چکیده :

در پنجم ژوئن سال 1976 ، سد تیتون ، احداثی بر روی رودخانه ی تیتون در ایداهوی آمریکا شکسته شد و در پی آن  سبب رها شدن یک دیوار آبی به ارتفاع 22.9 متر گردید . در این حادثه چهارده نفر در اثر جاری شدن سیل کشته شده و زمین های زراعی وسیعی تخریب گردیدند ،  همچنین شماری از حیوانات اهلی و ساختمانهای واقع در پایین  دست سد نیز معدوم و منهدم شده و باعث ایجاد خسارت هنگفتی گردید  .  در این مقاله سعی شده است دلایل احتمالی خرابی این سد مورد بحث قرار گیرد.

مقدمه:

در اواسط قرن گذشته هیات بازسازی و احیاء آمریکا  (USBR ) برای کنترل سیل ، بهبود آبیاری ، تامین برق و ایجاد مناطق تفریحی ساخت سدهایی را در دستور کار قرار داد . سد تیتون یکی از سدهای موجود در لیست بلند بالای این هیات بود که ساخته شد . در سال 1964 میلادی کنگره آمریکا ساخت آن را تصوب کرد .اما این امر تا سال 1972 میلادی به تاخیر افتاد . طرح های اولیه سد مبتنی بر ساخت سد خاکی با ارتفاع تقریبی 93 متر بود که قادر به ایجاد یک مخزن به طول 27.4 کیلومتر و با ظرفیت 333 میلیون متر مکعب آب باشد . به طور کلی این سد نیازمند 7.6 میلیون  متر مکعب خاک و حدود 14051 متر مکعب تزریق سیمان بود .

این سد در بخش فریمونت 1 ایداهو در نزدیکی مرز وایومینگ در سلسله جبال تیتون واقع شده بود که قسمت اعظم این ناحیه دارای ساختار سنگ های بازالتی بوده که این تشکیلات مانع بزرگی در ساخت و انسجام بدنه سد بود . در سوم ژوئن سال 1976 میلادی در خاکریزی های اولیه پایین سد ساخته شده چشمه های کوچکی دیده شد با توجه به اینکه این مظاهر نشانه نشتی آب تشخیص داده شد معهذا جهت اطمینان بیشتر بالا دست سد نیز مورد بررسی قرار گرفت.

در پنجم ژوئن سال 1976 میلادی محل نشت آب در بدنه سد کشف شد و برای اطمینان از ایمنی سد ونیروگاه گام هایی برداشته شداما باز هم فضاهای خالی ایجاد میگردید  قبل از قطع امید از بقاء سد با بولدوزرها جهت انسداد روزنه های ایجاد شده اقدام شد .در یک ساعت قبل از فروریزی سد در پشت آن گرداب هایی مشاهده گردید ، حدود 5 ساعت بعد از اولین نشتی در سطح سد ، این سد شکسته شد . ماکزیمم دبی جریان درهنگام شکست این سد 28300 متر مکعب بر ثانیه بود . ارتفاع دیواره ی آبی که به سمت دره سرازیر شد ، 22.9 متر گزارش شده است . بعد از فروکش کردن سیل ، کنگره آمریکا لایحه ی کمک به فاجعه ی تیتون راتصوب کرد ، که براین اساس مبلغ 400 میلیون دلار به برنامه ی جبران خسارات سیل اختصاص داده شد . 9 نفر در این حادثه غرق شدند و    5 نفر دیگر نیز در مسیر سیلاب جان خود را از دست دادند .     

علاوه بر حیوانات و ساختمان های پایین دست سد ، زمین های زراعی زیادی نیز تخریب گردیدند ، به طور کلی هزینه های ساخت این سد 55 میلیون دلار بود که در مقایسه با خسارت های وارده که به طور تقریبی 1 میلیارد دلار گزارش شده بود ، ناچیز به شمار می آید

دیدگاه کلی:

