سدود في بلاد العرب
تعتمد الزراعة العربية بشكل اساسي على الامطار الموسمية في الري. وفي ظروف الجفاف والتغير المناخي وقلة معدلات الأمطار التي تسود العالم العربي، فإن وضع استراتيجية لاستخدامات المياه في قطاعات الزراعة والصناعة والاستخدامات المنزلية، وتطوير إدارة مائية لاستغلال موارد المياه المتاحة وترشيد استخداماتها يأخذ مركز الإهتمام في جميع الدول، .
وتشكل إقامة السدود والحواجز المائية عنصراً هاماً في إستراتيجيات الأمن المائي وتنمية موارد المياه وتطوير قطاع الزراعة والقطاعات التي تقوم على هذا القطاع.
سلسلة سدود في بلاد العرب
تتناول سلسلة سدود في بلاد العرب أهم السدود في بلاد العرب، والتي تُقام على مجاري الأنهار أو الوديان، في صورة حواجز إنشائية كبيرة، من الخرسانة المسلحة بشكل رئيسي. غير أن هناك سدود عربية كبيرة جداً، ومن أبرزها السد العالي الذي تبلغ سعته الكلية 169 بليون م3 من المياه، هي من السدود الإملائية الصخرية Rockfill dam .
ويعرض الجزء الأول من السلسلة في هذه المقالة معلومات عامة حول تعريف ومفهوم السدود، وأغراض إقامتها والجوانب السلبية لإنشاءها، ومكونات السدود الرئيسية وتصنيفاتها وأنواعها، واستغلال السدود المقامة على مجاري الأنهار في إنتاج الطاقة الكهرومائية.
ويعرض الجزء الثاني من سدود في بلاد العرب أهم السدود المنشأة في أقاليم المغرب العربي و الوسط وجزيرة العرب والمشرق العربي. وتضم مصر والسودان والمغرب والعراق وسوريا أهم السدود في بلاد العرب والتي تقوم على مجاري أنهار كبيرة.
وقد جاء هذا المدخل للتعريف بتوزيع وأنواع وسعات السدود في بلاد العرب والمجاري المائية التي تقوم عليها على امتداد ساحة العالم العربي.
مقالات ذات صلة
سدود بلاد العرب | سدود المشرق العربي .. تراث ثقافي مائي ممتد (6)
سدود بلاد العرب | سدود العراق… أكبر وأهم سدود المشرق العربي (5)
سدود بلاد العرب | سدود في جزيرة العرب .. موطن أقدم السدود في العالم العربي (4)
سدود بلاد العرب | سدود بلاد النيل .. أكبر سدود العرب .. تواجه أخطاراً جسيمة (3)
سدود بلاد العرب | سدود في المغرب العربي .. سياسة ممتدة لتنمية العرض المائي (2)
سدود في بلاد العرب : ما هي السدود
يُعرًف السد بأنه حاجز إنشائي يًقام على مجرى نهر أو وادي بهدف حفظ المياه خلف الحاجز في خزان او بحيرة صناعية، من مواد خرسانية مسلحة أو مواد طبيعية مثل الأرض والصخور.
والخزان هو الجسم المائي الكبير الذي يتكون خلف جدار مبني عبر نهر أو واد كبير ، قد تتراكم فيه كميات كبيرة تشكل بحيرات صناعية.
ويستخدم بصورة متزايدة في بناء السدود مواد مركبة من مواد مختلفة مثل الإسمنت والمواد الإملائية أو خلطات إسمنتية مختلفة ومضغوطة Roller-compacted concrete (RCC) مثل سد الوحدة بين الأردن وسوريا.
سدود في بلاد العرب : منافع إقامة السدود وجوانبها السلبية
حقق بناء السدود مساهمات جوهرية في التنمية البشرية في أنحاء عديدة من العالم، حيث بدأ الإنسان في بناءها منذ قرون ممتدة. ، لكن بناء السدود، لا يزال موضوعاً جدلياً، وهناك من يرى منافع كثيرة لإقامة السدود، ولكن هناك من يعتقد أن بناء السدود ينطوي على جوانب سلبية بيئية واجتماعية.
منافع إقامة السدود
يسهم بناء السدود في تحقيق عدداً كبيراً من المنافع، الأمر الذي يفسر اهتمام دول العالم بإنشائها، وتشمل ما يلي:
♦ إدارة مياه المجاري المائية:
- نظيم تدفق المياه إلى مجرى النهر بعد الوصول إلى منسوب معين للمياه في بحيرة (خزان) السد، لحماية الأراضي المنخفضة المحيطة بها والمأهولة من أخطار الفيضانات. وهو من الأهداف الهامة لبناء السدود في السودان ومصر والعراق .
