نشریه شماره ۷۰۱
با توجه به اهمیت کف بندها و تثبیت کنندهها، امور آب وزارت نیرو در قالب طرح تهیه ضـوابط و معیارهـای فنـی صـنعت آب کشـور نشریه شماره ۷۰۱ «ضوابط طراحی کف بندها و تثبیت کنندههای بستر» را با هماهنگی سازمان مدیریت و برنامهریزی کشور در سال ۱۳۹۵ تهیه و تنظیم کرد.
نشریه شماره ۷۰۱ ضوابط لازم برای طراحی و اجرای سـازههای کـف بنـدها و تثبیت کنندههای بستر رودخانهها را ارائه میدهد. ایـن سـازههـا بـرای پایدارسـازی و مهـار فرسـایش و آب شسـتگی بسـتر رودخانهها به کار میروند.
رودخانهها اغلب تحت تاثیر عوامل طبیعی و دخالتهای 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 رودخانههای منتهی به دریا و دریاچه میشود. انسان نیز با دخالتهای خود تعامل موجود را برهم زده و باعث ناپایداری و تشدید این پدیدهها میشود.
احداث سد بر روی رودخانه و کاهش عرض استخراج معادن شن و ماسه و به طور کلی بسیاری از اقدامات مهندسی نظیر احداث پل، جاده سازی و سایر فعالیتهای عمرانی هریک به نوعی در فرآیند فرسایش و گود افتادگی بستر موثر است.
کف بندها از جمله سازههای 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 معیارهای طراحی و ساخت کـف بنـدها و تثبیـت کننـدههـای بستر رودخانهها است. ابتدا انواع کف بندها و تثبیت کنندههای بستر معرفی شده، سپس ضوابط و معیارهای طراحی و ساخت آنها ارائه شده است. در نهایت در زمینه بهرهبرداری و نگهداری از آنها بحث شده است.
جهت تثبیت بستر از کف بندها، آستانه، سدهای اصلاحی، پوششها و شیب شکنها استفاده میشود. در ساخت کف بندها از مصالحی نظیر سنگ، سنگ و سیمان، توری سنگ، بتن یـا سـپرهای فلـزی اسـتفاده مـیشـود . کف بندها عموماً به دو دسته کف بند افقی و شیبدار تقسیم بندی 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، برای تثبیت بستر رودخانـه بـوده و شـامل حفاظـت از سـواحل و کنـارههـای رودخانـههـا نمیشود. این نشریه برای رودخانههایی که سیلابهای واریزهای حاوی رسـوبهـای در ابعـاد سـنگ، تختـه سـنگ و تنـه درختان دارند، کاربرد نخواهد داشت. لذا کاربرد این نشریه در رودخانههای کوهستانی دارای بستر ناپایدار و حاوی رسوب واریزهای محدودیت دارد.
کاربرد کف بندها و تثبیت کنندههای بستر در طرحهای 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 جلوگیری میکند. به طور کلی دو نوع کف بند افقی و شیبدار وجود دارد. از کـف بنـدهای افقی در جایی که شیب بستر خیلی کم است، استفاده میشود. این در حالی است کـه کـف بنـدهای شـیب دار مخصـوص بسترهای پرشیب هستند.
آستانه
آستانه یکی دیگر از سازههای ثبیت کننده بستر است و به نحوی 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 سپری، بتنی، گابیون یا توری 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 دیگری با کف بند و بدون آستانه انتهایی تقسیم بندی 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 عادی کاهش مییابد. از آنجایی که این سازهها را با استفاده از بتن، سنگ چین، توری سـنگی، شـمعهـا ی چـوبی و سپرهای فلزی میسازند، معمولاً عرض مجرا را پوشش میدهند.
