نشریه شماره ۷۰۱

با توجه به اهمیت کف بندها و تثبیت کننده‌ها، امور آب وزارت نیرو در قالب طرح تهیه ضـوابط و معیارهـاي فنـی صـنعت آب کشـور نشریه شماره ۷۰۱ «ضوابط طراحی کف بندها و تثبیت کننده‌هاي بستر» را با هماهنگی سازمان مدیریت و برنامه‌ریزي کشور در سال ۱۳۹۵ تهیه و تنظیم کرد.

نشریه شماره ۷۰۱ ضوابط لازم براي طراحی و اجراي سـاز‌ه‌هاي کـف بنـد‌ها و تثبیت کننده‌هاي بستر رودخانه‌ها را ارائه می‌دهد. ایـن سـازه‌هـا بـراي پایدارسـازي و مهـار فرسـایش و آب شسـتگی بسـتر رودخانه‌ها به کار می‌روند.

رودخانه‌ها اغلب تحت تاثیر عوامل طبیعی و دخالت‌هاي انسانی دستخوش تغییرات می‌شوند که فرسـایش بسـتر یـا کف کنی و پایین افتادگی ممتد و مستمر از جمله موارد بارز آن تلقی می‌شود. پایین افتادن تراز آب دریا و دریاچه‌ها باعث آغاز فرسایش بستر و پایین افتادگی کف بستر در رودخانه‌هاي منتهی به دریا و دریاچه می‌شود. انسان نیز با دخالت‌هاي خود تعامل موجود را برهم زده و باعث ناپایداري و تشدید این پدیده‌ها می‌شود.

احداث سد بر روي رودخانه و کاهش عرض استخراج معادن شن و ماسه و به طور کلی بسیاري از اقدامات مهندسی نظیر احداث پل، جاده سازي و سایر فعالیت‌هاي عمرانی هریک به نوعی در فرآیند فرسایش و گود افتادگی بستر موثر است.

کف بندها از جمله سازه‌هاي ثبیت کننده بستر رودخانه‌هـا هستند کـه بسـتر رودخانـه را از فرسـایش ناشـی از آب محافظت می‌کنند. در بستر رودخانه‌ها وجود این سازه حفاظتی مانع تماس آب با مواد قابل حرکت بستر شده و لـذا مـانع حرکت این مواد و شسته شدن بستر رودخانه می‌شود.

اهدف نشریه شماره ۷۰۱

هدف از تهیه نشریه شماره ۷۰۱، تدوین مجموعه‌ای از ضوابط و معیارهاي طراحی و ساخت کـف بنـدها و تثبیـت کننـده‌هـا‌ي بستر رودخانه‌ها است. ابتدا انواع کف بندها و تثبیت کننده‌هاي بستر معرفی شده، سپس ضوابط و معیارهاي طراحی و ساخت آنها ارائه شده است. در نهایت در زمینه بهره‌برداري و نگهداري از آنها بحث شده است.

جهت تثبیت بستر از کف بندها، آستانه، سدهاي اصلاحی، پوشش‌ها و شیب شکن‌ها استفاده می‌شود. در ساخت کف بندها از مصالحی نظیر سنگ، سنگ و سیمان، توري سنگ، بتن یـا سـپرهاي فلـزي اسـتفاده مـی‌شـود . کف بندها عموماً به دو دسته کف بند افقی و شیبدار تقسیم بندي می‌شوند. از کف بند افقی فقط در جایی که شـیب بسـتر خیلی کم است استفاده می‌شود.

دامنه کاربرد نشریه شماره ۷۰۱

‌دامنه کاربرد نشریه شماره ۷۰۱، براي تثبیت بستر رودخانـه بـوده و شـامل حفاظـت از سـواحل و کنـاره‌هـا‌ي رودخانـه‌هـا نمی‌شود. این نشریه براي رودخانه‌هایی که سیلاب‌هاي واریزه‌اي حاوي رسـوب‌هـای در ابعـاد سـنگ، تختـه سـنگ و تنـه درختان دارند، کاربرد نخواهد داشت. لذا کاربرد این نشریه در رودخانه‌هاي کوهستانی داراي بستر ناپایدار و حاوي رسوب واریزه‌اي محدودیت دارد.

کاربرد کف بندها و تثبیت کننده‌هاي بستر در طرح‌هاي ساماندهی رودخانه

کف‌بندها

کف بندها، سازه‌هایی هستند در عرض بستر رودخانه، همانند یک بند اصلاحی بـا ارتفـاع صـفر از کـف بسـتر ساخته می‌شوند. این سازه بستر آبراهـه را از فرسایش حفاظت می‌کند. این سازه‌ها در حدود تراز کف طبیعی رودخانه جهت حفاظـت بسـتر رودخانـه، در مقابـل تنش برشی جریان ساخته می‌شوند. در شرایطی که سرعت آب به دلیل شتاب ایجاد شـده، بـیش‌تـر شـود‌، ایـن سـازه از تماس آب با مواد بستر جلوگیري می‌کند. به طور کلی دو نوع کف بند افقی و شیبدار وجود دارد. از کـف بنـدها‌ي افقی در جایی که شیب بستر خیلی کم است، استفاده می‌شود. این در حالی است کـه کـف بنـدها‌ي شـیب دار مخصـوص بسترهاي پرشیب هستند.