- زيادة تخزين المياه الجوفية.
- تحويل مجاري الأنهار إلى قنوات زراعية أو خزانات مياه أو لتنظيم تدفق المياه و الحماية من الفبضانات.
♦ تنظيم وإدارة الموارد المائية في مواسم الجفاف لتوفير احتياجات المياه الصالحة للاستهلاك البشري والصناعي والإنتاج الزراعي والحيواني.
- إقامة نشاطات زراعية في مناطق جافة أو صحراوية في مناطق تفتقر إلى المياه بسبب الجفاف ونقص الأمطار، من خلال تزويدها بمصادر منتظمة للمياه عبر قنوات للري.
- تنمية وتطوير الإنتاج الحيواني حيث يمكن استغلال البحيرات الصناعية خلف السدود، في تربية الأسماك وتنمية الثروة السمكية.
- استخدام طرق الري الانسيابي الأقل تكلفة .
- توفير مصادر مائية للأحياء البرية مثل الحيوانات والطيور والنباتات البرية في مناطق كانت جافة قبل ذلك.
♦ إنتاج الطاقة الكهرومائية النظيفة لحماية البيئة من التلوث، بكفاءة وبتكلفة تشغيلية منخفضة
- تزويد السكان بإمدادات رخيصة من الكهرباء ،
- توفير مصدر للطاقة منخفض التكلفة لإستغلال المياه الجوفية والتوسع في الزراعة المروية.
- تنمية صناعات محلية غذائية تقوم على الإنتاج الزراعي والحيواني اعتماداً على الكهرباء كمصدر رخيص للطاقة،
- تنمية الصناعات الوطنية اعتماداً على الكهرباء كمصدر رخيص للطاقة، وخاصة للصناعات المستهلكة بكثافة للطاقة مثل الألومنيوم والحديد والصلب.
♦ تحقيق أهداف اقتصادية عامة:
- تنمية وتطوير السياحة، حيث تشكل سواحل البحيرات نقاط جاذبة للسياحة الداخلية والخارجية.
- تحسين الملاحة النهرية لأغراض النقل أو السياحة.
تنطوي إقامة السدود على اضرار جانبية بيئية، في حالة عدم تقييم الأثر البيئي بصورة كافية، واتخاذ الإجراءات اللازمة لتفادي الأضرار أو الحد منها:
- حجز الطمي والغرين النهري الغني بالمواد العضوية ، الذي كان يصل التربة الزراعية على ضفاف الأنهار في أوقات الفيضانات، وشكل سماداً طبيعياً للتربة، مما أدى إلى إضعاف خصوبة هذه الأراضي وخفض انتاجيتها. كما أدى إلى افتقار مياه النهر والموائل الساحلية للمغذيات الطبيعية للثروة السمكية والأحياء النهرية.
- ارتفاع مستوى المياه الجوفية في المنطقة المحيطة بالسد نتيجة حجز كميات كبيرة من المياه في الخزان المائي الخاص به، الأمر الذي قد يؤدي إلى تملح الأراضي الصالحة للزراعة. وتؤدي عملية الري إلى تغلغل المياه في التربة وإذابة أملاح ومعادن التربة، والتي تنجذب إلى السطح عند التبخر، مما يُضر بخصوبة التربة أو صلاحيتها للزراعة، ويستدعي القيام بعمليات غسيل التربة وتحسين أعمال ومرافق الصرف لمياه الري.
- تهجير مجتمعات سكانية كانت متواجدة بمنطقة بناء السد، وبالتالي الإضرار ببيئات ثقافية محلية ، مما يخل باستقرار تلك المجتمعات. وقد امكن الحد من هذه الأضرار، من خلال إقامة مدن بديلة للسكان المهجرين في مواقع قريبة.
- نقل مواقع أثرية ذات قيمة ثقافية إلى أماكن أخرى كما حدث عند بناء السد العالي لمجتمعات في مصر والسودان.
- إزالة موائل نباتية أو حيوانية طبيعة، مثل غمر الغابات، وبعضها قد يكون حاضناً لكائنات حيوانية ونباتية مهددة بالانقراض، غير أنه يمكن الحد من بعض الأضرار بنقلها لمواقع أخرى.
