Published in: الهندسة المدنية

السدُّ المقوَّس

Author م. مناس مراد

Published on: 27 أكتوبر، 2023

م. مناس مراد

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

هو سدٌّ خرسانيٌّ منحنٍ في اتجاه المنبع، ويتمُّ تصميم السدّ المقوَّس المُتحدِّب بالجانب العلوي بحيث تضغط قوة الماء (الضغط الهيدروستاتيكي) ضده على القوس، وينقل هذا الضغط والقوى الأخرى إلى الدعامات، مما يقوي الهيكل أثناء دفعه إلى أساسه أو دعاماته، ويتطلب الدفع الناتج عن الحمل المائي بشكلٍ أساسي لوجود جدرانٍ جانبيةٍ قويةٍ للوادي لمقاومة قوى القوس.

السدود المقوَّسة أرقُّ نسبيًا من السدود الأخرى، وبالتالي الحاجة إلى مواد البناء أقل، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا وعمليًا في المناطق النائية، ويحتاج بناء مثل هذه السدود إلى خبرةٍ هندسية، وتخطيطٍ دقيقٍ لضمان استقرار الهيكل وقوته مع القدرة على الحفاظ على قوة المياه على مدى فترةٍ طويلةٍ من الزمن. ^{[1] [5]}

ما هي الخطوات العديدة لبناء السدّ المقوَّس؟

1- يبدأ إنشاء السدِّ المقوَّس بتحديد الموقع المناسب.

2- يتمُّ بناء السدّ بشكلٍ رئيسي عبر النهر لإنشاء خزان، وبالتالي تحويل النهر يكون الخطوة الحاسمة في خلق الأراضي الجافة للسد.

3- للسدود المبنية عبر الأنهار الواسعة، يتمُّ بناء حفرةٍ جافة على أحد جوانب النهر، مع ترك الجانب الآخر مفتوحًا لتدفُّق المياه.

4- إعداد الأساس، ويتمُّ حفره وتسويته، ويجب أن تكون الأساسات قويةً بما يكفي لتحمُّل وزن السد.

5- ومن ثم يتمُّ تنفيذ بناء الدعامات (الهياكل الخرسانية الداعمة) على جانبي السد.

6- يتمُّ خلط الخرسانة في المصنع المنصوب في الموقع ثم يتمُّ الصب في قالبٍ مصممٍ على الشكل المطلوب للسد.

7- تُكرَّر هذه العملية طبقةً بعد طبقة حتى الوصول إلى الارتفاع المطلوب.

8- يتمُّ بناء السدود على طبقاتٍ متتاليةٍ رقيقة ثم إنشاء طبقةٍ واقيةٍ على وجهه العلوي للحماية من الأضرار الناجمة عن الأمواج. ^[2]

ما هي الأحمال الرئيسية التي يتمُّ تصميم السدّ المقوَّس من أجلها؟

1- الحمولة الميتة.

2- الحمل الهيدروستاتيكي الناتج عن الخزان والمياه الخلفية.

3- تحميل درجة الحرارة.

4- حمل الزلازل. ^[3]

ما هي أنواع السدود المقوَّسة؟

تقسم إلى الأنواع الثلاثة التالية:

1- سدٌّ نصف قطره ثابت

الوجه العلوي للسدّ له نصف قطرٍ ثابت، مما يجعله وجهًا خطيًا على طول ارتفاع السد، ولكن المُنحنيات الداخلية يقلُّ نصف قطرها عندما تتحرك للأسفل من أعلى ارتفاع إلى أسفل، وبالتالي في المقطع العرضي، فإنها تشكل شكل المثلث.

2- السد ذو نصف القطر المُتغيّر

يختلف نصف قطر الوجوه الداخلية والخارجية لقوس السد من الأسفل إلى الأعلى، ويكون نصف قطر القوس أكبر عند الأعلى وأدنى عند الارتفاعات المنخفضة، ويتمُّ أيضًا توسيع الزاوية المركزية للقوس عندما تتحرك للأعلى.

