سد شيرين

الخزان وسعة التخزين

وعلى صعيد آخر، يخزن سد شيرين المياه في خزان تبلغ سعته الاعتيادية نحو 1.65 مليون متر مكعب، بينما تبلغ سعة التخزين الميتة نحو 0.33 مليون متر مكعب. وتناولت الدراسة الهندسية أداء الخزان عند ثلاثة مناسيب للمياه هي المنسوب الأعلى والمتوسط والأدنى، بهدف تحديد تأثير تغير المنسوب في الرشح داخل جسم السد.

المواد المستخدمة في الإنشاء

من جهة ثانية، استعملت في إنشاء جسم السد مواد ترابية محلية، مع استخدام تربة طينية غرينية في اللب الداخلي، ومواد من الرمل والحصى في المرشحات. وأظهرت الفحوص المختبرية اختلاف الخصائص الهندسية بين مواد الغلاف واللب والمرشحات، إذ بلغت الكثافة الجافة العظمى لطبقة الغلاف نحو 1.966 غ/سم³، مقابل نحو 1.88 غ/سم³ للتربة المستعملة في اللب.

الدراسات والتقييم الهندسي

كذلك، وخلصت الدراسة إلى أن خصائص طبقات جسم السد ونظام المرشحات تؤثر بصورة مباشرة في كمية الرشح وتدرج الخروج، كما بينت أهمية دراسة تغير منسوب الخزان عند تقييم استقرار السد الترابي. وتوفر هذه النتائج أساسًا هندسيًا لتقييم أداء السد في أثناء التشغيل وتغير مناسيب المياه.

إضافةً إلى ذلك، واعتمد التقييم على محاكاة الرشح عند ثلاثة مناسيب للمياه في الخزان، هي المنسوب الأعلى والأوسط والأدنى، مع دراسة تأثير نفاذية طبقة الغلاف الترابي ووجود اللب الطيني وسمكه ووضع المرشحات في الجهة الخلفية للسد. كما استُخدم برنامجا SEEP/W لتحليل الرشح وSLOPE/W لتحليل استقرار المنحدرات، بما أتاح دراسة العلاقة بين حركة المياه داخل جسم السد ومعامل الأمان للمنحدرات في ظروف تشغيل مختلفة.

وعلى صعيد آخر، خضع سد شيرين لتقييم هندسي باستخدام طريقة العناصر المحددة بهدف دراسة سلوك جسم السد في ظروف تشغيلية مختلفة. وشملت الدراسة إجراء فحوص مختبرية للتربة المستعملة في إنشاء السد في مختبرات كلية الهندسة بجامعة تكريت، ثم إدخال نتائج الفحوص في برنامج GEO-STUDIO لتحليل حركة المياه داخل جسم السد وتقييم استقرار المنحدرات.

المواصفات الهندسية

في هذا الإطار، سد شيرين سد ترابي يبلغ طول جسمه نحو 410 أمتار وارتفاعه نحو 18 مترًا. ويتكون جسم السد من غلاف ترابي ولب طيني غير منفذ للمياه، إضافة إلى طبقات من المرشحات المصممة للتحكم في حركة المياه المتسربة داخل جسم السد. ويبلغ سمك اللب الطيني في الجزء العلوي نحو 3 أمتار، ويزداد باتجاه الأسفل حتى يبلغ نحو 35 مترًا عند القاعدة.

الرشح داخل جسم السد

ومن جهة أخرى، دُرس الرشح خلال جسم سد شيرين باستخدام طريقة العناصر المحددة، بالاعتماد على خصائص التربة التي حُددت من خلال الفحوص المختبرية. واستُخدم برنامج GEO-STUDIO لتحليل حركة المياه واستقرار جسم السد، مع إجراء نمذجة عند مستويات مختلفة للمياه في الخزان.

من جهة ثانية، وأظهرت النتائج أن زيادة نفاذية طبقة الغلاف تؤدي إلى زيادة كمية المياه المتسربة عبر جسم السد، في حين ينخفض تدرج الخروج. كما كان لوجود اللب الطيني تأثير كبير في تقليل الرشح؛ إذ أشارت نتائج الدراسة إلى انخفاض كمية المياه المتسربة بنحو 99% عند وجود اللب مقارنة بالحالة التي لا يوجد فيها.

