سد سه‌دره‌ چین با طول بیش از ۲ کیلومتر طولانی ترین و بزرگترین نیروگاه آبی جهان


سد سه‌دره ‌ی چین، بزرگ‌ترین سد طولی و نیروگاه دنیا و نمونه‌ای استثنائی از بهره‌گیری توأمان از شاخه‌های مختلف مهندسی و ابدعات قرن ها پیش در کنار یکدیگر است.در ادامه به این می پردازیم که چگونه ۲۸ میلیون مترمکعب بتن استفاده شده؟چگونه با داشتن طول بیشتر از ۲ کیلومتر کشتی های مسافربری و باربری از آنجا عبور میکنند؟چگونه از در اثر طغیان و سیلاب مفاومت میکند؟


سد سه دره عظیم ترین سازه بتنی جهان
سد سه دره عظیم ترین سازه بتنی جهان

سد سه‌دره | فیلم

احداث سد سه‌دره که به علت واقع شدن در محدوده سه‌دره نزديک به هم، به اين اسم نامگذاري شده، داراي سه بخش اصلي «بدنه سد»، «سرريز» و «سيستم انتقال و بالابري کشتي‌ها» است . ۱۷ سال ساختش زمان برد و هم‌اينک ۱۰ سال آن سپري شده است. اين سد از نوع بتني وزني با طول تاج ۲۳۱۰ و ارتفاع ۱۸۵ متر مي‌باشد .

سازه سرريز آن که در بخش مياني واقع شده داراي ۴۸۳ متر طول با ۲۳ خروجي در کف و ۲۲ دريچه فوقاني است و توان عبور دادن دبي معادل ۱۰۲۵۰۰ مترمکعب در ثانيه را داراست. نيروگاه سد سه‌دره در مرحله نخست شامل ۲۶ واحد ۷۰۰ مگاواتي مي‌باشد که ۱۴ واحد آن به صورت فضاي باز در ساحل چپ و ۱۲ واحد آن به صورت زيرزميني در ساحل راست در دست ساخت است. براي طرح توسعه نيروگاهي اين سد نيز احداث ۶ واحد ۷۰۰ مگاواتي ديگر به صورت زيرزميني در ساحل راست پيش‌بيني شده که فعلاً فقط سازه آبگير آن ساخته مي‌شود.

چالش ۲۸ میلیون متر مکعب بتن سد سه‌دره‌ | فیلم

سد سه دره بر روی رود یانگ تسه یک پروژه شاهکار مهندسی در ابعادی است که پیش از این هرگز در کره زمین مشابه نداشته است.سد سه دره بیش از دو کیلومتر طول دارد و ذخیره آبی برابر با ۱۰۰۰کیلومتر مربع را در پشت خود نگه داشته است و بزرگ ترین نیروگاه آبی در جهان است.

این منطقه مستعد سیل های فاجعه بار است.برای کاهش احتمال آسیب به دلیل سیل و همینطور برای خلق منبعی از انرژی پاک ،مهندسان صدها سال پیش رویائی درست کردن یک سد مانند این را داشتند..برای ساخت چنین سازه به ظاهر غیرممکن و مهار نیروی یکی از بزرگترین رودخانه های جهان مهندسان باید از ابدعات قرن ها پیش الهام بگیرند.اما سد سه دره در چین از تمام سدهائی که بیش از این ساخته شده بزرگتر است.سد سه دره بزرگ ترین سد جهان است که در ساخت آن بیش از ۲۸ میلیون متر مکعب بتن به کار رفته است.

سد سه دره بر روی رود یانگ تسه یک پروژه شاهکار مهندسی در ابعادی
سد سه دره بر روی رود یانگ تسه یک پروژه شاهکار مهندسی در ابعادی

از آنجائی که ده ها میلیون نفر در فاصله کمی در امتداد رودخانه یانگ تسه زندگی میکنند ،ساخت اصولی این سد عملا به معنی مرگ و زندگی است.میلیون ها تن آب به دیواره سد فشار وارد میکند و زندگی ساکنین که در پائین دست رود زندگی میکنند به سرپا ماندن این سد بستگی دارد.

استفاده از این حجم بتن باعث سفت شدن آن و هم چنین ترک خوردگی می شود .میلیون ها تن آب به دیواره سد فشار وارد میکند و زندگی ساکنین که در پائین دست رود زندگی میکنند به سرپا ماندن این سد بستگی دارد.بنابراین مهندسان برای حل چالش این سد از تکنیک استفاده شده از سد هووٍره استفاده کردند.