- الإخلال ببيئة الأحياء المائية مثل وقف هجرة أنواع من الأسماك (مثل السلمون) نتيجة احتجاز السد لها وعدم قدرتها على الإنتقال ومواصلة رحلتها عبر مجرى النهر، وبالتالي والحد من تكاثرها.
- أضرار صحية نتيجة تشكيل مياه السدود لبيئة صالحة لتكاثر البعوض وانتشاره.
- احتمال انهيار السدود كليا أو جزئياً ، والتي قد تنطوي على أضرار في البنية المادية التحتية في منطقة السد وأضرار بشرية كارثية .
الطاقة الكهرومائية
تستمد الطاقة المائية من تدفق المياه، وقد استخدمت منذ أكثر من ألفي عام من الرومان والصينين وفي المغرب وسوريا والأردن لإدارة طواحين الحبوب.
وشكل توليد الطاقة الكهرومائية Hydropower اعتماداً على قوة المياه المتحركة، في مجاري الأنهار أو المياه المتدفقة من السدود، أقل الوسائل تكلفة لتوليد الكهرباء والأقل تلويثاً للبيئة. فهو أقل حاجة للصيانة من حيث تكاليف الإحلال والوقود والعمر التشغيلي عند مقارنتها بطرق إنتاج الكهرباء الأخرى. وتكتسب المشاريع الصغيرة أهمية كبيرة للمجتمعات في المناطق النائية التي يصعب ربطها بالشبكات الوطنية للكهرباء لارتفاع التكلفة وكذلك، كخيار صديق للبيئة.
ووجد في دراسة في الولايات المتحدة أن تكاليف إنتاج الطاقة الكهرومائية أقل تكلفة واكثر كفاءة واستقراراً وتلويثاً للبيئة مقارنة مع الوقود الأحفوري (نفط، غاز 30%) والفحم الحجري (25%) ومصادر الطاقة المتجددة؛ طاقة الرياح (30%) وطرق الطاقة الشمسية (14%)، والطاقة النووية (20%).
وتشكل الطاقة الكهرومائية 15.8% من إجمالي إنتاج الطاقة الكهربائية العالمية. وتنتج النرويج 99 ٪ من الكهرباء من الطاقة المائية، وتضم الصين أكبر محطة للطاقة الكهرومائية في العالم هي سد الأخاديد (الخوانق) الثلاثة في الصين، وتنتج 22 جيجاوات، وهو ما يكفي لتوفير ما بين 70 مليون إلى 80 مليون أسرة. وتنتج البرازيل %61 من احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة المائية، وكندا 58%، والصين وروسيا 17% والهند 10% والولايات المتحدة 7%.
ويبين جدول الطاقة الكهرومائية في العالم العربي أن الطاقة الإنتاجية شكلت 3.4 % من إجمالي القدرة الإنتاجية الكلية، بينما شكل إنتاج الطاقة الكهرومائية (الفعلية) 2.3% من إجمالي الطاقة المنتجة.
وتمثل بيانات الطاقة الإنتاجية Installed power capacity (ص 8 في المصدر) الحد الأقصى لسعة توليد الطاقة الصافية لمحطات إنتاج الكهرباء، و يتم قياسها بالميجاوات (MW) ، بينما تمثل بيانات الإنتاج، توليد الطاقة (الفعلية) Electricity generation ، ويتم قياسها بالجيجاوات/ ساعة (GWh).
وكما يبين جدول الطاقة الكهرومائية أن الطاقة المائية أسهمت بحوالي 60% من إنتاج الكهرباء في السودان، وقرابة 6% في مصر والمغرب، و 2-3% في سوريا ولبنان والعراق وقرابة 0.1 % في الجزائر والأردن وتونس.
وقدرت وكالة المخابرات الأميركية أن الطاقة المائية ساهمت بنسبة 16% في إجمالي الطاقة الإنتاجية للكهرباء في موريتانيا في عام 2019، وهي الثانية في الترتيب (بعد السودان) في مساهمة الطاقة الكهرومائية في مصادر الطاقة الكهربائية.
ويقوم المبدأ الأساسي للطاقة الكهرومائية على استخدام المياه لإدارة التوربينات (المحركات). وتُركب وحدات توليد الكهرباء تحت مساقط المياه في السدود العالية لتحويل الطاقة الكامنة في المياه المتساقطة إلى طاقة حركية وإدارة التوربينات كما يبين شكل توليد الطاقة الكهرومائية.
