سد وزنی – قوسی کریت در نزدیکی طبس که در سال ۱۳۵۰ میلادی احداث شد، با ارتفاع ۶۰ متر تا اوایل قرن بیستم بلندترین سد جهان بود.و می‌تواند به عنوان یک نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی و طراحی و ساخت بهینه سد، الهام دهنده مهندسین آب در سراسر جهان باشد که مهمترین چالش‌های بشر در قرن بیست ویکم را در پیش رو دارند. بر اساس فلسفه مهندسی ارزش در هر پروژه‌ای هزینه‌های غیر ضروری وجود دارد و بنظر می‌رسد در سد کریت با تکیه بر خلاقیت و کار گروهی هزینه‌های غیر ضروری بهحداقل ممکن کاهش داده شده‌اند.
مهندسی ارزش
مهندسی ارزش، تکنیک مدیریتی که کارآیی آن در عمل به اثبات رسیده و با برخورد سیستماتیک و نظام یافته برای ایجاد تعادل میان هزینه، اتکا پذیری و عملکرد یک محصول یا پروژه یا خدمت مورد نظر تلاش می‌کند. توسعه مفاهیم مهندسی ارزش به مایلز و کارخانه جنرال الکتریک در پایان جنگ جهانی بازمی‌گردد. کمبود مواد اولیه در جریان جنگ جهانی دوم و بکارگیری مصالح جایگزین ارزان‌تر با کیفیت بهتر موجب گردید مایلز مسئول یک طرح تحقیقاتی در این زمینه شود. برای مثال می‌توان به ساخت چرخنده پمپ‌های زیرآبی با یک سوم هزینه ولی با بهبود کیفیت و کارکرد اشاره نمود. نکته جلب این بود که در موارد زیادی بهبود کیفیت و کاهش هزینه مشاهده گردید. پـس از جنـگ، مدیر بخـش تدارکات Ericher وMiles برای جستجوی مکانیزمی برای نهادینه کردن افزایش کارایی هم عقیده بودند. تحقیقات از سال ۱۹۴۷ تا ۱۹۵۲ به منظور توسعه روشی برای شناسایی و حذف هزینه‌های غیر ضروری انجام گرفت. اولین سمینارهای مهندسی ارزش در سال ۱۹۵۲ در کارخانه جنرال الکتریک برگزار شد. نیاز به کمک از کلیه بخش‌های کارخانه درگیر در تولید و فروش محصول موجب سازماندهی یک تیم چند رشته‌ای منظوره گردید. تشکیل این تیم با موفقیت آنی مواجه شد. در برخی موارد ۶۰ تا ۸۰ درصد هزینه‌ها صرفه جویی گردید ولی میزان صرفه جویی در بیشتر موارد در حدود ۵ تا ۱۰ درصد بود.
در سال ۱۹۵۴ برنامه تحلیل ارزش در سازمان کشتیرانی نیروی دریایی آغاز گردید و آن را مهندسی ارزش نام‌گذاری کردند. بدنبال نیـروی دریایی، نیـروی هـوایی و زمینـی نیـز برنامـه‌های مهندسی را راه‌اندازی کردند. توسعه و رشد مهندسی ارزش نشان می‌دهد که پس از آنکه کارفرمایان مهندسی ارزش را در یک پروژه اعمال می‌کردند، اغلب آنرا در پروژه‌های دیگر هم بکار می‌گرفتند. برنامه‌های تشویق پیمانکاران وزارت دفاع به ارائه راهکارهای برای شناسایی و حذف هزینه‌های غیر ضروری در ابتدا با عدم موفقیت مواجه گردید.
محورهای مهندسی ارزش
مهندسی ارزش را می‌توان بصورت خلاصه کار گروهی خلاقانه و نظام‌یافته تعریف نمود. بنابراین محورهای اصلی این تکنیک مدیریتی عبارتند از:
– کار گروهی (Team Working) بوسیله تیمی شامل کارفرما، مشاور، پیمانکار، کارشناسان کلیدی، بهره‌برداران و نماینده کاربران
– انگیزش خلاقیت و نوآوری
– برنامه کاری نظام یافته که کارآیی آن در عمل اثبات شده است.