 خنک کردن بتن و کمک به عمل آمدن سریعتر آن| فیلم

سد هووٍره در زمان ساختش بزرگترین سازه بتنی بود .این سد ۶٫۶میلیون تن وزن دارد.مهندسان این سد به مهار کردن رودخانه کلرادو و بهره گیری از انرژی ردون آن چالش به ظاهر غیرممکن روبه رو شده بود. سد هووٍره ۲۱۳متر ازتفاع و ضخامت قسمت پایه آن ۲۰۱متر است.بزرگ ترین چالش در ساخت این سد،ابعاد عظیم آن بود.مشکل در نحوه واکنش شیمیائی بتن است.

سد هوور
سد هوور یکی از بزرگ‌ترین سدهای ایالات متحده آمریکا

نیم ساعت زمان می برد که دمای مخلوط سیمان و آب به حداکثر دمای ۶۸درجه سیلسیوس برسد.این میزان از دمای اولیه که ۴۴درجه سیلسیوس بود ۲۴درجه بیشتر است.مهندسان تخمین زدند که اگر تمام بتن را یک جا بریزند ۱۲۵سال طول میکشد که بتن عمل آمده خنک شود.این به معنی سفت شدن غیرهمسطح شدن بتن و ترک خوردن احتمالا فاجعه باری خواهد بود.

راه حل عبور دادن آب بسیار سرد از درون لوله های ۲.۵سانتی متری بود.در ۱۹۳۱هزاران کارگر در شروع به کار ساخت و ساز سد از مجموعه بلوک های عظیم کردند و در تمام مدت هم بتن با آب بسیار سرد که از یک سیستم خنک کننده مخصوص تامین می شد خنک می شد.این راه حل به خوبی جواب داد.کار ساخت در سال ۱۹۳۵دو سال از برنامه زمانی به پایان رسید.


مهندسی غیرممکن : ابر سازه فولادی برای شکافتن ابرها با ۱۱هزار صفحه شیشه ای


نتیجه بهره گیری از انرژی رود کلرادو  و دریاچه عظیم مید این بود که امروز بیش از ۸۰سال بعد هم سد  سد هووٍره انرژی برق سه ایالت را تامین میکند.با اینکه سد هووٍره بسیار عظیم است اما ابعاد سد سهدره ۵ برابر سد هووٍره است.ارتفاع سد سه دره برابر با ۱۸۱متر است و مجموع طول سد ۲۲.۹متر است .در طراحی این سد حدود۲۸میلیون متر مکعب بتن به کار رفته است.در سال ۱۹۹۸کار بتن آغاز شد و برای فرایند سفت شدن بتن و کاهش خطر ترگ خوردگی مهندسان تکنیکهائی استفاده کردند.

شیوه خلاقانه برای خنک کردن بتن و کمک به عمل آمدن سریعتر آن

در حال بارگذاری پخش کننده...

مواد تشکیل دهنده بتن حتی بیش از ترکیب شدن به یکدیگر توسط هوا خنک می شود .نوارهای نقاله با سرعت بالا ظرف تنها مدت ۱۵دقیقه بتن را از مرحله ترکیب به قسمت ساخت و ساز منتقل میکنند. برای ریختن متوسط ۲۰هزار مترمکعب از بتن هر روز از تعدادی کارگر استفاده می شد.در اوج کار بیش از ۳۰هزار نفر در ساخت و ساز پروژه شرکت داشتند.

درکنار سیستم خنک کننده آبی برای کاهش تسهیلات آب و هوای گرم تابستان،از سیستم پاشش بخاری در مناطق کاری استفاده میشود. کار اعظیم ریختن این سد مجموعا ۸سال به طول انجامید.در سال ۲۰۰۶کار ساخت سد تکمیل شد.

استفاده از تکنیک قرون وسطی برای عبور کشتی ها از سد| فیلم

سد سه‌دره‌ در چین با طول بیش از ۲ کیلومتر جاه طلبانه ترین پروژه مهندسی است که تاکنون برای ساخت آن اقدام شده است.این  سد با هدف رام کردن سیل های مدوام رود یانگ تسه و همچنین با بهره گیری از پتانسیل انرژی پاک آبی ، برقی بزرگترین آب راه چین ساخته شد.

رود یانگ تسه با طول ۶۴۰۰کیلومتر سومین رود بزرگ و طولانی جهان است و حالا تامین کننده زندگی هزاران نفریه که در کنار اون زندگی میکنند.تیم فنی مهندس سد سه دره برای حل مشکل عبور کشتی های باری از تکینک هائی استفاده می کردند که به دوران قرون وسطی برمیگردد.

سد سلولی کشتی سد سه‌دره‌ بزرگترین سد سلولی کشتی در نوع خودش در تمام جهان است.این سد بیش از یک ونیم کیلومتر طول دارد .از طریق ۵ پله اصلی قادر است کشتی های در حال عبور و مرور را به میزان ۱۱۳متر بالا برده و پائین بیارد.سد  سلولی کشتی بسیار پر رفت و آمد است.تقریبا ۲۴ ساعت شبانه روز کار میکند و زمان  بسیار کوتاهی صرف نگهداری آن می شود.

