كليّات :

انتخاب سرريزمناسب براي يك سد حائز اهميت فراوان است . جهت رفع نيازها و با توجه به شرايط محل و شرايط هيدرولو ژيكي طرح ، انواع معيني از اجزاء و تركيبهاي مختلفي از آنها براي سد بكار مي رود . در يك انتخاب مناسب ، ميزان اطمينان و ملاحظات اقتصادي بايد مورد ارزيابي قرار گيرد .

 در پاسخ به كليه نيازمنديهاي طرح يك روش سيستماتيك براي انتخاب سريز بكارگرفته مي شود . در اين رابطه كارشناسان طرح بايد به مسئله ايمني توجه ويژه اي معطوف نمايند . در انتخاب تركيب مناسبي از اجزاء مختلف و در گزينش جانمائي كلي كه به بهترين نحو پاسخگوي تمام مسائل باشد روش گام به گام بسيار مفيد است .

معيارها :

سرريز ها بايد پاسخگوي نياز اوليه يعني انتقال مطلوب و مطمئن سيل و تخليه آب به نقطه مطمئني در پاياب سد باشند . براي تعيين حداكثر تراز آب درياچه فقط بايد امكانات تخليه آب با اطمينان بسيار زياد در زمان استهلاك سيل مد نظر قرار گيرد . در فرآيند انتخاب ضروري است عوامل اقتصادي ، مشخصات طرح ، شرايط محل ، ميزان اطمينان ، دقت در برآورد سيل طرح ، نوع سد ، طول مدت و تناوب بهره برداري و عواملي ازاين  قبيل در نظر گرفته شود . عواقب خرابي نسبي يا كامل يك سرريز بي نهايت اهميت دارد و بايد در فرآيند انتخاب و جانمائي طرح كاملاً مد نظر قرار گيرد . معيارهاي انتخاب سرريز را مي توان در دو گروه تحت عناوين ملاحضات عملكردي ( functional (  سرريز و ملاحضات ايمني سرريز به شرح زير دسته بندي نمود . ملاحظات مربوط به عملكرد سرريز عبارتند از :

1 ـ ظرفيت كافي تأسيسات تخليه براي رها سازي سيل طرح

2 ـ سازگاري با نوع طرح

3 ـ ارضاءنيازهاي طرح

4 ـ استفاده مؤثر از وضعيت زمين شناسي و شرايط توپوگرافي محل 

5 ـ رعايت جنبه هاي اقتصادي در طرح تأسيسات تخليه

6 ـ طرحهائي كه حجم و دورة رها سازي سالانه آب را مد نظر قرار مي دهند

ملاحضات ايمني :

1 ـ اطمينان زياد از قابليت بهره برداري 

2 ـ ايمني و پايداري سازه اي در مقابل دامنه كامل حجم و مدت زمان هاي رها سازي سيل طرح

3 ـ تخليه هاي كنترل شده بصورتي كه از ايمني سد اطمينان حاصل آيد

4 ـ خطرات احتمالي در پاياب كه بايد به خوبي ارزيابي شود

5 ـ اطمينان و دقت در برآورد كامل سيل طرح

روش :

براي انتخاب سرريز بايد از يك روش سيستماتيك استفاده شود . استفاده از يك روش  گام به‌گام ، انتخاب و تعيين اندازه اجزاء سرريز را تسهيل مي بخشد .

روش گام به گام ممكن است شامل مراحل زير باشد :

1 ـ تعيين حجم خروجي و سيلاب سربار براي عبور سيل طرح

2                        ـ انتخاب گزينه هاي مقدماتي و اجراي پخش سيل در مخزن براي آنها

3                         ـ تعيين تركيب اجزاء مورد نياز

4                        ـ اجراي مطالعات اقتصادي

5                        ـ انتخاب مناسب ترين سرريز و ساير تسهيلات تخليه آب

اين مراحل به تفصيل در پاراگرافهاي زير مورد بحث قرار گرفته است :

مرحلة اول :