به عبارت دیگر مهندسی ارزش:
? سیستم محور است
? متکی بر تیم چند رشته ای می باشد
? متکی بر هزینه های طول عمر است
? بر کارکرد متکی است
? بازنگری طراحی نیست
? پروسه ارزان سازی با قربانی کردن قابلیت‌ها و کارکردها نیست
? یک الزام در تمامی طراحی‌ها نیست
? یک مطالعه در راستای کنترل و تضمین کیفیت نمی‌باشد.
? مطالعه بهینه‌یابی نیست (بهینه‌یابی در چارچوب صورت می‌گیرد در حالیکه در مهندسی ارزش تغییر چارچوب‌ها می‌تواند در دستور کار قرار گیرد)
برنامه کاری مهندسی ارزش (VE Job Plan) الهام گرفته از گام‌هایی است که مخترعین مانند ادیسون، برادران رایت و … بکار گرفته‌اند. بنابراین مخترعین بنوعی مهندس ارزش محسوب می‌شوند ولی در حقیقت مهندس ارزش غریزی. لازمه مهندسی ارزش غریزی توان و دانش فنی نادر و فوق العاده و نبوغ است که در همه کارشناسان نمی‌توان انتظار داشت.
سد وزنی – قوسی کریت در نزدیکی طبس که در سال ۱۳۵۰ میلادی احداث گردید، با ارتفاع ۶۰ متر تا اوایل قرن بیستم بلندترین سد جهان بوده است و می‌تواند به عنوان یک نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی و حداقل نمودن هزینه‌های غیر ضروری ارائه گردد.
۲- بلندترین سد جهان برای ۵۵۰ سال
سد کریت در یک درة بسیار تنگ، در یک منطقه کوهستانی در ۳۰ کیلومتری کویر نمک در سال ۷۳۰ شمسی احداث گردید. این سد قوسی ـ وزنی که در ۴۲ کیلومتری طبس قرار دارد، به خاطر ارتفاع استثنایی ۶۰ متر که تا اوایل قرن بیستم یک رکورد جهانی محسوب می‌گردید، قابل تأمل می‌باشد. طول تاج تنها ۸۰ درصد ارتفاع سد و ضخامت آن ۲/۱ متر می‌باشد. برخلاف سدهای وزنی شیب پایین دست قائم و شیب بالا دست آن مایل می باشد. این مسئله ظاهراً به علت صعوبت دسترسی به پایین دست سد می‌باشد. مانند دیگر سدهای ایران مصالح سد، سنگ و ساروج (ترکیبی از آهک، خاک رس، خاکستر و آب) است. این مصالح به ساروج خصوصیاتی مشابه خاکسترهای آتشفشانی می‌دهند. آجرهای مربعی شکل به ابعاد ۳۷ سانتیمتر در آخرین مرحلة احداث حدود ۱۵۰ سال پیش مورد استفاده قرار گرفت ۱۹۹۴) (Schnitter, (Gobolt, 1973) .
این سد آب رودخانه کریت را برای مزارع روستایی کریت تنظیم نموده است. این روستا در ۲۶ کیلومتری پایین دست محل سد قرار دارد. بعد از سد، رودخانه از یک دره تنگ به طول ۵ کیلومتر عبور می‌کند و سپس وارد دشت می‌شود. قبل از آنکه یک جاده دسترسی به طول ۱۳ کیلومتر در سال ۱۳۷۵ احداث شود، بیش از ۱۰ ساعت کوهنوردی برای رسیدن به ساختگاه سد لازم بود؛ بنابراین کلیه مصالح لازم در محل سد تهیه می‌گردید. یک چشمه که دارای آب دائمی است منبع اصلی تأمین آب در حین احداث بوده است. آهک در محل تولید شده و به نظر می‌رسد که حتی غذا هم عمدتاً به وسیله شکار تأمین می‌گردیده است. دره به خصوص در نیمه پایین بسیار تنگ است(عرض دره در بستر رودخانه ۲ متر می‌باشد). یک دره بسیار تنگ، با دسترسی سخت برای ۵ کیلومتر در پایین دست ادامه می‌یابد و درست در بالا دست محل ساختگاه سد قدیمی دره باز می‌شود؛ سد جدید پیشنهادی به ارتفاع ۸۷ در ۱۰ متری بالا دست سد، دارای طول تاجی معادل ۱۹۳ متر است؛
در حالی که طول تاج سد قدیمی ۵۰ متر می باشد. زمین شناسی ساختگاه در رابطه با پایداری و آب بندی ـ مخزن همانطوری که تجربه ۶۵۰ سال بهره برداری از سد نشان می دهد ـ رضایت بخش بوده است. مطالعات اخیر نیز محل احداث سد قدیمی را به عنوان بهترین ساختگاه برگزیده است. این امر نشان می‌دهد که تمامی ساختگاهای مناسب شناسایی و بدقت مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته بودند. رسوب کم رودخانه که قسمت عمده آب آن از چشمه تامین می‌شد، نیز از مزایای مهم ساختگاه است.