المواصفات الهندسية

وفي السياق ذاته، يُصنف سد شيرين ضمن السدود الترابية، ويبلغ طول جسم السد نحو 410 أمتار وارتفاعه 18 مترًا. ويتكون جسم السد من غلاف ترابي مع لب طيني غير منفذ للمياه، يبلغ سمك اللب عند أعلاه نحو 3 أمتار، ويزداد باتجاه الأسفل حتى يصل إلى نحو 35 مترًا عند القاعدة. ويحيط باللب الطيني غلاف من خليط الحصى، مع وجود مرشحات رأسية بين الغلاف واللب، ومرشحات إصبعية في الجزء الخلفي من السد للمساعدة في التحكم بحركة المياه المتسربة.

كذلك، وتتألف المنشأة، وفق الدراسة الهندسية، من جسم السد والمأخذ السفلي والمجرى المائي، بينما صُممت طبقات الغلاف واللب والمرشحات للتحكم في حركة المياه داخل جسم السد والحد من الرشح. كما بينت الدراسة أن مواد الغلاف استُمدت من تربة محلية متوافرة بالقرب من موقع السد، واستُخدمت تربة طينية غرينية في إنشاء اللب، في حين صُنعت المرشحات من الرمل والحصى الطبيعيين.

التقييم الهندسي

وفي هذا السياق، اعتمد تقييم أداء سد شيرين على الفحوص المختبرية لخصائص التربة والنمذجة العددية للرشح والاستقرار. واستعمل الباحثون برنامجي SEEP/W لتحليل الرشح وSLOPE/W لتحليل استقرار المنحدرات ضمن بيئة GEO-STUDIO، مع دراسة تأثير نفاذية الغلاف وسمك اللب ووجود المرشحات وتغير منسوب الخزان.

كذلك، وتوفر نتائج الدراسة تقييمًا هندسيًا لسلوك السد الترابي في ظروف تشغيل مختلفة، ولا سيما فيما يتعلق بحركة المياه داخل جسم السد واستقرار المنحدرات أثناء تغير مناسيب الخزان والتفريغ السريع.

السلامة الإنشائية

من جهة ثانية، وفي حالة التفريغ السريع للخزان، انخفض معامل أمان المنحدر العلوي في بداية العملية نتيجة بقاء ضغوط مياه المسام داخل جسم السد بعد انخفاض منسوب المياه، ثم بدأ بالارتفاع تدريجيًا مع تلاشي تلك الضغوط. وبلغ أدنى معامل أمان في الحالة المدروسة 1.95 بعد أربعة أيام من بدء التفريغ، قبل أن يستعيد المنحدر درجة أعلى من الاستقرار مع استمرار انخفاض ضغوط مياه المسام.

ومن ناحية أخرى، أظهرت نتائج تحليل استقرار سد شيرين أن جسم السد حافظ على معامل أمان ملائم في حالات التشغيل التي درستها النمذجة العددية. وشمل التحليل المنحدرين العلوي والسفلي لجسم السد، مع دراسة تأثير تغير منسوب الخزان والظروف المختلفة لتوزيع ضغوط مياه المسام داخل التربة.

إضافةً إلى ذلك، وتشير هذه النتائج إلى أهمية مراعاة معدل تغير منسوب الخزان عند تقييم سلامة السدود الترابية، إذ لا يعتمد استقرار المنحدر على منسوب المياه الخارجي وحده، وإنما يتأثر كذلك بسرعة تبديد ضغوط مياه المسام داخل جسم السد.

التفريغ السريع للخزان واستقرار المنحدرات

كذلك، وبحسب النموذج المستعمل في الدراسة، استغرق التفريغ السريع الكامل للخزان أربعة أيام، بينما استمر تلاشي ضغوط مياه المسام داخل جسم السد لمدة تصل إلى 30 يومًا. وأظهرت النتائج أن معامل الأمان ينخفض في بداية عملية التفريغ ثم يزداد تدريجيًا مع انخفاض ضغوط مياه المسام. وبلغ أدنى معامل أمان مقداره 1.95 بعد أربعة أيام من التفريغ السريع في الحالة المدروسة، كما انخفض تدرج الخروج عند المرشح الواقع في الجهة الخلفية للسد تدريجيًا أثناء خفض منسوب المياه.

