سدهای تاخیری و مخزنی پاسخ مناسب برای بحران سیل

به گزارش سرویس خبری بسیج علمی از  استان سمنان؛ با اتفاقاتی که در روزهای اخیر شاهد آن بودیم و نیز حوادثی که در طول این سال ها براثر عدم مدیریت درست و اجرای مناسب در حوزه محیط زیست کشور و همچنین اجرایی نشدن طرح های اصولی برای جلوگیری از آسیب بیشتر این حوادث بر شهرها و مناطق مختلف ایران ؛برهمه پیداست که علم در کنار مدیریت و اصول اجرا اگر چه نمی تواند مانع این بلایای طبیعی بشود اما در کاهش تخریب و تلفات انسانی و محیط زیستی تاثیری چشمگیر خواهدداشت. دراین گزارش با ما همراه باشید...

بلایای طبیعی=حوادثی اجتناب ناپذیر

افزایش جمعیت و به تبع آن گسترش فضاهاي شهري و صنعتی و نیاز روز افزون انسان به منابع طبیعی باعث شد که عملکرد طبیعت دچار اختلال شده و به جاي مفیدبودن داراي خطرات جبران ناپذیري گردد.یکی از این خطرات مهم که امروزه اکثر جوامع دچار آن شده اند، سیل است.

این بلاي طبیعی در سالهاي اخیر تحت تأثیر اقدامات بشري قرار گرفته و خطرات خود را روز به روز بیشتر نشان میدهد.از طرفی فقدان مطالعات علمی و کارشناسی، خسارات ناشی از سیلهاي احتمالی را چند برابر افزایش میدهد. شناخت و آگاهی از ویژگیهاي حوزه آبخیز براي مقابله با این خطر، لازم بوده و نیاز به پیشگیري و بررسی عوامل مختلف کاه نده خطر در این مناطق ضروري است.

بررسی نقش سدهای مخزنی

یکی از مسائل عمده سدهای مخزنی طراحی و اجرای مؤلفه های آب بندی آنهاست چرا که هدف از احداث سد ذخیره و تنظیم آب جهت استفاده های مختلف خواهد بود و در این راستا آب بند نمودن محور و مخزن سد یقینا از اهم فعالیتها و پیش نیاز سایر اجزا طرح محسوب می گردد. به نحوی که می توان ادعا نمود بدون اطمینان از طراحی و اجرای مطمئن مؤلفه های آب بندی اجرای دیگر قسمتهای سد بیهوده بوده و اتلاف منابع مالی و زمان را در پی خواهد داشت. استان کرمانشاه در سه زون زمین ساختی کاملامجزاو با ساختار و رفتار متفاوت تکتونیکی شامل زون های زمین ساختی سنندج سیرجان زاگرس رو رانده وزاگرس چین خورده گسترش یافته است تنوع رخساره و سازندهای زمین شناسی ،تنوع شرایط اقلیمی و همچنین رفتار و عملکرد متفاوت عوامل تکتونیکی باعث شده است که مؤلفه های آب بند متنوعی در طراحی و اجرای سدهای مخزنی سطح استان لحاظ گردد.

گزینه ساخت سد‌های مخزنی و تاخیری در صورت پیش‌بینی و در نظر گرفتن ملاحظات در هنگام جانمایی و طراحی آنها می‌تواند به عنوان یکی از روش های تاثیرگذار بر کنترل سیلاب و کاهش تلفات جانی و خسارات مالی مورد توجه قرار گرفته و در مطالعات ساماندهی و طرح های کنترل سیلاب رودخانه مورد استفاده قرار گیرد.

مهار یا کنترل سیلاب به روش هایی اطلاق می‌شود که به کمک آنها بتوان دبی مازاد بر کشش طبیعی رودخانه که از بستر رودخانه خارج و اراضی حاشیه رودخانه را غرقاب می‌ کند، مهار کرد. به عبارتی دیگر مهار سیلاب شامل فراهم آوردن و بهره‌برداری از سازه‌هایی است که اثرات تخریبی سیل را رفع یا کاهش دهد که این امر با ذخیره، محدود سازی و انحراف جریان سیلاب صورت می‌گیرد.

روشهای مختلفی برای مهار سیلاب در جهان متداول است که با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه، نوع رودخانه، میزان دبی، هزینه‌های اجرایی و سایر عوامل می‌توان یک یا تلفیقی از چند روش را برای کنترل سیلاب رودخانه‌ها، بررسی و نتیجه را با یکدیگر مقایسه کرد.