۳- درس هایی از سد کریت
رودخانه کریت منبع عمده تأمین آب برای روستای کریت است ( در حقیقت نام رودخانه از روستا گرفته شده است ). آورد سالانه رودخانه ۸ م م م در محل سد و ۵/۹ م م م در محل ورود به دشت می باشد. این دهکده در نزدیکی مرز کویر نمک قرار گرفته و واضح است که آب در این منطقه دارای ارزش حیاتی است. احداث سد به حکومت مغولان در ایران نسبت داده می شود؛ ولی با توجه به دور افتادگی منطقه طبس، به نظر می‌رسد که مهاجرت در اثر کشتارهای مشهور مغولان در شهرهای بزرگ و نیاز به آب بیشتر، انگیزه و تخصص لازم برای احداث بزرگترین دستاورد بشر در سد سازی در قرون وسطی را ایجاد نموده است. در این رابطه بایستی به این مسئله اشاره نمود که مغولان بسیاری از سدها و ابینه‌های مهم آبی را تخریب نمودند و با طرح‌ریزی چنین بنای آبی عظیمی بسیار فاصله داشتند. به علاوه از زمان احداث، مردم دهکده کریت انحصاراً مسئولیت مرمت، نگهداری و بهره‌برداری از سد را به عهده داشتند. به علت تکنولوژی ابتدایی قرن سیزدهم، سازندگان ژرف بین و با فراست سد کریت، مجبور بودند با تکیه بر خلاقیت و نوآوری خود ساخت این دستاورد مهم در سد سازی را به انجام برسانند.
۳-۱ انحراف رودخانه در هنگام احداث
به منظور اجتناب از احداث تونل انحراف (که در آن زمان امکان پذیر نبود)، سد بر روی یک طاق آجری در ۱۰ متری بالای بستر رودخانه احداث گردید. قسمت پایین دست در یک فصل خشک و بعد از اتمام قسمت بالایی ساخته شد. در نتیجه در حین احداث، رودخانه از زیر طاق عبور کرده و نیازی به سیستم انحراف نبوده است. همین روش ۵۰ سال بعد برای احداث سد عباسی (یا طاق عباسی) در۲۵ کیلومتری شمال شرق طبس بنحو بسیار هوشمندانه‌ای بکار گرفته شده است . کارکرد اصلی سد عباسی کاهش پیک سیـلاب‌های رودخانه نهرین برا ی حفاظت از شهر طبس می‌باشد و بنابراین نحو احداث سد بر روی طاق همخوانی بسیار خوبی با کارکرد این سد تاخیری دارد. هم اکنون نیز سد بتنـی قوسی کوثر در جنوب ایران بر روی یک پل خرپای، در حال احداث می باشد. حجم بدنه سد ۲۶۰ هزار متر مکعب خواهد بود و استفاده از این روش موجب کاهش دوره احداث از ۵۳ به ۲۸ ماده به میزان حدود ۵۰ درصد می‌گردد (خواجه موگهی، ۱۳۷۷). نکته مهم دیگری که بایستی در مورد سد عباسی به آن اشاره نمود، این است که سد به معنای واقعی کلمه یک توسعه پایدار محسوب می‌شود و می‌توان انتظار داشت این سد صدها و هزاران سال سیلابهای رودخانه نحرین را کاهش دهد. بنظر می‌رسد تنها خطر که می‌تواند این سد تاریخی را بنحو جدی تهدید می‌کند فعالیت‌های توسعه‌ای باشد.