في هذا الإطار، تناولت الدراسة الهندسية لسد شيرين تأثير خفض منسوب مياه الخزان على استقرار المنحدر العلوي لجسم السد، باعتبار أن التفريغ السريع يؤدي إلى زوال ضغط المياه المسلط على المنحدر في وقت قصير، بينما تبقى ضغوط مياه المسام داخل التربة مرتفعة نسبيًا، الأمر الذي قد يؤثر في استقرار المنحدر. واستعملت الدراسة نموذجًا عدديًا لمحاكاة تفريغ الخزان من منسوب التخزين الأعلى البالغ 384.5 مترًا فوق مستوى سطح البحر.

الإنشاء والتنفيذ

من جهة ثانية، بدأ العمل في إنشاء سد شيرين عام 2007، واكتمل تنفيذ المشروع في يناير 2009. وأُنشئ السد ضمن مشاريع تنمية الموارد المائية في محافظة كركوك، ونُفذت أعماله بوصفه سدًا ترابيًا مخصصًا لخزن المياه.

المواد المستخدمة في إنشاء السد

من جهة ثانية، وأظهرت الفحوص المختبرية التي أجريت على مواد جسم السد اختلافًا في الخصائص الهندسية بين طبقة الغلاف واللب والمرشحات. وبلغت الكثافة الجافة العظمى نحو 1.966 غ/سم³ لطبقة الغلاف، ونحو 1.88 غ/سم³ للتربة المستعملة في اللب، في حين تراوحت القيم الخاصة بمواد المرشحات بحسب حجم الحبيبات المستعملة. كما أظهرت الاختبارات أن المحتوى الرطوبي الأمثل لطبقة الغلاف بلغ نحو 6.75%، مقابل نحو 15% للتربة المستعملة في اللب.

وعلى صعيد آخر، اعتمد إنشاء جسم سد شيرين الترابي على مواد محلية متوافرة بالقرب من موقع المشروع. واستُخدمت تربة محلية في إنشاء طبقة الغلاف الخارجي لجسم السد، بينما استُخدمت تربة طينية غرينية في إنشاء اللب الداخلي، بوصفه الجزء الرئيس المسؤول عن الحد من نفاذ المياه عبر جسم السد. أما طبقات الترشيح فصُنعت من الرمل والحصى الطبيعيين، بهدف تنظيم حركة المياه المتسربة ومنع انتقال دقائق التربة من جسم السد.

الأغراض والاستخدامات

وفي هذا السياق، يرتبط إنشاء سد شيرين بإدارة الموارد المائية في المنطقة المحيطة به، إذ يوفر الخزان موردًا مائيًا يمكن الاستفادة منه في الأنشطة المرتبطة بالمياه. وتكتسب هذه الوظيفة أهمية خاصة في المناطق الزراعية التي تعتمد على الموارد المائية المحلية، مع ارتباط السد بالاحتياجات المائية للمنطقة المحيطة.

علاوةً على ذلك، ولا تقتصر أهمية السد على تخزين المياه، إذ ترتبط إدارة الخزان كذلك بالتحكم في مناسيب المياه ومراقبة سلوك جسم السد عند تغير مستوى الخزان. وقد تناولت دراسة هندسية منشورة في *Tikrit Journal of Engineering Sciences* هذه الجوانب من خلال تحليل الرشح واستقرار المنحدرات عند مستويات مختلفة للمياه، بما يوضح أهمية التشغيل المنضبط للخزان في المحافظة على سلامة المنشأة.

الخزان وسعة التخزين

كذلك، وتناولت الدراسة الهندسية للسد سلوك الخزان عند مستويات مائية مختلفة، إذ جرى تحليل الرشح خلال جسم السد عند ثلاثة مستويات للمياه: المستوى الأعلى والمتوسط والأدنى. وأظهرت النتائج أن ارتفاع منسوب المياه في الخزان يؤدي إلى زيادة كمية المياه المتسربة عبر جسم السد وارتفاع تدرج الخروج، وهو ما يجعل التحكم في حركة المياه داخل جسم السد عنصرًا مهمًا في تشغيل المنشأة والمحافظة على استقرارها.

إضافةً إلى ذلك، يُنشئ سد شيرين خزانًا مائيًا تبلغ سعته الاعتيادية نحو 1.65 مليون متر مكعب، في حين تبلغ سعة التخزين الميتة نحو 0.33 مليون متر مكعب. ويُستعمل الخزان لخزن وتنظيم المياه، إلى جانب توفير المياه للشرب وبعض الاستخدامات الزراعية المحدودة، فضلًا عن استخدامه في إمداد الثروة الحيوانية بالمياه.