بیشتر بخوانید
چرا پل ریون انتریون با اینکه روی گسل فعال قرار دارد ضد زلزله است!؟
عبور کشتی از سد سه‌دره از طریق قفل آب‌بند
عبور کشتی از سد سه‌دره از طریق قفل آب‌بند

عبور از این سد سلولی کشتی ،حدود۴ ساعت طول میکشد. این برای عبور کشتی های مسافر بری زمان زیادی است.مشکل دیگر هم این است که چطور میتواند کشتی ها را با سرعت ۸ برابر به بالای سد برد؟

شمال انگلیس : در سال ۱۸۷۰ طراحی به نام ادوین کلارک برای حل یک مشکل دشوار به کار گماشته شد.مشکلی که مهندسان سد سهدره با آن آشنا هستند.از این طراح خواسته شد تا راهی برای ارتباط برقرار کردن میان کانال پر رفت و آمد مِرزی و تیمز با روی ویلبرد که در کنار آن قرار دارد پیدا کند.

قدیمیترین بالابر قایق عملیاتی جهان

کاری که برای سرعت بخشیدن سفرهائی که قایق هائی که بارهای ارزشمندی مثل نمک را جابه جا می کردند شدیدا به آن نیاز بود. ارتفاع بین کانال و رود ۱۵ متر بود .انتقال نمک از کانال به رود کار زمان بر و طاقت فرسائی بود و بسیار آهسته انجام می شد.

آندرتون که به نام عنکبوت آهنین هم معروف است ،قدیمیترین بالابر قایق عملیاتی جهان است.سازه قدرتمند کلارک قایق هائی را که همراه آبی که با آن شناور بودند را بلند میکرد و آنها را طی یک حرکت آرام ۱۵متر میان دو طبفه جابجا میکرد.اصل پایه ای تمام سیستم های هیدرولیک برای اساس قانون تعریف می شود.که توسط یک ریاضیدان فرانسوی به نام بلیزپاسکال ایجاد شده بود.این قانون اینطوری بیان میکند که اگر بر روی یک مایع در یک سیستم بسته فشار وارد کنید ،آن وقت آن فشار در تمام مایع درون این سیستم توزیع می شود.

ادوین کلارک از این قانون استفاده بسیار خوبی در بالابر قایقش در اندرتون کرد.این مهندس عمران کارش را با درست کردن دو مخزن ضد آب آغاز کرد .اینها تانکرهائی بودند که قایق و آبی که قایق درون آن شناور بود را در خودشان جای می دادند و بعد این دو محفظه را بر روی دو جک هیدرولیک قرار میداد.

عبور کشتی از سد سه‌دره از طریق قفل آب‌بند
عبور کشتی از سد سه‌دره از طریق قفل آب‌بند

داخل این جک و لوله ای که این دو را به هم متصل میکرد ،مایعی وجود داشت .زمانی که انرژی اضافه به این جک هیدرولیک اعمال کنیم ، فشار از طریق لوله متصل به مخزن ،منتقل می شود و جک هیدرولیک دیگری را بالا می برد.طرح این سازه در عین سادگی بسیار هوشمندانه بود. دو محفظه کاملا در حالت تعادل قرار میگیرند و بنابراین تنها چیزی که برای پائین رفتن محفظه بالائی و بالا کشیدن محفظه پائینی نیاز بود تنها ۵ سانتی متر آب بیشتر بود.نتیجه آن پائین و بالا رفتن ۴ واحد باریک به طور همزمان و تقریبا بدون صرف انرژی بود.

از همه مهمتر تمام این نقل و انتقالات کمتر از نیم ساعت طول میکشید و در وقت صرفه جوئی می شد و این باعث می شد کار تجارت بسیار سریعتر انجام شود.کلارک ثابت کرد که حرکت دادن قایق ها بین سطوح متفاوت آب، دیگر کار غیر ممکن نبود و نبوغ او الهام بخش نسل های مختلف مهندسی در سراسر جهان شد.

در سد سه‌دره‌ علاوه بر سد های سلولی بی نظیر مهندسان در حال ساخت یک بالابر کشتی در ابعادی بی سابقه هستند.این بالابر عمودی کشتی که قادر به حمل کشتی مسافر بری ۳هزار تنی است از برج هائی ساخته شده است از بتن آرمه تشکیل شده که تکیه گاه اسخر فولادی عظیم هستند.در این بالابر به جای سیستم های هیدرولیک از پارسنگ و قرقره های عظیم برای بالا بردن استخر ۱۳۲ متری و کشتی هائی که در آن شناور هستند در فاصله عمودی برابر ۱۱۳متر استفاده میشود.