آستانه

آستانه یکی دیگر از سازه‌هاي ثبیت کننده بستر است و به نحوي در عرض رودخانه ساخته می‌شود که تراز تـاج آن بـا تراز بستر تقریباً یکسان یا بالاتر است. کف بستر در بالا دست و پایین دست سازه تقریباً یکسان است. این سازه با اسـتفاده از مصالح سنگی، شمع کوبی یا سپري، بتنی، گابیون یا توري سنگی یا به صورت ترکیبی از آنها سـاخته مـی‌شـود.

آبشار یا شیب شکن

آبشارها سازه‌هایی هستند که با ارتفاع کم در عرض رودخانه ساخته می‌شوند. این سازه‌ها معمـولاً بـه دو نـوع بـا کف بند و آستانه انتهایی و دیگري با کف بند و بدون آستانه انتهایی تقسیم بندي مـی‌شـوند .تعـدا‌د آنهـا بـه شـیب رودخانه و ارتفاع سازه بستگی دارد. در شرایطی که از چند آبشار متوالی استفاده شود، ارتفاع آنها نسبت به حالـت عادي کاهش می‌یابد. از آنجایی که این سازه‌ها را با استفاده از بتن، سنگ چین، توري سـنگی‌، شـمع‌هـا ي چـوبی و سپرهاي فلزي می‌سازند، معمولاً عرض مجرا را پوشش می‌دهند.

براي شیب شکن‌هاي کوچک و کانال‌های بـا عـرض کـم، از مصالحی از جنس سنگ‌چین و شمع‌هاي چـوبی اسـتفاده مـی‌شود‌. تـوري سـنگی‌هـا و سـازه‌هـا‌ي بتنـی معمـولاً بـراي شیب شکن‌هاي بزرگ با عرض جریان زیاد به کار می‌روند. این سازه‌ها به منظور کنترل پایین افتادگی بستر و تثبیت تـراز بستر، در مجاري شیبدار استفاده می‌شوند. این سازه‌ها همچنین به عنوان استهلاك کننده انرژي نیز ساخته می‌شـوند و از آب شستگی بستر در بالا دست خود جلوگیري می‌نمایند.

سدهای اصلاحی

سدهاي اصلاحی یکی از روش‌هاي سازه‌اي براي کنترل فرسایش سطحی بستر رودخانه و تثبیـت آن هستند. ایـن سدها بر حسب نوع مصالح به کار گرفته شده به انواع مختلفی چون سدهاي چپري، فلـزي سـبک، چـوبی، خشـکه چـین‌، سنگ و سیمان و توري سنگی طبقه بندي می‌شوند.

پوشش‌ها

پوشش‌ها از جمله سازه‌هایی هستند که جهت حفاظت و تثبیت بستر و کناره رودخانه‌ها در مقابل فرسایش ناشی از جریـان، بارش باران، موج و تراوش زه آب زیرزمینی ساخته می‌شوند. اصولاً پوشش‌ها براي حفاظت از هر سطحی که در معرض فرسـایش رودخانه‌اي است (نظیر شیب کناره، بدنه سازه‌هاي رودخانه‌اي و سطوح کف)، کـاربرد دارند.

بـه طـور کلـی پوشش‌ها به دو دسته نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم می‌شوند. در پوشش‌هاي نفوذپذیر دو لایـه وجـود دارد. لایـه رویـی کـه لایـه سپر نام دارد و لایه زیرین که لایه فیلتر نامیده می‌شود. این در حالی است که در پوشش‌هاي نفوذناپذیر، معمولاً نیـازي بـه لایـه فیلتر نیست.

طراحی کف بندها

کف‌بندها به دو صورت قبل و بعد از سازه اجرا می‌شوند. همچنین از لحاظ جنس کف بند بـه دو صـورت انعطـاف پـذیر و انعطاف ناپذیر اجرا می‌شوند. از انواع کف بندهاي انعطاف ناپذیر می‌توان به کـف بنـدهاي بتنـی اشـاره کـرد. کـف بنـدهاي بتنی شامل بلوك‌هاي بتنی مسطحی هستند که به صورت بتن درجا اجرا مـی‌شـوند. در کـف بنـدهاي پـایین دسـت سـازه، بین بلوك‌هاي بتنی درزهاي ۷۰ تا ۱۰۰ میلیمتري وجود دارد که این درزها با مصـالحی نظیـر سـنگ‌هـاي شکسـته پـر می‌شود.