ينتج عن إدارة محور التوربين تحريك دَوار ْ المولد، والذي يضم ملفات تولد مجال كهرو مغناطيسي عالي، يتلقاه الجزء الثابت في المولد، والذي يضم ملفات تحول المجال الكهرومغناطيسي إلى تيار كهربائي، وبذلك يتم توليد الطاقة الكهربائية بالحث المغناطيسي. وتُنْقلْ الطاقة الكهربائية المولدة إلى شبكة التغذية الكهربائية.
وتقام محطات التوليد على السدود أو خزانات المياه أو مباشرة تحت مجاري الأنهار. وتعتمد كمية الطاقة المنتجة على كمية المياه المتساقطة بالثانية بتأثير الجاذبية الأرضية وارتفاع منسوب المياه. وكلما زاد معدل كمية المياه المتساقطة على التوربين وزاد ارتفاع موقع تساقط المياه، وزادت كفاءة تدوير العنفات وقلت الطاقة المهدورة بالاحتكاك خلال التدوير؛ زادت الطاقة المنتجة.
سدود في بلاد العرب : خطوات بناء السدود
يعد تحديد موقع ونوع السد المناسب الخطوة الأولى والمهمة لتصميم مشاريع السدود. ويقام السد بعد إجراء الدراسات الفنية والإقتصادية وتقييم الأثر البيئي، وفي مواقع على الأنهار أو وادي تسمح تدفقاته المائية بتعبئة السدود.
ويحدد موقع جسم السد (في الوضع الأمثل) في أضيق مكان في مجرى مياه عميق محاط بجبلين مرتفعين من الجانبين(خانق) توفره الطبيعة على مجرى نهر أو وادي، حيث تتوفر الأرضية المناسبة للأساسات والسعة المناسبة لخزان مياه السد ، والذي يشكل بحيرة صناعية. وهذا من شأنه تسهيل عملية إقامة السد والحد من التكلفة.
وتشمل العوامل المؤثرة ظروف المناخ في منطقة السد، وطبيعة مجرى المياه ، وطريقة تحويل مياه النهر في أثناء فترة التنفيذ ومدة هذه الفترة، وتوفر مواد البناء، وحساب ارتفاع ووزن وسعة السد التخزينية وقوى ضغط ورفع الماء ودفع الأمواج من بحيرة السد على جسم السد، واثر الرياح و الزلازل. وتدنية حجم الفواقد المائية التي يًسمح بتسربها عبر جسم السد وأساساته، وخاصة لسدود مياه الشرب عالية التكلفة، وفي المواقع ذات الموارد المائية المحدودة.
وتتطلب هذه الإعتبارات إجراء عملية تقييم شاملة للجوانب الفنية والإقتصادية والأثر البيئي قبل وضع المخطط العام لمشروع السد.
وتتضمن الدراسات الفنية دراسة طبوغرافية وجيولوجية طبقات تربة منطقة السد للتعرف على طبيعة ارضية الأساسات وتربة السد وقياس نفاذيه التربة وخواص الصخور واحتمالات وقوع الزلازل. كما تتضمن دراسة هيدرولوجية المنطقة من حيث كمية الأمطار الساقطة و المياه السطحية والمياه الجوفية.
وتشكل الدراسة الإقتصادية حساباً لقيمة المنافع السابق الإشارة إليها مثل توفير المياه للإستخدامات المختلفة، زيادة الإنتاج الزراعي والصناعي، توليد الطاقة، توفير العمالة، وجماليات المنطقة والسياحة…مقابل تكاليف إقامة السد والصيانة وتقدير للإضرار البيئية والثقافية…
والخطوة التالية هي إعداد المخططات التنفيذية التفصيلية والمواصفات الفنية لجميع الأعمال التي يتألف منها مشروع السد، والتي يجب أن تدقق من قبل استشاري مؤهل. ويلي ذلك، وتكليف شركة مؤهلة لتنفيذ مشروع السد وفق المخططات والمواصفات الفنية المعتمدة، وقد تدعو الحاجة لإجراء بعض التعديلات على تصميم السد أثناء التنفيذ بما ينسجم مع التصميم الأساسي. ويجري ملىء تجريبي للسد بعد تنفيذ المشروع للتأكد من صلاحيته قبل اكتمال المشروع واستلامه نهائياً.
سدود في بلاد العرب : مكونات السدود
تتكون السدود بشكل رئيسي من جسم السد والدعامات الطرفية وبحيرة السد والمأخذ المائي (مصب مجرى النهر او الوادي في السد) والمفيض وبوابة التصريف (المفرغ السفلي).
