه شروع می شد و خود این شط در قسمت غرب شوش جریان داشت.

تاسیسات هیدرولیکی – در مقابل حضار شهر دورانتاش (DUR-UNTASH) ، آثاری از تاسیسات هیدرولیکی متشکل از یک مخزن بزرگ حفاری شده در بیرون دیوار و یک حوضچه نیز در داخل آن مشاهده می گردد که آب را از طریق یک سری کانالهای کوچک و پس از صاف و ته نشین شدن در مخزن به حوضچه کوچکی منتقل می نمود و اهالی و سکنه شهر از آن آب صاف استفاده می کردند. این مخزن به طول 10/70، عرض 25/7 و عمق 35/44 متر دارای ظرفیت حدود 350 متر مکعب بوده است. کف این مخزن بعنوان دال از آجر پخته و آهک خیلی سخت ساخته شده است. دو دیوار جانبی نیز از آجر پخته و آهک ساخته شده و بر روی کف مخزن تکیه می نمایند. کف مخزن خود از توده تشکیلات خاکی تشکیل یافته و آب کانال ورودی به آنجا می ریخت. این کانال ورودی احتمالا در تمام طول خود بصورت کانال روباز حفاری گردیده بود. بالاخره دیواره چهارم مخزن طرف شهر، از آجر کاملا پخته و آهک ساخته شده است. این دیوار در پائین ترین قسمت خود در 9 نقطه به ارتفاع 80/0 و به عرض 15/0 متر برای آبگیری سوراخ گردیده است که از همدیگر 80/0 متر فاصله دارند. هر کدام از این آبگیرها از دو لایه آجر پخته و یک لایه سنگ ساخته شده است و همه درزها نیز از کف تا لایه سنگی از نوعی ساروج (BITUM) درست شده است. زوایای مخزن بوسیله آهک بحالت گرده ماهی در آورده شده اند. هر یک از 9 لایحه آبگیر که انتقال آب به حوضچه را تامین می‏کردند و زیر حصار قدیمی شهر قرار داشتند از دو سطح مورب تشکیل شده است و یک قسمت آن بطول 60/1 متر بطور قائم برش داده شده است. اولین سطح مورب که از کف مخزن بزرگ شروع می شود، دارای 80/1 متر طول و دومی دارای 75/3 متر طول هستند. اختلاف سطح تراز بین کف مخزن و حوضچه فوقانی 02/1 متر بوده است. این حوضچه 60/7 متر طول ،‌9 متر عرض و 60/0 متر عمق داشته، بنابراین حجم آن 30/4 مترمکعب بوده است. توده تشکیلات تکیه گاه که از آجر پخته خرد شده تشکیل گردیده است، بوسیله آهک به همدیگر متصل گردیده و اطراف حوضچه کوچک را به عرض6 متر از سه طرف و به عرض 4 متر در طرف ضلع شمال شرقی و 50/1 متر در طرف ضلع جنوبی محاصره و احاطه می نماید. این دیوار به عمق 50/2 متر در داخل زمین قرار داشته و بعنوان پلات فورم یا سکو کار در اطراف حوضچه مورد استفاده قرار می گرفت. بر اساس داده های فوق نحوه کار این تاسیسات هیدرولیکی کاملا درک می شود: یعنی موقعی که مخزن تا لبه دیواره انتهائی پر از آب می شد طبق قانون ظروف مرتبطه ، آب صاف (یعنی تصفیه شده فیزیکی) و قابل شرب از طریق 9 رشته کانال حوضچه کوچک فوقانی را پر می نمود.