به نظر می رسد که پدیده رگاب در خاک 2 دلیل احتمالی شکست این سد باشد . در ادامه مکانیسم ایجاد رگاب در خاک و نیز شرایط قبل از ایجاد آن ، ساخت ودیگر حالات احتمالی شکست شرح داده می شوند . سد تیتون از پنج ناحیه ی مجزا تشکیل شده بود . هسته ی سد ( ناحیه یک) از قزضه های محلی (لای بادی ) تشکیل شده بود . این منطقه ی نفوذناپذیر مهمترین ناحیه سدهای خاکی است. نواحی موجود در داخل سد همگی به عنوان فیلترهایی برای مناطق داخلی عمل  می کنند و باید نقاط داخلی را در برابر فرسایش حفاظت کنند . هر ناحیه نسبت به ناحیه ی قبلی خود دارای مواد درشت تری است . ناحیه اول بیشتر مورد توجه قرار     می گیرد .در هنگام ساخت این ناحیه  ، چندین نقص به وسیله ی بازرسان ساخت USBR اعلام شد ، که عبارتند از :   

       آماده سازی نامناسب سنگ پی قبل از اجرای خاکریز ناحیه ی اول

       اختلاط نامناسب خاکریز ناحیه ی اول

       عدم دقت در انجام آزمایشات مربوطه وکسب نتایج کاذب

       ایجاد مشکل در رسیدن به درصد رطوبت بهینه در هنگام آماده سازی سنگ پی ضمن آنکه چندین موضوع مرتبط با توپوگرافی کلی دیواره ی حفره های اصلی نیز به خوبی لحاظ نشده بودند . وجود تخته سنگ های شل و لق ، برجستگی سنگ ها ، تغییر های ناگهانی در شیب و درزهای باز ، سبب ایجاد شرایط نا همگونی شده بود . درزهای زیادی وجود داشتند که دوغاب سیمان به آنها نرسیده بود و عرض بعضی از آنها از شش اینج تجاوز  می کرد . این موارد با مشخصات USBR  منطبق نبود .بر اساس این مشخصه ها تخته سنگ های شل باید از سطح تماس فونداسیون برداشته شوند و صخره ها ، بر آمدگی های سنگی ، برجستگی ها وناهمواری های شدید ، باید کاهش یابند تا خط تراز رضایت بخشی برای پی تامین شود . سنگ پی در این شرایط مانع تراکم و اتصال مواد ناحیه ی اول با دیواره های ترانشه اصلی می شوند . ترک های عاری از مواد تزریقی سبب ایجاد مجراهایی برای آب در پرده تزریق شده و موجب می شوند که آب از بالادست وارد ناحیه یک شود.

  منطقه ی یک در اوایل بهار اجرا شد . پاک کردن برف روزانه یک فعالیت معمول بود . در طول دو هفته در مارس سال 1975 میلادی ، پاک کردن برف ها تنها کار متصدیان سد بود . ذوب شدن برف ها سبب افزایش درصد رطوبت مصالح بیش از حد بهینه شد . پیمانکار سد برای اصلاح این وضعیت ، یک لایه ی نازک از خاک خشک را بر بالای آن پاشید و سعی کرد که آن را با خاک خیس زیرین مخلوط نماید وچون  امکان اختلاط مناسب حاصل نشد این امر ، خود سبب ایجاد رگه های خاکی متعدد با رطوبت های متفاوت گردید.

بر اساس استاندارد ها و مشخصات USBR آزمایشات کنترل خاک می بایست بعد از هر 1529.2 متر مکعب خاکریزی از    ناحیه ی یک انجام می گرفت . به علت عدم وجود تکنسین های ماهر ، روی  هر 5352.2 متر مکعب خاکریزی اول هیچ آزمایشی انجام نشد .و بقیه ی آزمایشات روی لایه بستر نیزکه انجام شدبود بطور جدی نامناسب بود که توجهی به آن نیز نشد .در صورتیکه تعیین خواص وکاربرد مصالح خاکریز بدون انجام آزمایشات لازمه امکان پذیر نیست .

کنترل رطوبت منطقه ی یک به خاطر ماهیت مواد وآبیاری نامناسب در منبع قرضه بطور معمول مشکل بود . در سه هفته ی اول خاکریزی ، منطقه قرضه آبیاری نشد ، این امر سبب خشک شدن قابل توجه مواد خاکریز گردید  . در شش روز از این بازده ، درصد رطوبت حدود  4% ( یا مقداری بیشتر ) کمتر از وضعیت بهینه بود . درصد رطوبت در این محدوده باعث نفوذ پذیری زیاد وغیر قابل قبول آب شد . این امر سبب پیوند تراکمی نامناسب لایه هاگردید .