3- السد ذو الزاوية الثابتة

أكثر اقتصاداً في البناء، بالنسبة للنوع الثالث من السدود المقوَّسة، ويلزم وجود أساسٍ أقوى لأنه يتضمن نتوءاتٍ في أقسام الدعامة، والسدّ ذو الزاوية الثابتة هو الذي تكون فيه الزوايا المركزية لحلقات القوس الأفقية متساويةً في الحجم عند جميع الارتفاعات. ^{[2] [4]}

ما هي ميزات السدّ المقوَّس؟

1- تتكيف السدود المقوَّسة بشكلٍ خاص مع الوديان، حيث يكون الطول صغيرًا بالنسبة للارتفاع.

2- بالنسبة لارتفاعٍ معين، يكون قسم السد المقوَّس أقل بكثير من سد الجاذبية المقابل، وبذلك السد المقوَّس يتطلب مواد أقل، وبالتالي فهو أرخص.

3- بسبب عرض القاعدة الأقل بكثير، فإن مشاكل الضغط الصاعد تكون بسيطة.

4– بما أن جزءًا صغيرًا فقط من حمل الماء يتمُّ نقله إلى الأساس عن طريق العمل الكابولي. ^[4]

ما هي عيوب السد المقوَّس؟

1- يتطلب عمالةً ماهرةً وعملًا متطوراً، كما أن تصميم السدود المقوَّسة متخصصٌ تمامًا.

2- سرعة البناء عادةً ما تكون بطيئة.

3- يتطلب دعاماتٍ قويةً جدًا من الصخور الصلبة القادرة على مقاومة الدفع القوسي.

4- هي غير مناسبةٍ في المواقع التي لا تتوفر فيها دعاماتٌ قوية.

5- المواقع المناسبة لهذا النوع من السدود قليلةٌ جداً. ^[4]

تصنيف السدود المُقوسة من حيث الارتفاع الهيكلي

1- تصنف السدود بناءً على ارتفاعها الإنشائي

1- السدود منخفضة يصل ارتفاعها إلى 100 قدم (30 م).

2- السدود متوسطة الارتفاع بين 100-300 قدم (30-91 م).

3- السدود العالية التي يزيد ارتفاعها عن 300 قدم (91 م). ^{[1] [3]}

2- تصنيف السدود على أساس نسبة سماكة القاعدة إلى الارتفاع الإنشائي

1- (b / h) أقل من 0.2 سدٌّ رفيع.

2- (b / h) بين 0.2 و0.3 سدٌّ متوسط السماكة.

3- (b / h ) فوق 0.3 سدُّ سميك. ^{[1] [3]}

السدود المقوَّسة المشهورة في العالم

1- أول سدٍّ مقوَّس معروف سدّ جلانوم المعروف أيضًا باسم سد فالون دي بوم، بناه الرومان في فرنسا، ويعود تاريخه إلى القرن الأول قبل الميلاد.

2- سدّ هوفر الشهير في الولايات المتحدة، والذي تمَّ بناؤه في عام 1936.

3- سدّ جلين كانيون، وهو سدٌّ مقوَّسٌ خرساني، على نهر كولورادو بالقرب من بيج، أريزونا.

4- سدّ غراند ديكسينس، وهو سدُّ ثقلٍ خرساني في سويسرا.

5- سدّ فايونت على نهر فايونت، إيطاليا.

6- سدّ كاتسي، وهو سدٌّ مقوَّسٌ خرساني يبلغ ارتفاعه 185 مترًا في ليسوتو.

7- سدّ جوردون أستراليا.

8- سدّ دانيال جونسون على نهر مانيكوغان في كيبيك كندا.

9- سدّ كاريبا، وهو سدٌّ مقوَّسٌ على نهر زامبيزي على الحدود بين زامبيا وزيمبابوي.

10- سدُّ مونتي نوفو في البرتغال بني في 300 عام بعد الميلاد. ^{[1] [2]}