ویدیوی تایم لپس عبور کشتی از سد سه‌دره از طریق  قفل آب‌بند (سد سلولی) 

در حال بارگذاری پخش کننده...

پارسنگ کشتی می تواند وزن هائی تقریبا برابر با ۱۶هزار تن را بالا ببرد.این بالابر بی نظیر چالش به ظاهر غیر ممکن عبور کشتی های مسافر بری از سد ،بدون تخریب کننده های آزار دهنده را حل خواهد کرد.برای اینکه یک کشتی از سد سلولی کشتی عبور کند ،زمان بسیار زیادی لازمه است و بنابراین این بالابر کشتی سریعترین راه برای عبور قایق ها از سد است.این بالابر در حال حاضر بزرگ ترین بالابر کشی در جهان است.

حل چالش ریزش سد سه‌دره‌ چین| فیلم

هر ۱۰سال یک بار در رود یانگ تسه یک سیل جدی اتفاق می افتد.در طی ۲۰۰سال گذشته بیش از ۲۰۰ سیل فاجعه بار رخ داده است که منجر به فوت ۳۰۰هزار نفر شده است.سد ها میتوانند به کنترل آثار مربوط به بارش بیش از حد باران کمک کنند.اما آب سیل ها شدید هم می تواند موجب ریزش سد شده و پیامد های فاجعه باری داشته باشند.

سد سه دره بر روی رود یانگ تسه یک پروژه شاهکار مهندسی در ابعادی
سد سه‌دره‌ بر روی رود یانگ تسه یک پروژه شاهکار مهندسی در ابعادی

مشکلی که شکستگی پنجه نام دارد زمانی اتفاق می افتد که آب از بالای سد سه‌دره‌ سرازیر می شود و پایه های سد را دچار سایش میکند.پیامده های عظیم ریزش سد سه دره غیر قابل تصور است.بنابراین برای کاهش این خطر مرگبار طراحان این سد باید یکی از اختراعات تاریخ کمک بگیرند.

در دهه ۱۹۳۰ کار ساخت وساز اولین سد بزرگ جهان بر روی رود دورودوین در فرانسه ساخته شد.این کار به مهندس آنده کوین واگذار شد.سد مارِش ۹۰ متر ارتفاع دارد.قدرت طغیان آب و برخورد آن با قسمت پائین سد توان این را دارد که بنیان و شالوده سد را نابود کند.

کاهش انرژی جنبشی آب در سد سه‌دره
کاهش انرژی جنبشی آب در سد سه‌دره

راحل کوین برای حل مشکل طغیان آب سد

راز آن در نیمه دره سد است.یک آبریز پرش اسکی بر روی سد وجود دارد .چون یک لبه در قسمت پائین دارد درست مانند سکوی پرش اسکی است.این آبریز پرش اسکی از رسیدن آب تا پایه سد و جائی که می تواند آسیب جدی وارد کند،جلوگیری میکند.آب بجای اینکه تا پایه سد جاری بشود ،به هوا بر میگردد و آب تبدیل میشود به قطرات کوچک و با هوا ترکیب می شود.به این ترتیب انرژی زیاد آب کاهش پیدا میکند.

استفاده از آبریزش اسکی برای کاهش انرژی آب در فرانسه

در حال بارگذاری پخش کننده...

در پشت سد مارژ Marèges  حدودا ۴۷میلیون مترمکعب آب در مخازن بالا مهار شده است .آبریز پرش اسکی برای تغییر وضعیت آب از جریان به سمت بالا به جریان به سمت پائین لازم است.در غیر این صورت آب از بالای سد سرازیر می شود.بعد به پایه های سد ضربه وارد میکند که این مسئله باعث تضعیف شالوده سد می شود و باعث ریزش کامل سد می شود.

اختراع آندره کوین یک نقطه عطفی در مهندسی سد بود.کوین برای همیشه نحوه طراحی سدها را تغییر داد.

سد سه‌دره‌ عظیم از مجموعه ۴۶ آبریز پرش اسکی استفاده شده است.زمانی که سطح ذخایر آب بالا میرود ونیاز خروج آب است دریچه ها باز می شوند و فشار ناشی از آن آب را تا ارتفاع ۱۰۰ متر از پایه های آسیب پذیر سد دور میکند و در این حال انرژی جنبشی آن را هم کاهش می دهد.

استفاده از آبریز  در سد سه‌دره‌ برای جلوگیری از کاهش انرژي آب

در حال بارگذاری پخش کننده...

سد سه‌دره‌ یک سازه بسیار زیبا است و آبریز آن شبیه به یک پیانو است.زمانی که آبریزها در حالت جریان کامل باشند به سادگی میتوان انرژی پتانسیلی که در رود یانگ تسه پنهان است را دید.

 

 

 

 

 

پاسخ دادن

دیدگاه خود را وارد کنید
لطفا نام خود را وارد کنید