وتشكل الدعامات الطرفية Abutments على جانبي مجرى المياه التي يستند عليه جسم السد والتي تحمي السد من انزلاق التربة ، والتي قد تكون طبيعية ، وتتوقف على ميول الجبال المحيطة وتركيبتها الصخرية ، أو هيكل من الخرسانة يتم إنشاؤه كدعامات طرفية.
وقد تضم قمة هيكل السد Creset، ممراً للمشاة أو طريقًا للمركبات فوق السد، ويحيط بجانبي الطريق جدران حماية خرسانية.
وهناك حد لمنسوب مياه السد يتعين المحافظة عليه، ويمثل الحد الحر Freeboard المسافة بين أعلى مستوى للمياه في السد وأعلى هيكل السد المستخدم لتخزين المياه.
ويضم جسم السد مفيض مائي Spillway قرب قمة السد لمرور المياه الفائضة عن سعة الخزان او بحيرة السد لمنع تجاوز منسوب المياه وحد الامتلاء للسد والأضرار به، وقد يأخذ المفيض شكل فم الجرس (شكل قمعي) خلف جسم السد (الظاهر في الشكل).
ويضم جسم السد نفق المراقبة Gallery، داخل بنية جسم السد بشكل عرضي أو طولي لمتابعة وتقييم أداء السد، والذي يتضمن مصرفاً لمياه التسرب ويكون مائلاً قليلاً.
كما يضم السد فتحة تصريف Sluice way (بوابة التحكم ، مفرِّغ سفلي) للتحكم بإسالة المياه من البحيرة إلى المنطقة الواقعة خلف جسم السد بالكميات اللازمة للأغراض المختلفة، وكذلك، لإسالة فائض المياه في حالة الفيضانات، و لتفريغ السد كلياً من بقايا المياه والطمي المترسب في قعر السد. ويكون هناك بوابة واحدة لتصريف مياه السد في السدود الصغيرة والمتوسطة.
ويشكل مستوى التخزين الميت Dead Storage level مستوى الماء الذي لا يمكن سحب الماء من تحته.
ويضم جسم السد في قاعدته، ذلك الجزء من السد الملامس لأرضية قعر النهر والمسمى بالكعب Heel من جانب البحيرة ، وبإصبع القدم Toe ، من جانب المصب. وقد يمتد إصبع القدم ليشكل حوض تهدئة Stilling basin للمياه المتساقطة لتخفيف حدة تدفقها.
وقد يتضمن السد نفقاً للتحويل Diversion Tunnel وهو نفق جانبي لموقع جسم السد يسمح بتدفق المياه، بينما يكون السد في مرحلة البناء.
انواع السدود: تصنيفات انواع السدود
تُصنًف السدود بناءً على معايير مختلفة على أساس مواد البناء المستخدمة، والهيكل والتصميم، والوظائف، والتصميم الهيدروليكي والحجم، وينقسم كل نوع منها بدوره إلى أنواع فرعية أخرى.
- صلابة ونوع المادة الإنشائية للسد؛ وهناك سدود مبنية من مواد صلبة Rigid dams مثل الخرسانة المسلحة أو مواد معدنية أو أخشاب. وهناك سدود مبنية من مواد غير صلبة Non-Rigid damsمثل السدود الترابية أو الركامية . ويشيع تصنيف السدود إلى سدود خرسانة مسلحة وهي السدود الأكبر حجماً عادة، وسدود إملائية ترابية أو ركامية، وهي سدود صغيرة عادة، ولكن هتاك سدود ركامية كبيرة جداً مثل سد صدام في الموصل والسد العالي في أسوان.
- هيكل وتصميم السد، حيث تصنف إلى سدود الجاذبية والقوسية والمدعمة والسدود الإملائية، التي سنتناولها لاحقاً بتفصيل أكثر.
- الوظيفة، حيث تصنف إلى سدود تخزين (التي سنتناولها لاحقاً)، وسدود تغذية جوفية تقام على مجاري الأودية الرئيسة لحجز مياه الأمطار لأغراض ترشيحها إلى الخزان الجوفي، لتقليل فاقد المياه الكبير بالتبخر، وتنقية إمدادات المياه طبيعياُ لأغراض الشرب. وهناك سدود تحويل لمجارى المياه كلياً أو جزئياً ، مثل قناة تستخدم لأغراض الري، ومن أمثلتها في مصر قناطر أسيوط، وسدود الاحتجاز التي تهدف إلى تخزين المياه في فترة الفيضان وإطلاقها تدريجياً بعد انتهاءه، وسدود تنقية مجاري المياه من المخلفات (حطام أشجار، و أخشاب، ورمل وحصى)، والسدود الموقتة Cofferdam لتوفير منطقة جافة لبناء سد على مجرى نهر وتحويل تدفق المياه إلى مجرى مائي آخر، وسدود الطاقة الكهرومائية لتوليد الكهرباء من خلال تساقط المياه من اعلى السد على التوربينات الدوارة في الجانب السفلي من السد.