شامل اجراي مطالعات مقدماتي پخش سيل طرح ميباشد . اين مطالعات تركيبهاي مختلفي را براي رهاسازي و ذخيره سيل طرح در اختيار طراح مي گذارند . انتخاب تأسيسات تنظيم در اين مرحله مي بايست بصورت آزمايشي مورد بررسي قرار گيرد . تعيين اولين تركيب تخليه آب و ذخيره سيلاب سربار مي بايست براساس سازه هاي تنظيم تاج ساده انجام شود . غالباً از طريق مقايسه بين حجم سيلاب و ذخيره در حال ازدياد درياچه ، مي بايست يك تعادل منطقي بين تخليه آب و سربار ايجاد شود . هدف از اولين مرحله ، تعيين نيازمنديهاي تخليه ، ذخيره سيلاب و ذخيره سيلاب سربار به منظور عبور سيل طرح براي سرريزهاي انتخاب شده مي باشد .

مرحلة دوم :

شامل انتخاب تأسيسات تخليه اي است كه به طور مطلوب سيل طرح را در درياچه سد ذخيره خواهد كرد و با شرايط توپوگرافي و زمين شناسي محل تناسب خواهد داشت و به طور صحيح با سازه هاي انتقالي و پاياني تركيب خواهد شد . استفاده از تأسيسات تخليه كننده براي كمك به تخليه آب از سرريزها در اين مرحله بايد در نظر گرفته شود . تخليه كننده اي كه براي استهلاك و يا پخش سيل مورد استفاده قرار مي گيرد بايد كاملاً قابل اطمينان باشد .

هر نوع سرريزي كه در نظر گرفته مي شود بايد با سيلاب سازگار باشد . نيازمنديهاي تخليه سيل مي بايست در اين مرحله مورد مطالعه قرار گرفته و سرريزهاي كمكي نيز بايد در اينجا مورد بررسي قرار گيرند . در هنگام ارزيابي سرريزهاي كمكي  كليه نيازمنديهاي تعيين طرح و طراحي بايد بر آورده شود .

مرحلة سوم :

شامل تركيب سازه هاي مناسب انتقال آب و پايانه ها ( شامل سازه هاي سرعت گير ) با گزينه هاي مختلف سازه هاي كنترل بالا دست يا تنظيم كننده كه قبلاً انتخاب شده اند ، مي باشد تا پايه مطالعات اقتصادي براي تعيين ظرفيت مطلوب تخليه درياچه و ذخيره حجم سربار سيلاب ورودي را تشكيل دهد .

همانطور كه در مرحله دوم بحث شد ، سازه هاي تنظيم كننده مي بايست با خطوط انتقال و پايانه ها سازگار باشد . نوع و طراحي سازه هاي كنترل با تنظيم كننده بايد به نحوي باشد كه از شرايط توپوگرافي و زمين شناسي محل به خوبي استفاده كرده و پاسخگوي نيازمنديهاي اجرائي بوده و بطور صحيح با پايا نه ها تركيب شود . جائي كه گرفتن انرژي آب بحراني است ، نوع سرعت گير مي بايست به دقت انتخاب شود . موقعيت سازه سرعت گير مي بايست بطور نسبي با در نظر داشتن نيازمنديهاي زمين شناسي و توپوگرافي تعيين گردد و وضعيت قرار گيري آن در رابطه با رودخانه و سد و نسبت به خصوصيات بهره برداري مي بايست رضايت بخش باشد . هدف از مرحلة سوم بدست آوردن مجموعه اي از روشهاي مناسب براي عبور سيل طرح و بر آورده كردن نيازهاي پروژه با يك روش كاملاً مطمئن است .

مرحلة چهارم :

شامل انجام مطالعات لازم براي تعيين اقتصادي ترين توازن بين حجم درياچه و حجم ذخيره سازي سيلاب سربار است . اين مطالعه مي بايست در بر گيرنده تفاوتهاي مقادير مختلف ارتفاع آزاد مورد نياز و بررسي هزينه هاي فزاينده براي حداكثر ترازهاي مختلف آب درياچه  باشد . اساساً هزينه هاي فزاينده مربوط به سد و حريم اطراف آن است . ظاهراً تصديق اقتصادي‌ترين طرح بستگي به وجود اختلاف كافي بين هزينه كلي گزينه ها دارد . اين مسئله به ويژه زماني صادق است كه شخص طرح هاي مختلف سازه كنترل كننده بدون دريچه را با طرحهاي مختلف سازه كنترل كننده دريچه دار مقايسه نمايد . گزينه اي كه كمترين هزينه را دارد قبل از آنكه به عنوان يك گزينه مناسب در نظر گرفته شود بايد با توجه به مسائل ايمني و ديگر ملاحضات مربوطه كاملاً قابل قبول باشد .