برای شیب شکنهای کوچک و کانالهای بـا عـرض کـم، از مصالحی از جنس سنگچین و شمعهای چـوبی اسـتفاده مـیشود. تـوری سـنگیهـا و سـازههـای بتنـی معمـولاً بـرای شیب شکنهای بزرگ با عرض جریان زیاد به کار میروند. این سازهها به منظور کنترل پایین افتادگی بستر و تثبیت تـراز بستر، در مجاری شیبدار استفاده میشوند. این سازهها همچنین به عنوان استهلاک کننده انرژی نیز ساخته میشـوند و از آب شستگی بستر در بالا دست خود جلوگیری مینمایند.
سدهای اصلاحی
سدهای اصلاحی یکی از روشهای سازهای برای کنترل فرسایش سطحی بستر رودخانه و تثبیـت آن هستند. ایـن سدها بر حسب نوع مصالح به کار گرفته شده به انواع مختلفی چون سدهای چپری، فلـزی سـبک، چـوبی، خشـکه چـین، سنگ و سیمان و توری سنگی طبقه بندی 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 برای حفاظت از هر سطحی که در معرض فرسـایش رودخانهای است (نظیر شیب کناره، بدنه سازههای رودخانهای و سطوح کف)، کـاربرد دارند.
بـه طـور کلـی پوششها به دو دسته نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم میشوند. در پوششهای 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 پوششهای نفوذناپذیر، معمولاً نیـازی 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 بندهای انعطاف ناپذیر میتوان به کـف بنـدهای بتنـی اشـاره کـرد. کـف بنـدهای بتنی شامل بلوکهای بتنی مسطحی هستند که به صورت بتن درجا اجرا مـیشـوند. در کـف بنـدهای پـایین دسـت سـازه، بین بلوکهای بتنی درزهای ۷۰ تا ۱۰۰ میلیمتری وجود دارد که این درزها با مصـالحی نظیـر سـنگهـای شکسـته پـر میشود.
ضوابط طراحی کف بندها و تثبیت کنندهها در نشریه شماره ۷۰۱
دوام و عملکرد کف بندها و تثبیت کنندههای بستر رودخانه بستگی به اجرای مناسـب و نگـه داری آنهـا دارد. اجـرای سازههای مهار فرسایش بستر در رودخانه میبایست در زمان کم آبی صورت گیرد تا هزینهی انحراف آب در حین سـاخت به حداقل برسد. در شروع اجرای 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.
- پایداری پی (کف و دیوارهها) در رابطه با مقاومت، توان باربری و فرسایش میبایست مد نظر قرار گیرد.
- از آنجا که کف بندها اغلب همراه با سازههای کنترل فرسایش کناری 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 پیامدهای بارز این سازه، تغییر رژیم رسوب دهی است که به نوبه خود روند رسـوب گـذاری را کـاهش داده و از وارد آمـدن خسارت به اراضی پایین دست و سدهای مخزنی جلوگیری 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 جلوگیری از پدیده آب شستگی، همـواره در پایین دست آنها حوضچه آرامش احداث شود. لازم به ذکر است که کف بندهای شیبدار به دلیل عمق آب شستگی کمتـر و پایداری بهتر، بر سازههای شیب شکن ترجیح داده میشوند.
فهرست مطالب نشریه شماره ۷۰۱
روشهای متعددی به منظور تثبیت بستر در رودخانهها مورد استفاده قرار میگیرد که بـر حسـب نـوع مصـالح، طـول عمر، انعطاف پذیری، نفوذپذیری و غیره به انواع گوناگون تقسیم میشوند. در فصل ۲ نشریه شماره ۷۰۱ طبقهبندی انواع تثبیت کنندههـای بستر از نظر مصالح مورد استفاده، کاربرد و خصوصیات فیزیکی ارائه میشود.
فصـل ۳ بـه طـور کلـی در رابطه با دادههای پایه طراحی بحث میکند. ابتدا مراحـل تعیـین دادههـای پایـه طراحـی معرفی شده و سپس در مورد هر کدام توضیحات لازم ارائه میشود. فصل ۴ معیارها و ملاحظات موثر در انتخاب روشهای 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 سدهای اصلاحی معرفـی شده و سپس روشهای طراحی سازهای و هیدرولیکی سدها و ضوابط خاص جهت اجرا، حفـظ و نگـه داری 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 سازهای پرداخته شده و در فصل ۹ ضمن ارائه انواع مختلف شیب شکنها، بحثهایی پیرامون طراحی هیدرولیکی و سازهای ارائـه شـده است.