- التصميم الهيدروليكي حيث تصنف إلى سدود تسمح بتدفق فائض المياه Overflow dam من اعلى السد بعد امتلاءه وسدود تسمح بتدفق فائض المياه من مفيض أسفل جسم السد Non-overflow dam .
- سعة التخزين الإجمالية حيث تصنف إلى سدود صغيرة تصل سعتها إلى 10 مليون م3 وإرتفاعها إلى 12 م، وسدود متوسطة تصل سعتها إلى 60 مليون م3 وإرتفاعها إلى 30 م وسدود كبيرة تتجاوز سعة 60 مليون م3 و إرتفاعها أ كبر من 30 م. وبلغ ارتفاع أعلى سد في العالم 305 م وهو جِنبنغ في سيشوان في الصين.
سدود في بلاد العرب : أنواع السدود وفق هيكل وتصميم السد
يتوقف اختيار نوع السدود في مرحلة التصميم كمنشأة هندسية على جيولوجية المنطقة وطبيعة التربة والتضاريس. وتصنف السدود إلى أنواع وفق هيكل وتصميم السد، وهناك أمثلة عليها في سدود بلاد العرب أقيمت على مجاري الأنهار الكبيرة أو الوديان، وخاصة في مصر والسودان والعراق والمغرب.
1. السدود القوسية Arch dams المبنية من الخرسانة، وتعتبر أبسط أشكال السدود وأقلها تكلفة من حيث المواد والتصميم مقارنة مع أنواع السدود الخرسانية الأخرى. وعادة ما يتم بناء السدود القوسية في الوديان الضيقة العميقة ذات الصخور القوية للأساسات وذات الجوانب شديدة الانحدار، ثابتة الصخور لدعم هيكل السدود وتشكيل دعامات طرفية Abutments ثابتة لأنها ستتلقى الأحمال.
يأخذ السد شكل قوس منحني يحجز خلفه الكميات الهائلة من مياه الأنهار، وله اشكال مختلفة . ويكون جسم السد منحنياً على شكل قوسي، ومائل للأعلى في اتجاه بحيرة السد. وتعتمد سعة حمل السد القوسي على انحناءه، إذ كلما كان الانحناء أكبر ، كان الهيكل مقاوماً لأحمال بدرجة اكبر.
وتتمثل احمال السد القوسي في وزن السد و ضغط الماء والتغيرات الموسمية في درجة الحرارة والثلج و قوة الزلازل و قوة رفع الماء والترسبات الطينية. وتُعرًف قوة الضغط Compressive strength على أنها قدرة المادة على مقاومة الضغط المباشر لقوة الضغط الموجهة لها.
ويتميز الهيكل القوسي بمقاومته لقوة دفع الماء خلف السد، ويتجه ضغط المياه نحو جسم السد القوسي، والذي يوزع أو ينقل هذه الضغوط (الأحمال أو الإجهادات) للدعامات الطرفية والأساسات، كما يبين الشكل أدناه.
وتعمل المياه في بحيرة السد على إيقاع ضغوط كبيرة على السطح الخلفي المحدب للجدار، مما يسبب انضغاط القوس الجداري باتجاه التماسك والتقارب للمادة الجدارية من بعضها البعض بسبب طبيعة بناءها القوسية، و نقل الإجهادات إلى كتفي الوادي أو جانبي السد حيث الدعامات الطرفية، بينما ينتقل حمل وزن السد إلى قاعدة السد المصممة لهذا الغرض كما يظهر في شكل نقل الأحمال.
ولا يكون جسم السد سميكاً مقارنة مع السدود الأخرى ، ولذلك، يحتاج لمواد بناء اقل، وهذا يجعله عملياً واقتصادياً في المناطق النائية.
ومن الأمثلة على السدود القوسية في سدود بلاد العرب سد وادي الويدان في المغرب وسد تابلوط في الجزائر وسد دوكان في العراق وسد جنة القوسي (الجاذبي) في لبنان.