التفريغ السريع واستقرار المنحدرات

كذلك، وأظهرت النتائج أن معامل الأمان للمنحدر العلوي انخفض في بداية التفريغ السريع، ثم ارتفع تدريجيًا مع انخفاض ضغوط مياه المسام. وبلغ الحد الأدنى لمعامل الأمان في الحالة المدروسة 1.95 بعد أربعة أيام من التفريغ السريع للخزان.

وفي هذا السياق، درست الدراسة تأثير التفريغ السريع للخزان في استقرار المنحدر العلوي للسد، إذ يؤدي انخفاض منسوب المياه بسرعة إلى تغير الضغوط المؤثرة في جسم السد، بينما تستمر ضغوط مياه المسام داخل التربة في التبدد بعد انخفاض المنسوب.

المرشحات ونظام التصريف

وفي السياق ذاته، يحتوي جسم السد على مرشحات من المواد الحبيبية، وُضعت للتحكم في حركة المياه المتسربة ومنع انتقال دقائق التربة مع المياه. وأظهرت النمذجة أن وجود المرشحات يؤثر في تدرج الخروج للمياه المتسربة، كما يساهم نظام الترشيح في تنظيم مسار الرشح داخل جسم السد.

التشغيل وتغير مناسيب الخزان

من جانب آخر، أظهرت النمذجة العددية لأداء سد شيرين أن تغير منسوب المياه في الخزان يؤثر بصورة مباشرة في سلوك المياه داخل جسم السد. وقد حُلّل الرشح عند ثلاثة مناسيب للمياه، هي المنسوب الأعلى والمتوسط والأدنى، مع دراسة العلاقة بين منسوب الخزان وكمية المياه المتسربة والتدرج الهيدروليكي عند الجزء الخلفي من السد.

علاوةً على ذلك، وبينت نتائج التحليل أن ارتفاع منسوب المياه يؤدي إلى زيادة كمية الرشح عبر جسم السد وارتفاع التدرج الهيدروليكي، بينما يؤدي انخفاض المنسوب إلى تراجع كمية المياه المتسربة تدريجيًا. كما درست الدراسة حالتي الانخفاض السريع والبطيء لمنسوب الخزان، وأظهرت أن انخفاض ضغط مياه المسام داخل جسم السد يستمر بعد خفض مستوى المياه، وهو عامل يؤخذ في الاعتبار عند تقييم استقرار المنحدر العلوي للسد.

الرشح واستقرار جسم السد

طالع كذلك

إضافةً إلى ذلك، أُجريت دراسة هندسية لتقييم أداء سد شيرين الترابي باستخدام طريقة العناصر المحددة، مع تحليل حركة المياه خلال جسم السد واستقرار منحدراته عند مناسيب مختلفة للخزان. واعتمدت الدراسة على نتائج فحوص مختبرية لخصائص التربة المستعملة في جسم السد، ثم استُخدمت هذه البيانات في برنامجي SEEP/W وSLOPE/W ضمن منظومة GeoStudio لمحاكاة الرشح وتحليل استقرار المنحدرات.

من جانب آخر، وأظهرت نتائج التحليل أن زيادة نفاذية طبقة الغلاف الترابي تؤدي إلى زيادة كمية المياه المتسربة عبر جسم السد، مع انخفاض تدرج الخروج. وفي المقابل، كان للّب الطيني دور رئيسي في الحد من الرشح، إذ خلصت الدراسة إلى أن وجوده يمكن أن يخفض كمية المياه المتسربة عبر جسم السد بنحو 99% مقارنة بالحالة التي لا يوجد فيها اللب. كما بينت النتائج أن ارتفاع منسوب المياه في الخزان يؤدي إلى زيادة الرشح وتدرج الخروج، مما يبرز أهمية المرشحات ونظام التصريف في المحافظة على سلامة جسم السد.

قائمة سدود العراق

وفي السياق ذاته، كما درست الدراسة تأثير الانخفاض السريع لمنسوب الخزان في استقرار المنحدر العلوي للسد، ووجدت أن معامل الأمان ينخفض في بداية التفريغ السريع ثم يرتفع مع مرور الوقت نتيجة تلاشي ضغوط مياه المسام داخل جسم السد. وبلغ الحد الأدنى لمعامل الأمان في حالة التفريغ السريع 1.95 بعد أربعة أيام، وهو ما اعتبرته الدراسة مؤشرًا على بقاء المنحدر العلوي ضمن حالة الاستقرار في الحالة المدروسة.