۳-۲ مقاومت در مقابل روگذری
سد سازان ۵۰ سال قبل نمی‌توانستند سیلابهای نادر رودخانه را برآورد کنند و قادر به حفاری برای سرریز در سنگ نبودند. در نتیجه انتخاب قوسی بودن سد و مقاومت زیاد ساروج در مقابل فرسایش، موجب مقاوم بودن سد در مقابل روگذری سیلاب گردید.
راهبرد حاکم برای ایمن سازی سدهای بزرگ در سیلابهای نادر بر کاهش ریسک روگذری به حدود صفر استوار گــردیده است. از طــرف دیگر با توجه به عدم قطعیت‌های مهندسی آب و ملاحظات اقتصادی، سازه‌ها بایستی به نحوی طراحی شوند که بتوانند با سیلابهای بسیار بزرگتر از سیلابهای طراحی تطبیق نموده و ایمن بمانند.
• از ۱۹۸۰ میلادی، پوشش بتن غلطکی برای مقاوم سازی ۷۰ سد خاکی موجود با سرریز ناکافی در آمریکا به کار گرفته شده است. این روش کارآ و اقتصادی شناخته شده است(Hansen, 1999).
3-3 احداث مرحله‌ای
احداث سد کریت در ۴ مرحله، از مصالح مورد استفاده به وضوح، مشخص است. درمرحله پایانی ارتفاع سد به میزان ۴ متر افزایش یافت. احداث مرحله‌ای دیگر مربوط به دوره صفویه و حدود سال ۱۰۰۰ شمسی می‌باشد. احداث مرحله‌ای، نقش بسیار مهمی در افزایش عمر مفید سد با توجه به رسوب‌گذاری ایفا نموده است. از طرف دیگر با توجه به عدم قطعیت‌های سازه‌ای، ژئوتکنیکی، هیدرولوژیکی و هیدرولیکی و محدودیت‌های منابع و تکنولوژی اجرا احداث مرحله‌ای الزامی بوده است. مثال بارز این مسئله، سد ساوه است که در ۷۰۰ سال پیش بر روی آبرفت‌های رودخانه‌ای احداث گردید. این آبرفت‌ها در اولین آبگیری سد شسته شده و این امر موجب بدون استفاده شدن سد گردید ۱۹۹۴) Schnitter,).
بولتن شماره ۶۴ کمیته بین المللی سدهای بزرگ در بررسی‌های تاریخی به سد ۱۴ متری Almansa در اسپانیا ـ که ارتفاع آن نهایتاً به ۲۱ متر افزایش یافت ـ به عنوان قدیمی ترین احداث مرحله‌ای در جهان اشاره کرده است. این در حالی است که بند امیر در فارس (با قدمت ۲۵۰۰ سال که ۱۰۰۰ سال پیش افزایش ارتفاع داشت)، سد کریت و سدهای قدیمی دیگر ایران در این رابطه دارای قدمت و ارتفاع بیشتری می‌باشند.
چندین قرن از افزایش ارتفاع بند امیر و سد کریت گذشته است، ولی اکنون در پروژه‌های عظیمی مانند سد Grand Dixence در سوئیس و Guri در ونزوئلا که مایه افتخار تمدن امروز می‌باشند از همان راهبرد استفاده شده است. افزایش ارتفاع سدها بیشتر به منظور تصحیح خطاهای طراحی مانند تقویت، تعمیر، افزایش اطلاعات پایه، افزایش ظرفیت سرریز، رسوب گذاری و افزایش نیاز صورت گرفته است. احداث مرحله‌ای، نه تنها انعطاف پذیری و تطبیق پذیری پروژه‌های منابع آب را افزایش می‌دهد، بلکه در کشورهای جهان سوم که نیاز مبرم به سد وجود دارد، ولی منابع مالی محدودی در دست می‌باشد، منافع قابل ملاحظه‌ای خواهد داشت.