تاج سرريزي كه آب بطور آزاد از روي آن سرازير شود نسبت به انواع دريچه دار ديگر چند برتري دارد كه اين برتري ها بخاطر سادگي و رهائي از مكانيسمهاي بهره برداري و عدم نياز به پرسنل بهره برداري مي باشد . به همين دليل بسياري از طراحان معتقدندكه سرريزآزاد از انواع ديگر قابل اطمينان تر است و عموماً تمايل بيشتري به انتخاب اين نوع سرريز دارند مگر آنكه استفاده از سرريز دريچه دار هزينه بسيار كمتري داشته باشد و بتوان از عملكرد آن در زمان وقوع سيل اطمينان كامل حاصل نمود . سرريزهاي آزاد براي مناطق دوردست و در زمان تخليه سيلاب برتري هاي آشكاري دارند . بطور مثال در روش مجمع مهندسين ارتش آمريكا براي انتخاب سرريز دريچه دار و يا بدون دريچه ، تعيين زمان تمركز (concentration time ) جريانهاي سطحي از حوزه آبريز براي رسيدن به درياچه مد نظر قرار مي گيرد . اگر زمان تمركز كمتر از 12 ساعت باشد سرريز بدون دريچه لازم است و اگر زمان تمركز بين 12 تا 24 ساعت باشد ارجحيّت باسرريز بدون دريچه است . اعتبار سرريزهاي دريچه دار زماني كه در ارتباط با نيروگاهها از آنها بهره برداري شود ودر صورت استفاده مداوم ، شديداً افزايش مي يابد . مسئولان بهره برداري از سد بايد در خصوص باز كردن دريچه ها ، به منظور جلوگيري از افزايش بيش از حد تراز سربار طرح ، اختيار داشته باشند . در سرريز دريچه دار هميشه اين احتمال وجود دارد كه دريچه ها بيش از حد نياز باز شوند و تخليه زيادتراز مقدار آب ورودي و ياحتي بيشتر از  حداكثر جريان ورودي شود . در مورد سرريز آزاد وجود چنين احتمالي منتفي است . به هر حال سرريزهاي دريچه دار داراي برتري هائي هستند . اين نوع سرريزها پيش بيني تسهيلات و طرحهاي لازم براي دفع سربار ناشي از ورود سيلاب را كاهش داده ، داراي قابليت مناسب براي تخلية سريع آب در شرايط اضطراري بوده و انعطاف پذيري بيشتر در بهره برداري از درياچه سد ايجاد مي نمايند . در صورت دوري سد و عدم دسترسي به كاركنان با تجربه براي بهره برداري از سد ، سيستم هاي نوين تنظيم خودكار دريچه همراه با لوازم و تجهيزات ذخيره برق در خيلي موارد مي تواند خطرات بهره برداري را تا سطح رضايت بخش كاهش دهند . قبل از انتخاب طرح نهائي مي بايست ارزش برتري استفاده از سرريز دريچه دار بطور روشن تائيد و اعتبار بهره برداري از آن ضمانت شود . عدم قطعيت در بر آورد ها و موارد نامعلوم در ارتباط با هزينه هاي واحد ، ايجاب مي نمايد كه مزيت هاي كلي هزينه اي با توجه به سطوح مرحله طراحي ( مقدماتي ـ نهائي ) درصد غالبي   باشد . تجربه و قضاوت نيز مي تواند در اتخاذ تصميم مؤثر باشد .

