سدسازی: نگهبانان آب و روشنایی
سد چیست و چگونه کار می‌کند؟
فرض کن یک رودخانه، مانند یک آبراههٔ بزرگ و همیشه در حال حرکت، از کنار شهر یا روستای شما می‌گذرد. بیشتر آب این رودخانه در فصل‌های پرباران به سرعت می‌رود و به دریا می‌ریزد و در فصل‌های خشک، آب کمی دارد. سد مانند یک دیوار محکم و بزرگ است که در مسیر این رودخانه ساخته می‌شود تا جلوی جریان آب را بگیرد. با این کار، پشت این دیوار یک دریاچهٔ بزرگ مصنوعی به نام مخزن۱ تشکیل می‌شود که آب را برای مدت طولانی ذخیره می‌کند.
این مخزن مانند یک کوله‌پشتی بزرگ آب عمل می‌کند. وقتی ما به آب بیشتری نیاز داریم، مثلاً برای آبیاری مزرعه‌ها در تابستان، می‌توانیم از این مخزن استفاده کنیم. برای تولید برق نیز، آب از طریق لوله‌های بزرگی به نام تونل‌های انحراف به سمت پایین دست سد هدایت می‌شود. نیروی جریان این آب، توربین‌های بزرگی را می‌چرخاند و توربین‌ها نیز به دستگاه‌هایی به نام ژنراتور۲ وصل هستند که برق تولید می‌کنند.
انواع مختلف سدها
همهٔ سدها شبیه هم ساخته نمی‌شوند. مهندسان بسته به شکل دره، نوع خاک و سنگ‌ها، و هدف از ساخت سد، از طرح‌های مختلفی استفاده می‌کنند. در جدول زیر می‌توانی با چند نوع اصلی آشنا شوی:
| نام سد | جنس و شکل | مثال |
|---|---|---|
| سد بتنی قوسی | از بتن ساخته می‌شود و شکل آن مانند یک کمان است که فشار آب را به دیواره‌های دره منتقل می‌کند. | سد کرج |
| سد خاکی | از خاک و سنگ‌ریزه ساخته می‌شود و معمولاً روی دره‌های پهن ساخته می‌شود. | سد طالقان |
| سد وزنی | بسیار سنگین و ضخیم است و فقط با وزن خودش در برابر فشار آب مقاومت می‌کند. | سد سفیدرود |
برق چگونه از آب تولید می‌شود؟
این بخش جادوی سدهاست! نیروگاهی که برق تولید می‌کند، معمولاً در پایین‌دست سد یا حتی درون بدنهٔ آن ساخته می‌شود. مراحل کار بسیار ساده است:
۱. آب از مخزن پشت سد، از طریق لوله‌های بزرگ (که به آنها پنستاک۳ می‌گویند) رها می‌شود.
۲. این آب با سرعت و فشار زیاد به پره‌های یک چرخ بزرگ به نام توربین۴ برخورد می‌کند و آن را می‌چرخاند. این کار مانند وقتی است که باد، پره‌های یک آسیاب بادی را می‌چرخاند.
۳. توربین به یک ژنراتور متصل است. چرخش توربین، باعث چرخش آهن‌رباهای داخل ژنراتور می‌شود و در نتیجه برق تولید می‌شود.
۴. برق تولیدشده از طریق سیم‌های بلند و قطور به اسم خطوط انتقال، به شهرها و خانه‌ها فرستاده می‌شود تا چراغ‌ها، تلویزیون و یخچال ما روشن شود.
انرژی این نوع برق را انرژی برق‌آبی۵ می‌نامند. یک فرمول ساده برای نشان دادن این رابطه وجود دارد: $ انرژی\ آب = برق $. این برق بسیار پاک است زیرا مانند سوختن زغال‌سنگ یا نفت، هوا را آلوده نمی‌کند.
سدها چگونه به زندگی روزمره ما کمک می‌کنند؟
اگر دقیق‌تر نگاه کنی، اثر سدها را در بسیاری از بخش‌های زندگی می‌بینی. وقتی شیر آب را در خانه باز می‌کنی، ممکن است این آب از پشت یک سد تأمین شده باشد. برقی که برای شارژ تبلت یا روشن کردن کولر استفاده می‌کنی، شاید از یک سد برق‌آبی آمده باشد. کشاورزان برای آبیاری مزرعه‌های گندم و هندوانه، به آب ذخیره‌شده در پشت سدها متکی هستند. حتی دریاچه‌ی پشت سدها می‌تواند به یک مکان تفریحی برای قایق‌سواری و ماهیگیری خانواده‌ها تبدیل شود. مهم‌تر از همه، سدها مانند یک قهرمان در فصل‌های پرباران از جان و مال مردم در برابر سیل محافظت می‌کنند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر، ساخت سد می‌تواند مشکلاتی هم ایجاد کند. برای مثال، ممکن است زمین‌های کشاورزی یا جنگل‌هایی که پشت سد زیر آب می‌روند، از بین بروند. همچنین، مسیر حرکت ماهی‌ها در رودخانه مختل می‌شود. به همین دلیل مهندسان سعی می‌کنند با روش‌هایی مانند ساخت پلکانی برای ماهی‌ها، این مشکلات را کمتر کنند.
بله، مخزن سد مانند یک حساب بانکی است. اگر بیشتر از آبی که از رودخانه وارد می‌شود، از آن برداشت کنیم، ذخیرهٔ آن کم می‌شود. به همین دلیل صرفه‌جویی در مصرف آب و برق، حتی اگر سدهای بزرگی داشته باشیم، بسیار مهم است.
این سدها که به آنها سدهای کوچک یا بند می‌گویند، برای جمع‌آوری آب باران در یک منطقهٔ کوچک، مانند یک روستا، ساخته می‌شوند. این کار کمک می‌کند تا آب برای آبیاری باغ‌ها و استفادهٔ دام‌ها در همان نزدیکی ذخیره شود.
پاورقی
۱مخزن (Reservoir): دریاچهٔ مصنوعی که در پشت سد تشکیل می‌شود و برای ذخیره‌سازی آب استفاده می‌گردد.
۲ژنراتور (Generator): دستگاهی که انرژی مکانیکی (چرخش) را به انرژی الکتریکی (برق) تبدیل می‌کند.
۳پنستاک (Penstock): لولهٔ بزرگ و محکمی که آب را از مخزن سد با فشار به سمت توربین هدایت می‌کند.
۴توربین (Turbine): چرخی با پره‌های زیاد که با نیروی آب، باد یا بخار می‌چرخد و انرژی جنبشی تولید می‌کند.
۵انرژی برق‌آبی (Hydroelectric Power): انرژی الکتریکی که از نیروی حرکت آب تولید می‌شود.