الموقع

في هذا الإطار، يقع سد شيرين في ناحية ليلان بمحافظة كركوك في العراق، ويقع ضمن منطقة وادي شيرين. ويُعتبر من السدود الترابية الصغيرة في المحافظة.

التشغيل وتغير مناسيب الخزان

وعلى صعيد آخر، أظهرت النمذجة أن ارتفاع منسوب المياه في الخزان يؤدي إلى زيادة كمية الرشح عبر جسم السد وارتفاع التدرج الهيدروليكي، بينما تنخفض كمية الرشح مع انخفاض المنسوب. وشملت الدراسة تحليل سلوك السد عند مناسيب مختلفة للخزان، إضافة إلى دراسة تأثير التغير السريع والبطيء في منسوب المياه على استقرار المنحدرات.

الإنشاء والتنفيذ

كذلك، بدأ العمل في إنشاء سد شيرين عام 2007، واكتمل تنفيذ المشروع في 24 يناير 2009. ويتكون السد من ثلاثة أجزاء رئيسية هي جسم السد، والمأخذ السفلي، والمجرى المائي. ونُفذ جسم السد من مواد ترابية مع نواة طينية غير منفذة للمياه، ضمن تصميم يهدف إلى تقليل تسرب المياه والمحافظة على استقرار جسم السد.

في هذا الإطار، ويُظهر التصميم الإنشائي للسد اعتماد طبقات من الحصى والمرشحات حول النواة الطينية للتحكم في حركة المياه داخل جسم السد، بينما أُجريت لاحقًا دراسات هندسية لتقييم الرشح واستقرار المنحدرات باستخدام طريقة العناصر المحددة وبرنامج GEO-STUDIO، بالاعتماد على خصائص التربة المستعملة في إنشاء السد.

المرشحات ونظام التصريف

كذلك، يضم جسم سد شيرين نظامًا من المرشحات المصممة للتحكم في حركة المياه المتسربة عبر جسم السد ومنع انتقال دقائق التربة مع المياه. وتتكون هذه المرشحات من مواد حبيبية خشنة، تشمل الرمل والحصى الطبيعيين، وتوضع في الجزء الخلفي من السد بما يسمح بتصريف المياه المتسربة بصورة منظمة وتقليل مخاطر ارتفاع ضغط المياه داخل جسم السد.

من جانب آخر، وأظهرت الدراسة أن وجود المرشح في الجهة الخلفية للسد يؤثر في تدرج الخروج للمياه المتسربة، إذ ينخفض التدرج الهيدروليكي عند المرشح مع انخفاض منسوب الخزان، وهو ما يرتبط بزيادة معامل الأمان ضد ظاهرة غليان التربة. كما بين التحليل أن المرشحات تؤدي دورًا في تنظيم مسار الرشح داخل جسم السد والحفاظ على استقرار المنشأة عند تغير ظروف التشغيل.

نتائج التقييم التشغيلي

إضافةً إلى ذلك، كما خلصت الدراسة إلى أن سمك اللب الطيني له تأثير مباشر في أداء السد؛ إذ يؤدي تقليل سمك اللب بمقدار 5 أمتار إلى زيادة كمية الرشح بنسب تراوحت بين 21% و88%، وزيادة تدرج الخروج بنسب تراوحت بين 20% و89% بحسب حالة التحليل. ووجد الباحثون أن السمك القائم للب الطيني، البالغ 35 مترًا في النموذج المدروس، حقق أقل تدرج للخروج مع بقاء معدل الرشح ضمن الحدود المقبولة في ظروف الدراسة.

من جهة ثانية، أظهرت نتائج الدراسة العددية أن مستوى المياه في الخزان يؤثر بصورة واضحة في سلوك الرشح داخل جسم سد شيرين. فعند ارتفاع منسوب المياه إلى مستوى الفيضان، ازدادت كمية المياه المتسربة عبر جسم السد إلى نحو ثلاثة أضعاف قيمتها عند المنسوب المنخفض، كما ازداد تدرج الخروج بصورة ملحوظة. وبيّنت الدراسة أن زيادة نفاذية طبقة الغلاف الترابي تؤدي إلى زيادة كمية الرشح، مع انخفاض تدرج الخروج، في حين يؤدي انخفاض نفاذية اللب مقارنة بالغلاف إلى الحد من انتقال المياه خلال جسم السد.