2. السدود المدعمة Buttress dams ، وهي شكل مطور لسدود الجاذبية ، ولكنها تستخدم مواد أقل بكثير، بسبب المساحات الكبيرة بين الدعامات وبالتالي فهي اقتصادية في مواد البناء مقارنة مع سدود الجاذبية، ولكنها تتطلب تسليحاً اكبر بالحديد ونسبة إسمنت أعلى للمتر المكعب وأكثر حاجة للعمالة.
والسدود المدعمة (الدعامية) لها جانب صلب مستقيم أو منحني مواجه لضغط الماء واقل سماكة من جسم سدود الجاذبية ، ويتم تدعيمه بسلسلة من الدعامات على مسافات متساوية وبالزاوية المناسبة. وتشكل الدعامات حوائط مساندة مثلثة مختلفة الأشكال على امتداد جسم السد في الواجهة الأمامية للسد على جانب المصب. وتقوم هذه الدعائم الإنشائية بتقوية ودعم بناء السد من الجهة الخارجية في اتجاه مجري النهر، و تنقل أحمال ضغط المياه العالية من جسم السد إلى الدعامات وإلى الأساسات وكذلك وزن السد إلى الأساسات كما يظهر في شكل نقل الأحمال.
تبنى السدود المدعمة عادة من الخرسانة المسلحة الثقيلة Concrete أو من الحجارة أو طوب البناء Masonary ومؤونة الإسمنت Mortar ، لتثبيت السد على الأرض. وتقوم دعامات السد بالمحافظة على تماسك وسلامة السد في موقعه، وتقاوم (دفع) ضغط المياه على السد، وتنقل الأحمال للأساسات.
تلائم السدود الدعامية ، كما سدود الجاذبية ، المجاري المائية الضيقة والواسعة ، ويجب أن يتم بناؤها على قاعدة صخور ثابتة، ولكنها نسبياً يمكن اقامتها على أساسات أضعف مقارنة مع سدود الجاذبية لأنها تقوم على قاعدة أساس ممتدة، توزع الأحمال على التربة في قاعدة السد.
ومن الأمثلة على السدود الدعامية في سدود بلاد العرب سد المسيرة في المغرب و سد خشم القربة وسد الروصيرص وسد مروى في السودان.
3. تتكون سدود الجاذبية Gravity dams من الخرسانة المصبوبة أو تُبنى من الأحجار وطوب البناء مع مؤونة الإسمنت، وتكلفتها الأولية عالية، ولكنها لا تتطلب صيانة كثيرة.
ويطلق على هذا النوع سدود الجاذبية أو السدود الثِقَلية لأن الجاذبية تثبت كل جزء من السد على الأرض، وتسمح له بمقاومة قوة دفع الماء الأفقية في الخزان.
وتتوقف كمية الخرسانة على الوزن اللازم لجسم السد لتثبيته واستقراره، بدرجة أكبر من قوة الخرسانة، حيث الوزن هو العامل الأكثر أهمية. ويشترط عند بناءه أن تتحمل التربة التحتية الضغط الهائل الناتج عن ثقل هذه الخرسانة. و تتجه أحمال ضغط المياه العالية إلى جسم السد الثقيل الذي ينقلها إلى الأساسات كما يظهر في شكل نقل الأحمال.
يمكن أن تكون سدود الجاذبية مرتفعة كثيراً، وعادة ما تكون مستقيمة الهيكل، ولكن إذا كان محور السد منحنياً، فهذا يضيف إلى قدرة السد على الثبات والإستقرار لاكتسابه خاصية السد القوسي.
سدود الجاذبية أكثر ملاءمة في مجاري المياه الضيقة، ولكن يمكن بناؤها في مجاري مياه واسعة. وتتطلب السدود المرتفعة أرضية صخرية ثابتة كقاعدة للسد، بينما لا تتطلب السدود غير المرتفعة أرضية صخرية ثابتة كقاعدة للسد لاعتمادها على عامل الوزن.
وتتعرض سدود الجاذبية لأحمال وزن السد الذي يشكل عامل التثبيت للسد، وضغط الماء و قوة رفع الماء والثلج وقوة دفع الأمواج وقوة الطمي (ترسبات التربة) والرياح وقوة الزلازل. وتستخدم سدود الجاذبية والسدود الدعامية وزن الخرسانة كقوة لها ، في حين تعتمد السدود المقوسة على قدرة الهيكل الإنشائي على مقاومة ضغط الماء المباشر الواقع عليها لتحمل وزن الماء.