مرحلة پنجم :

شامل انتخاب نهائي است . در اين مرحله كارشناس طراحي بايد اختلاف قيمتها ( آن طور كه با عوامل ديگري كه قبلاً به آنها اشاره شد در ارتباط هستند ) را در نظر بگيرد . كليه معيارهاي مربوط به ايمني و عملكرد سرريز ، كه قبلاً به آنها اشاره شده ، بايد در مورد طرحهاي سرريزي كه مورد بررسي نهائي قرار مي گيرد ، اعمال شود .

ملاحظات طراحي هيدروليكي :

طراحي سرريزها به منظور انتقال سيلابهاي بزرگ از طريق اجراي طرحي كه ايمني سد و ابنيه وابسته به آن را به خطر نياندازد و بدون آنكه آسيب غير قابل قبولي در سر آب سرريز ايجاد كند ، انجام مي شود . ملاحضات هيدروليكي اساساً با ايجاد سرريزهاي با كارائي مطمئن با هزينه نگهداري كم ارتباط دارد . شكل تاج بايد تأمين كننده ضرايب تخليه بالا و فشارهاي كاملاً يكنواخت و پيش بيني شده باشد . مي توان مراحل خاصي كه معمولاً در تعيين اندازه سرريز براي يك سري از شرايط ويژه طرح ضروري است را شناسائي نمود . مراحل مزبور معمولاً به ترتيب زير است :

1 ـ پيش بيني فضاي درياچه جهت حجم رسوب گذاري ، ظرفيت ذخيره ، حجم سيلاب سربار و ارتفاع آزاد .

2 ـ تعيين رقوم تاج سرريز ( امكان روش آزمون و خطا در صورت در نظر گرفتن سرريز دريچه دار ) .

3 ـ انتخاب سيل طرح و استفاده از روشي كه قبلاً تحت عنوان ( انتخاب و عبور سيل طرح ) مورد بحث قرار گرفته است .

4 ـ تعيين ارتفاع اوليه درياچه براي شروع پخش و يا استهلاك سيل در درياچه سد .

5 ـ استهلاك سيل طرح ( و شايد سيلهاي ديگر ) در درياچه سد با در نظر گرفتن طولهاي مختلف براي تاج سرريز . محاسبات پخش سيل طرح با طولهاي مختلف تاج سرريز ، ايده و تصور كلي در مورد سربار ، طول تاج سرريز و ارتفاعهاي اقتصادي سد به ذهن كارشناس طراح منتقل مي سازد .

6 ـ تعيين اينكه آيا ظرفيت تخليه مجاري خروج كه براي رفع نيازمنديهاي طرح مورد نياز است در محاسبات پخش سيل سودمند خواهد بود يا نه . ايمني هرگونه استفاده همزمان از مجاري تخليه با سرريز بايد با اطمينان و تضمين همراه باشد .

7 ـ تعديل برنامه هاي محاسبات پخش سيل بطور مناسب براي تخمين دبي تخليه كننده و دامنه اندازه سرريز و نوع سرريزكه بنظر مي رسد از روي برنامه قبلي محاسبات پخش سيل نشان داده شده باشد .

8 ـ برنامه ريزي تهية طرح و جانمائي كلي سازه و بر آورد مقادير و هزينه ها . اين قسمتي از يك مطالعه بهينه سازي است كه اقتصادي ترين اندازه سرريز و امكان استفاده از تأسيسات تخليه كننده در استهلاك و يا پخش سيل طرح را مشخص خواهد كرد .

9 ـ اصلاح طرح براي انواع سرريزهاي انتخابي .

بعد از انتخاب طرح اوليه سرريز ، روند كار به طراحي سازه هاي جداگانه تبديل مي شود . اين سازه ها معمولاً شامل كانالهاي تقرّب آب سازه هاي كنترل كننده ، سازه هاي انتقال و خروجي و پايانه ها مي شوند . هر يك از اين نوع سازه ها نيازمند ملاحضات هيدروليكي مربوط به خود هستند . به هر حال ، روند طراحي بصورت ساختمان به ساختمان اجرا نخواهد شد بلكه بايد تا حدي بصورت تركيبي از سازه هاي سازگار انجام شود . طراحي هر سازه طراحي سازه هاي مجاور را تحت تاثير قرار خواهد داد .