با احداث مرحله‌ای و بررسی پاسخ طبیعت به تغییرات ناشی از سد، می‌توان اثرات مخرب زیست محیطی سدها را حداقل کرد .(ICOLD,1988) متأسفانه بسیاری از مهندسین سد ایرانی از تجربیات ارزنده سد سازان قدیم کشور، استفاده لازم را نکرده‌اند و اکنون احداث بسیاری از سدهای بزرگ کشور در حالی به اتمام می‌رسد که تنها درصد کمی از شبکه آبیاری آنها احداث شده است.
۳-۴ توسعه پایدار
آورد سالانه و ماهانه رودخانه کریت دارای تغییرات ماهانه و سالانه نسبتاً کمی است (حداقل آورد سالانه در ۵۰ سال، ۵۰ درصد متوسط دراز مدت می‌باشد). از طرف دیگر نیاز کشاورزی در تمامی سال به علت اقلیم خاص منطقه، وجود دارد. در نتیجه یک مخزن کوچک دارای اثر تنظیمی قابل ملاحظه‌ای است. مشخصاً این امر می‌تواند دلیل اصلی احداث سد در مرحله اول و تنظیم آب کشاورزی برای بیش از ۶۰۰ سال از طریق آبشستگی و افزایش ارتفاع باشد. در سدهای قدیمی بمنظور کاهش سرعت آب در مجراهای خروجی از یک برج با آبگیرهایی در ترازهای مختلف استفاده می‌گردید. برج آبگیر سد کریت به ارتفاع ۲۲ متر در فاصله ۱۶ متری تکیه گاه چپ احداث شده و برای تخلیه رسوب به وسیله آبشستگی مورد استفاده قرار گرفته است. ۱۱ مجرا در فاصله‌های ۲ متری و دو بازشدگی بر روی آبگیر تعبیه شده‌اند. این مجراها به وسیله تنه درختان در اواخر پاییز بسته می‌شدند. یک راه دسترسی به برج آبگیری از پایین دست سد وجود دارد. در اوایل بهار این مجراها از بالا به پایین باز می‌شدند. باز‌کردن مجــــراها خطرناک بوده و در۵۰ سال گذشته ۲ نفر در حین این کار کشته شدند.
روستائیان با اختلاط آب و رسوب از طریق برج آبگیری اقدام به تخلیه رسوب می‌کردند. حجم ورودی رسوب به مخزن سد کریت در طی ۷۰۰ سال حدود ۳ تا ۵ میلیون مترمکعب برآورد می‌شود. حجم رسوب موجود حداکثر ۱ م م م برآورد شده است. بنابراین ۲ تا ۴ م م م رسوب که چند برابر حجم کل مخزن است از مخزن به وسیله آبشستگی و به منظور تضمین توسعه پایدار،
از مخزن تخلیه شده است. در ۵۰ سال گذشته و به خصوص بعد از زلزله فاجعه بار سال ۱۳۵۷ طبس که در جریان آن روستای کریت به طور کامل تخریب شد و ۵۰ درصد جمعیت کشته شدند، تخلیه رسوب از مخزن متوقف گردید و با تجمع رسوبات در مخزن جنگلی از درختان گز در مخزن سد به وجود آمد. در حال حاضر به نظر می‌رسد با استفاده از فنون امروزی مانند آبخیزداری، احداث سدهای رسوب‌گیر و تخلیه رسوب از مخزن به وسیله آبشستگی، عمر مفید سد را بتوان برای صدها سال دیگر افزایش داد. این گزینه نسبت به گزینه احداث سد بتنی ۸۷ متری در بالادست سد دارای پارامترهای اقتصادی بسیار بهتری است. همانطوری که تجربه سد کریت نشان می‌دهد به منظور تضمین توسعه پایدار تمام نسل ها بایستی در مدیریت منابع سهیم باشند.