فصل ۱۰ ضوابط و روشهای ساخت کف بندها و تثبیت کنندهها را بررسی میکند.
در فصل ۱۱ مباحثی پیرامون نقش پوششهای گیاهی در تثبیت بستر آبراهـههـا و نکـات طراحـی مورد نیاز در آبراهههای پوشیده با انواع مختلف پوششهای گیاهی ارائه شده است.
در فصل ۱۲ نکاتی در مورد طراحی و اجرای کیسههای 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.
کلیات
- انواع روشهای حفاظت بستر
- کاربرد کف بندها و تثبیت کنندههای بستر در طرحهای ساماندهی رودخانه
- مزایا و معایب استفاده از کف بندها
طبقه بندی انواع کف بندها و تثبیت کنندههای بستر
- انواع تثبیت کنندههای بستر
دادههای پایه مبانی طراحی
- اطلاعات پایه مورد نیاز
- ملاحظات و دادههای طراحی
- مبانی هیدرولیکی
معیارها و ملاحظات انتخاب روش تثبیت
- معیارهای هیدرولیکی
- معیارهای ریخت شناسی و انتخاب روش تثبیت برای انواع آن
- ملاحظات اجتماعی و زیست محیطی در انتخاب روش تثبیت
- ملاحظات اقتصادی
نرم افزار موجود برای بررسی پایداری آبراهه و طراحی تثبیت کنندههای بستر
- معرفی نرم افزارها
- انتخاب نرم افزارهای مناسب
طراحی سدهای اصلاحی
- سدهای اصلاحی موقتی
- سدهای اصلاحی دائمی
- تعیین ابعاد کلی سدهای اصلاحی
- طرح هیدرولیکی سدهای اصلاحی
- طرح سازهای
- تعیین ابعاد سدهای اصلاحی
- تعیین ابعاد بندهای l شکل
- تعیین ابعاد بهینه سد
طراحی کف بندها
- طراحی کف بندها
- طراحی فیلتر معکوس
طراحی آستانهها
- انواع آستانهها
- طراحی هیدرولیکی و سازهای
- آبشستگی پایین دست سازه
طراحی شیب شکنها
- انواع شیبشکنها
- حوضچه آرامش
- دیوار هدایت
- طراحی شیبشکنهای قائم
- طراحی شیبشکن مایل
ضوابط و روشهای ساخت کف بندها و تثبیت کنندهها
- مراحل ساخت سازههای تورسنگی
- مراحل ساخت سازههای سنگ سیمانی و بتنی
- مراحل ساخت سازه های خشکه چین و سنگ چین
- بررسی امکان اجرای سازهها بدون انحراف جریان
- آماده سازی زمین برای اجرای سازه
- شناسایی منابع قرضه
- بررسی جانمایی و تطبیق با نقشههای اجرایی
- تعیبیه درزهای ساختمانی و اجرایی
- بررسی جزئیات تقاطع کف بند با تکیهگاه
مبانی و ملاحظات طراحی تثبیت بستر با پوششهای نرم
- تنش برشی آبراهههای پایدار
- طراحی آبراههها با پوشش گیاهی
حفاظت بستر با کیسههای ژئوبگ
- نظریه طراحی
- تعیین ابعاد و جزئیات اجرایی
- حفاظت با کیسههای ژئوبگ
پایش، حفاظت، بهرهبرداری، نگه داری و ارزیابی سازهها و تثبیت کنندههای بستر
- دستورالعمل بهرهبرداری و نگه داری
- جمع آوری اطلاعات مورد نیاز در زمان بهرهبرداری
- بازرسی ادواری و کنترل سازه کف بند در زمان بهرهبرداری
- برآورد هزینه های تعمیر نگه داری