تعتبر السدود من أعظم وأضخم الإنشاءات المدنية التي يبنيها الإنسان على الإطلاق . وخلال حلقات التاريخ بنيت السدود الضخمة لدرء أخطار الفيضانات ، وري الأراضي الزراعية ، وتوليد كفايات هائلة من الطاقة الكهربائية باستغلال قدرات الطبيعة الكامنة في الماء المحجوز . وبذلك نجد أن السدود غيرت منذ زمن مضى معالم واضحة في الحضارة البشرية .وتعتبر السدود من المنشأت الهندسية القديمة جدا ،فقد بنيت أوائل السدود في العالم قبل أكثر من 5.000 سنة ، حيث كان المصريون القدامى السباقون لبناء أول وأضخم السدود التي عرفتها البشرية ، وليس هذا فحسب ، بل ابتكروا أيضا العديد من النماذج المختلفة للسدود الكفيلة بمقاومة قوة مياه الأنهار العنيفة .
إن الأنواع الشائعة من السدود هي التي تنشأ من نوع واحد من المواد أو ذات الردم الترابي والردم الصخري مع قالب ترابي ، أو ذات الواجهة الخرسانية ، والسدود الخرسانية التي تعتمد على الجاذبية أو القوس أو الدعامات الواقية.
السدود القوسية Arch dams ...
يرتبط تصميم السدود دائما وكأي إنشاء هندسي بجيولوجية المنطقة وطبيعة التربة والتضاريس . وتعتبرالسدود القوسية من أبسط أشكال السدود وأقلها تكلفة من حيث المواد والتصميم من أي نمط من أنماط السدود الأخرى ، وأشهر أمثلته سد الأتازار El Atazar Dam في إسبانيا .ويستخدم هذا النوع من تصميم السدود في الأماكن الضيقة والصخرية ، حيث يكون السد على شكل قوس منحني يحجز خلفه الكميات الهائلة من مياه الأنهار .
توزع القوى ...
يقوم الشكل الهندسي المقوس للقوس خلال عملية ضغط المياه المحجوزة خلف السد ، حيث تقوم المياه بتطبيق ضغط كبيرعلى السطح الخلفي المحدب للجدار ، مما يسبب انضغاط القوس الجداري باتجاه التماسك والتقارب للمادة الجدارية من بعضها البعض بسبب شكلها الهندسي كما هو موضح في الشكل السابق .
السدود المدعمة Buttress dams ...
قد تكون هذه السدود منبسطة قليلا أوكثيرا أو مقوسة ، لكن هناك دائما أساسيات تصميمية تميزها عن غيرها وهي سلسلة من الركائز ( تستخدم لنقل القوى المؤثرة على الجدار الى منطقة أخرى أكثر قوة وتحمل كالأرض أوالأساسات ) . حيث تقوم هذه الركائز الإنشائية بتقوية ودعم بناء السد من الجهة الخارجية في اتجاه مجرى النهر .ومن أهم الأمثلة على السدود المدعمة بركائز إسمنتية هو سد بارتليت Bartlett Dam في ولاية أريزونا الأمريكية .
توزع القوى...
بحسب التصميم الهندسي لهذه الأنماط من السدود ، تقوم المياه بتوليد قوى ضغط كبيرة ناتجة عن وزنها باتجاه جدار السد مسببة دفعه أو انقلابه بينما تقوم الركائز في الجهة المقابلة برد فعل معاكس تماما في محاولة لتثبيت البناء في مكانه ، بينما يكون وزن الركائز مطبقا بالكامل الى الأرض . .
السدود الردمية Embankment dam...
وهي سدود ضخمة مكونة من الصخور والأتربة ، مشابهة لنمط سدود الجاذبية ، حيث تعتمد هذه السدود على أوزانها الهائلة في مقاومة القوى الهائلة الناتجة عن المياه المحجوزة ، وما يميز هذه السدود هو كثافة المادة داخلها ، فالعازل الداخلي يمنع ترشح أو تسرب المياه عبر بناء السد . وتعتبر هذا النوع من السدود التي تتميز بالإنشاء الضخم أشهر أنواع هذه السدود .وأحد الأمثلة سد نيو واديل New Waddell Dam .
توزع القوى ...
تدفع قوى ضغط المياه على طول الجدار باتجاه دفعه للانقلاب ، في حين يعمل الوزن الهائل لمادة السد أو الجدار على تثبيت الجدار في مكانه بسبب الجاذبية التي تدفعه باتجاه الأرض بشكل دائم وعلى طول حائط السد .
سدود الجاذبية Gravity dams ...
وهي سدود ضخمة تقوم بمقاومة القوى الضخمه للمياه بشكل كلي من خلال أوزانها (قوة الجاذبية الأرضية للجدار المانع الإسمنتي المصمم بطريقة هندسية ذات قواعد ضخمة ومتوازنة).
وتتم عملية تشكيل الإسمنت من خلال تفاعلات كيميائية تعطي كميات كبيرة من الطاقة الحرارية .وعندما يتم تبريد الإسمنت يترافق تدريجيا بانكماش للمادة ، تترافق هذه التقلصات للمادة عند التبريد المفاجئ أو الغير منتظم بتشققات في المادة قد لاتكون ذات أهمية في حال عمليات الصب الجدارية البسيطة ولكنها تشكل كارثة في حالة السدود التي تستهلك 12 مليون يارد مكعب من الإسمنت كما في سد غراند غولي Grand Coulee لذلك يتم التحكم بشكل دقيق أثناء عملية إنشاء هذه السدود لمنع تكون شروخ الإنكماش، ففي مثالنا هذا قام المهندسون بضخ مياه باردة خلال شبكة معقدة من الأنابيب في الخرسانة الإسمنتية للمساعدة في تبريد الإسمنت خلال تصلبه ، وهذه العملية بالإضافة الى الحماية من حدوث التشققات الإسمنتية من شأنها أن تسرع عملية التبريد التي من الممكن أن تستغرق أكثر من 200 عام فيما لو تركت لتبرد بشكل حر في الطبيعة .
وتعتبر معظم سدود الجاذبية كسد غراند غولي في العاصمة واشنطن ، من الأنماط المكلفة جداً في الإنشاء بسبب حاجتها لكميات هائلة من مواد البناء كالإسمنت .حيث يعتبر هذا السد أحد أضخم الإنشاءات الإسمنتية في العالم ، فكميات الإسمنت التي استهلكها بناء السد هذا تكفي لبناء طريق سريع highway يقطع الولايات المتحدة بالكامل . حيث تعادل مساحة قاعدة السد أربع أضعاف مساحة قاعدة أكبر أهرامات الجيزة في مصر .وبلغت المساحة التخزينية للسد421 مليار قدم مربع ، أما تكلفته فقد بلغت سنة 1942م أكثر من 300 مليون دولار أميركي .