۳-۵ پایداری سازه ای
ابعاد سازه‌ای سد کریت به شرح زیر می‌باشد :
ارتفاع: ۶۰ متر، طول تاج: ۵۰ متر، ضخامت تاج: ۲/۱ متر (ضخامت سد در ۲۰ متر بالایی ثابت است)
ابعاد تقریبی ضخامت سد در بستر رودخانه: ۱۰ متر
همانطور که قبلاً نیز اشاره شده است، سد به صورت مرحله‌ای و با استفاده از مصالح مختلف احداث شده است، بنابراین پایداری سد در شرایط نادر مانند زلزله و روگذری‌های متعدد سیلاب، تعجب آور است. سد کریت زلزله مشهور طبس را با شدت ۸/۷ ریشتر بدون کوچکترین خساراتی تجربه نموده است. ۲۵۰۰۰ نفر (۵۰ درصد جمعیت) در این منطقه (با تراکم پایین جمعیت) کشته شدند و دهکده‌های بسیاری به طول کامل تخریب گردید. با در دست بودن هندسه کامل سد،
تحلیل‌های دینامیکی سد در زلزله سال ۱۹۷۸ می‌توانند اطلاعات بیشتری در مورد رفتار دینامیکی سدهای ساخته شده با مصالح بنایی، در اختیار قرار دهند.
۴- نتیجه گیری
با توجه به مواردی که در این مقاله آورده شده است می‌توان به سد تاریخی کریت به عنوان نمونه عالی مهندسی ارزش غریزی اشاره نمود:
• بدیهی است که این سد حاصل کار گروهی بسیار هماهنگی بوده است. این واقعیت که اهالی دهکده کریت در آن واحد نقش کارفرما، مشاور، پیمانکار، بهره‌بردار و کاربر را ایفا نموده‌اند تکیه بر تیم تخصصی چند رشته‌ای در مهندسی ارزش را تداعی می‌کند.
• احداث سد بر روی طاق برای حذف تونل انحراف حتی در قرن بیستم، یک نوآوری و روش ابتکاری و خلاقانه می‌باشد. همچنین به کار‌گیری برج آبگیر برای کاهش سرعت آب، استفاده از گزینه مقاوم در برابر سیلاب نمونه‌های عالی خلاقیت محسوب می‌شوند.
• در سد کریت هزینه‌های سیستم انحراف، سیستم تخلیه سیلاب و پرده آب‌بند به صفر کاهش داده شده است. ابعاد سازه‌ای نیز در حداقل ممکن انتخاب شده‌اند. بعلاوه با احداث مرحله‌ای این هزینه‌ها در طول عمر سد پخش شدند. بنابراین هزینه‌های غیر ضروری در این طرح به حداقل کاهش یافته است.
• افزایش عمر مفید سد بوسیله آبشستـگی رسوب و احداث مرحـله‌ای بوضوح نشـان دهنده ژرف بینی سازندگان سد در مورد هزینه های طول عمر می‌باشد.
تنها در قرن ۱۹ میلادی بود که مهندسین متوجه شدند که توزیع فشار آب بر سدها بصورت مثلثی می‌باشد. این واقعیت بوضوح نشان می‌دهد که احداث سدهای قدیمی و بخصوص سدهای بلند نیاز به اراده، تفکر و تلاش سترگی داشته است. برای مثال تخریب سد کفرا در مصر در ۴۶۰۰ سال پیش آنچنان برای سد سازان مصری تلخ بود که تا ۸۰۰ سال بعد سد دیگری در مصر احداث نگردید. برای مقایسه این دوره مصادف با زمان احداث بسیاری از اهرام مصر است که از عجایب هفت‌گانه محسوب می‌شوند. به علت نیاز مبرم به آب و با توجه به فنون ابتدایی ۷۰۰ سال قبل، سازندگان ژرف بین و دورنگر سد کریت مجبور بودند به منظور دستیابی به یکی از بزرگترین و تعجب آورترین دستاوردهای بشردر سدسازی، بر خلاقیت، اراده و شجاعت خود اتکاء کنند. موفقیت آنان نه تنها می‌تواند الهام دهنده و راهنمای بسیاری از مهندسین آب باشد که مهمترین چالش‌های بشر در قرن بیست و یکم را در پیش رو دارند بلکه بوضوح نشان می‌دهد که جامع‌نگری، خلاقیت و نزدیکی با طبیعت جزء لاینفک مهندسی موفق سد می‌باشد.