ضوابط طراحی کف بندها و تثبیت کننده‌ها در نشریه شماره ۷۰۱

دوام و عملکرد کف بندها و تثبیت کننده‌هاي بستر رودخانه بستگی به اجراي مناسـب و نگـه داري آنهـا دارد. اجـراي سازه‌هاي مهار فرسایش بستر در رودخانه می‌بایست در زمان کم آبی صورت گیرد تا هزینه‌ي انحراف آب در حین سـاخت به حداقل برسد. در شروع اجراي سازه باید موقعیت منابع قرضه و جاده دسترسی جهـت حمـل مصـالح تعیـین شـود. در کف بندها و تثبیت کننده‌ها پیشنهاد می‌شود موارد زیر در نظر گرفته شود.

کف بندها باید در مقابل سایش سنگ‌ها و مصالح حمل شده توسط جریان مقاومت کافی داشته باشند.
پایداري پی (کف و دیواره‌ها) در رابطه با مقاومت، توان باربري و فرسایش می‌بایست مد نظر قرار گیرد.
از آنجا که کف بندها اغلب همراه با سازه‌هاي کنترل فرسایش کناري ساخته می‌شوند، باید اتصال آنها با ایـن سازه‌ها به خوبی صورت گیرد که این امر با تعبیه قفل در کف بندها انجام می‌شود.

مزایا و معایب استفاده از کف بندها

کف بندها سازه‌هایی هستند که بستر آبراهه را حفاظت می‌کنند. از جملـه پیامدهاي بارز این سازه، تغییر رژیم رسوب دهی است که به نوبه خود روند رسـوب گـذار‌ي را کـاهش داده و از وارد آمـدن خسارت به اراضی پایین دست و سدهاي مخزنی جلوگیري می‌کند. بنابراین احداث کف بند در مسـیر رودخانـه در تثبیـت بستر رودخانه و کاهش فرسایش و رسوب بالا رونده در مسیر رودخانه مـوثر هستند. یکـی از معضـلات مربـوط بـه ایـن سازه‌ها، وقوع پدیده آب شستگی در پایین دست آنها هستند. به منظور جلوگیري از پدیده آب شستگی، همـواره در پایین دست آنها حوضچه آرامش احداث شود. لازم به ذکر است که کف بندهاي شیبدار به دلیل عمق آب شستگی کمتـر و پایداري بهتر، بر سازه‌هاي شیب شکن ترجیح داده می‌شوند.

فهرست مطالب نشریه شماره ۷۰۱

روش‌هاي متعددي به منظور تثبیت بستر در رودخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد که بـر حسـب نـوع مصـالح، طـول عمر، انعطاف پذیري، نفوذپذیري و غیره به انواع گوناگون تقسیم می‌شوند. در فصل ۲ نشریه شماره ۷۰۱ طبقه‌بندي انواع تثبیت کننده‌هـا‌ي بستر از نظر مصالح مورد استفاده، کاربرد و خصوصیات فیزیکی ارائه می‌شود.

فصـل ۳ بـه طـور کلـی در رابطه با داده‌هاي پایه طراحی بحث می‌کند. ابتدا مراحـل تعیـین داده‌هـا‌ي پایـه طراحـی معرفی شده و سپس در مورد هر کدام توضیحات لازم ارائه می‌شود. فصل ۴ معیارها و ملاحظات موثر در انتخاب روش‌هاي ثبیت کننده بستر به تفکیک تشریح شده است.

فصل ۵ به معرفی نرم افزارهایی جهت تعیین شرایط هیدرولیک و رسوب جریان می‌پردازد. در فصل ۶ ابتدا، انواع سدهاي اصلاحی معرفـی شده‌ و سپس روش‌هاي طراحی سازه‌اي و هیدرولیکی سدها و ضوابط خاص جهت اجرا، حفـظ و نگـه داري سازه‌ها ارائه شده است. در فصل ۷ نکات طراحی کف‌بندها توضیح داده شده است.

در فصـل ۸ ضمن معرفی انواع آستانه‌ها، به ارائه روش‌هایی پیرامون طراحی هیدرولیکی و سازه‌اي پرداخته شده و در فصل ۹ ضمن ارائه انواع مختلف شیب شکن‌ها، بحث‌هایی پیرامون طراحی هیدرولیکی و سازه‌اي ارائـه شـده است.

فصل ۱۰ ضوابط و روش‌های ساخت کف بندها و تثبیت کننده‌ها را بررسی می‌کند.

در فصل ۱۱ مباحثی پیرامون نقش پوشش‌هاي گیاهی در تثبیت بستر آبراهـه‌هـا و نکـات طراحـی مورد نیاز در آبراهه‌هاي پوشیده با انواع مختلف پوشش‌هاي گیاهی ارائه شده است.

در فصل ۱۲ نکاتی در مورد طراحی و اجراي کیسه‌هاي ژئوبـگ ارائـه شـده است. فصل ۱۳ دستورالعمل بهره‌برداری و نگه داری کف بندها جهت نگه داری و بازرسی از سازه‌های حفاظتی را در بر می‌گیرد. نشریه شماره ۷۰۱ در ۱۹۷ صفحه منتشر شده است.