ومن الأمثلة على سدود الجاذبية في سدود بلاد العرب معظم سدود المغرب ومنها سد محمد الخامس في المغرب و سد بني هارون و سد كدية أسردون (أكبر سدود الجزائر) وكذلك سد بو سيابة وسد واد ملاق في الجزائر و سد بقعاتا في لبنان .
4. السدود الإملائية والتي تتشكل المادة الإنشائية لها من التراب والحصى والرمال أو الركام والصخور، التي يتم استخراجها من حوض السد، وعادة ما تبطن الكتل الحاجزة بطبقة إسمنتية تضمن استقرارها وكتامتها ضد رشح المياه.
ولا تتطلب السدود الإملائية إقامة بُنية تحتية كبيرة كقواعد أساسية شأن السدود الخرسانية لأن أحمالها محدودة ، حيث تقام في الوديان الواسعة التي تشكل الصخور الصلبة أو التربة اللينة أرضية السد أو أساساته. ، وتهدف السدود الإملائية إلى تجميع المياه السطحية وتنظيم توزيعها، أو لأغراض التغذية الجوفية، التي تعمل على تخزين مياه الأمطار الموسمية.
• السدود الترابية (الردمية) Embankment dam والتي تقام من سلسلة متتابعة من طبقات التربة المضغوطة تشكل جداراً أو تلة. وتخصص أكثر المواد المانعة أو الكتيمة (غير النافذة) لتشكل قلب الردمية (الجدار، السد)، من التربة الطينية والخرسانة أو الخرسانة الإسفلتية للقلب، والذي يشكل العازل الداخلي لحجز مياه السد ومنع ترشح أو تسرب المياه عبر بناء السد. بينما تراكم طبقات المواد ذات النفاذية في الجانبين؛ جانب بحيرة السد Upstream وجانب مسيل السد .Downstream وويوضع غطاء خرساني مقوى أو طبقة أسفلتية (من الحصى ومسحوق الحجارة وسائل الأسفلت لكمادة لاحمة بنسبة تقارب 5% ) على الواجهة الأمامية ومفيض من الخرسانة .
ومن الأمثلة على السدود الإملائية في سدود بلاد العرب سد صدام (سد الموصل) و سد حمرين على مجرى نهر الوند في محافظة ديالى وسد دهوك على نهر دهوك في شمال العراق، وسد السّفان على نهر الصفير رافد لنهر دجلة في سوريا وسد المختار السوسي وسد يوسف بن تاشفين في المغرب، وسدي أعالى عَطْبَرَة وسِتَيتْ في السودان.
• وتتكون سدود الصخور الإملائية بشكل رئيسي من طبقات من تربة حبيبية تضم الرمل والحصى وصخور مفتتة، ولهذا تسمى سدود صخرية Rockfill dams، وهي مقاومة للزلازل. وتغطى واجهة بحيرة السد بطبقة كتيمة غير نافذة من الخرسانة او الإسفلت. ومن الأمثلة على السدود الصخرية أضخم السدود في بلاد العرب وثالث سدود العالم سعة، وهو سد أسوان العالي (السدّ العالي) وهو سد مائي على نهر النيل في جنوب مصر، أنشئ في عهد جمال عبد الناصر والذي تبلغ سعته 169 مليار متر مكعب، و سد دربندي خان في مضيق جبلي على نهر ديالى في شمال العراق وسد الملك طلال في الأردن.
• وتتكون السدود الإملائية الصلبة Hardfill Dams من نواة من الرمل والحصى الأسمنتي Cemented sand and gravel، وهو نوع جديد من السدود ظهر في اليابان في عام 1992 ويتميز بدرجة أعلى من الأمان ومقاومة الزلازل، وعدم الحاجة لأساسات قوية، وبناء بسيط وسريع الإنشاء، وتكاليف أقل. ومن الأمثلة على السدود الإملائية الصلبة في سدود بلاد العرب سدود عديدة بنيت في المغرب بهذه الطريقة مثل سد محمد بن عبدالله وسد (قرية) ولجة السلطان .
المصادر
تقرير الإتحاد العربي للكهرباء لعام 2018 (عدد 27) https://bit.ly/2ZMBMjb
http://www.rccdams.co.uk/dam-search/
https://www.thoughtco.com/aswan-high-dam-1435554
https://theconstructor.org/water-resources/types-of-dams/4439/
https://www.slideshare.net/abhijitpal17/dam-classification-based-on-structure
https://www.hydrologicalsolutions.com/cofferdam/7-different-kinds-of-dams-their-uses/