این چهار عیب اجرایی در خرابی و شکست سد تیتون نقش اساسی داشتند ، اما همواره حدوث عیوب اجرایی در پروژه  امکان پذیر هستند که باید با طراحی دقیق عملکرد سد را در برابر آنها محافظت کرد . متاسفانه طرح سد تیتون از نظر دفاعی به  اندازه ی کافی ایمن نبود .

عوامل  احتمالی شکست سد :

 چندین حالت وعوامل موثر احتمالی در شکست سد را می توان برشمرد .از آن جمله موارد زیر:

1-     رگاب در اثر ترک خوردن مواد ومصالح ناحیه ی یک : داده های به دست آمده از آزمایش خاکریز سمت چپ بعد از خرابی نشان  می دهد که نشست های غیر یکسانی روی داده است که این امر ممکن است در اثر عیوب ساختمانی که در قبل ذکر شدند به وجود آمده باشند . شکست هیدرولیکی ناشی از پدیده قوس زدگی می تواند در اثر تنش جانبی کم در ترانشه اصلی عمیق به وجود آمده باشد . اما بررسی ها نشان داد که هیچکدام از این حالات در  شکست سد موثر نبوده اند  .

2-     جریان از طریق پرده ی آب بند : به خاطر ترک در سنگ های فونداسیون ، سفت شدن لایه ی سیمان جریان آب بطور کامل عملی نمی شود . این امر سبب جریان یافتن آب در داخل هسته ی ناحیه یک وایجاد فرسایش داخلی در آن  می گردد .

3-     رگاب به خاطر وجود ترک در سنگ بستر : آب توانسته از طریق درزهای بدون سیمان وارد ناحیه ی اول شود .ضمناً حرکت طبیعی آب در اثر پایین بودن فشار هیدرولیکی در پایین دست سد ، بدان سمت  می توانسته منجر به ایجاد رگاب شود . به خاطر اشکلات اجرایی که در بالا برشمردیم امکان ایجاد هر کدام از این سه حالت رگاب وجود دارد .

با اینکه با هر کدام از این حالت ها شکست امکان پذیر بوده است  ، اما تمام شواهد فیزیکی در پنجم ژوئن سال 1976 میلادی از بین رفتند . هیچگاه دلیل اصلی شکست وخرابی سد فهمیده نشد . اما حفاظت نا مناسب از هسته ی ناحیه ی اول در برابر فرسایش داخلی علت غیر قابل انکار شکست سد تیتون بود .

امروزه چیز کمی از پروژه ی 55 میلیون دلاری سد تیتون باقیمانده است . به خاط خراب شدن این سد اصلاحات کلی در شیوه های طراحی وساخت سدها در USBR به عمل آمد . سد هایی با ضریب اطمینان بالاتر ساخته شدند و دقت زیادی در طراحی و انجام آزمایشات خاک معمول شده است و همچنین روند بازرسی نیز بیشتر و شدیداً افزایش یافته است . شاید حتی مهمتر از تغییراتی که در سیاست سد سازی USBR به وجود آمد ، تغییرات در واکنش شرایط اضطراری بود که ریس جمهور وقت  آمریکا ( کارتر ) در بودجه ی فدرال سال 1977 آمریکا بودجه زیادی را به عملیات بازرسی سدها ی ساخته شده از سال 1972 به بعد تخصیص داد و در بکارگیری نیروی متخصص وکارآمد دقت بیشتری در تمام مراحل بعمل آمد .این بودجه برای بازرسی کامل سدهای پر خطر در داخل کشور آمریکا در نظر گرفته شد. در سال 1979 ، ریس جمهور آمریکا با ادغام چندین آژانس کمک به حوادث غیر مترقبه آژانس مدیریت اضطراری فدارال (FEMA ) را تشکیل داد.  

زیر نویس ها:

1-Fremont

2- Soil piping

مراجع:

1-بولتن اطلاع رسانی شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران .

2-Failure of the Teton dam :gotechnical aspects , INTERNATIONALWATER POWER DAM CONSTRUCTION ,july 2002