در مطالعات کنترل سیلاب رودخانه‌ها به دلیل متغیر بودن شرایط توپوگرافی، مورفولوژیکی و هیدرولیکی در طول رودخانه، استفاده از یک روش مشخص و واحد برای کنترل و جلوگیری از سرریزی سیلاب مازاد از سواحل رودخانه معقول و اصولی به نظر نمی‌رسد. چه بسا اتفاق می‌افتد که یک روش کنترل سیلاب در یک یا چند منطقه قابل اجرا باشد اما برای مناطق دیگر که دارای شرایط متفاوت هستند، به لحاظ اجرایی امکان‌پذیر نباشد. بنابراین اعمال هرگونه تغییر در شرایط طبیعی و متعادل رودخانه به منظور مهار سیلاب آن، باید با توجه به شرایط خاص حاکم بر رودخانه در همان منطقه باشد.

انواع روش مهار سیلاب

بطورکلی روش های مهار سیلاب به 2 دسته روش های سازه‌ای و روش های غیر‌سازه‌ای تقسیم‌بندی می‌شوند.

۱-روش غیرسازه ای...

روش های غیر‌سازه‌ای در واقع شامل نوعی اعمال مدیریت ویژه بر سیلاب‌دشت‌ها بوده و مطالعه این روش در کل حوضه آبریز بصورت جامع صورت می‌گیرد. این روش ها شامل وضع و اجرای قوانین و مقررات درباره چگونگی استفاده از سیلاب‌دشت، منطقه‌بندی اراضی براساس شدت سیل‌گیری آنها و اعمال سیاست های بیمه و بیمه‌‌گذاری، پیش‌بینی طغیان‌ها و تعبیه سیستم‌های هشدار دهنده (Flood Warning systems) است.

روش های غیر‌سازه‌ای برای اثر بخشی نیاز به زمان داشته و بیشتر برای قسمت های انتهایی حوضه‌های بزرگ و رودخانه‌های با طول زیاد موثر خواهند بود. همچنین برای کسب نتیجه مناسب نیاز به مشارکت مردمی و آموزش‌های درازمدت در این زمینه است.

۲-روش سازه ای...

در روش های سازه ای، مهار و کنترل خسارات ناشی از سیل‌ها، با احداث تاسیسات و سازه‌های کنترل سیلاب انجام گرفته و شامل روش هایی از قبیل حفر کانال‌های کمکی یا زهکش‌های کمربندی، هدایت و انحراف سیلاب، ساخت سدهای مخزنی یا تاخیری با هدف کنترل سیلاب، احداث خاکریزهای طولی ساحلی و دیواره‌های سیل‌بند و اصلاح مسیر و بهسازی مقطع رودخانه است.

همانطور که اشاره شده یکی از روشهای سازه‌ای مهار و کنترل خسارات ناشی از سیلاب‌ها، احداث سدها است. استفاده از مخازن سدها بر‌ای ذخیره آب و کنترل سیلاب سابقه چند هزار ساله دارد و بسیاری از قدیمی‌ترین سدهای جهان به منظور کنترل سیلاب ساخته شده اند. برای مثال سد «کفرا» در مصر در 4600 سال پیش به منظور کنترل سیلاب احداث شده است.

احداث سد برای تأمین هدف کنترل سیلاب به دو صورت امکان پذیر است:

الف- احداث سد مخزنی با هدف ذخیره سیلاب، کاهش پیک سیلاب و تنظیم و کنترل دبی خروجی

ب- احداث سد تأخیری با هدف کاهش پیک سیلاب و افزایش زمان تمرکز

اختلاف اساسی بین این دو روش آن است که سد تاخیری با رها کردن مقداری از سیلاب از میان یک یا چند گشودگی ثابت و دائمی عمل می‌ کند، حال آنکه سد مخزنی با هدف تنظیم سیلاب به کمک دریچه‌های قابل تنظیم، دبی سیلابی را کنترل می‌کند. مزیت عمده سد مخزنی نسبت به سد تأخیری قابلیت تطبیق عملیات بهره برداری با شرایط سیل آن است. این سدها که ذخیره و مهار سیلاب را بر عهده دارند، قادرند تمام یا بخشی از حجم سیل را از حرکت بازداشته و بطور موقت در مخزن سد ذخیره و پس از آن بتدریج با دبی مناسب تخلیه کنند. با توجه به هزینه‌های قابل ملاحظه احداث سدهای مخزنی، ضرورت دارد هزینه‌های مستقیم این روش با روش‌های کنترل سیلاب در دشت یا روش‌های دیگر مورد بررسی قرار گیرد.

احداث سدها برای مهار سیلاب در مواردی مطرح می‌شود که ساخت سدی در بالادست یک مرکز سیل‌گیری، از نظر اقتصادی و اجتماعی بر روش‌های کنترل در پایین‌دست سد برتری داشته باشد.

سدهای تاخیری، تاثیر مستقیم و سریع بر روی سیلاب می‌گذارند. ظرفیت خروجی یک سد تاخیری با مخزن پر، باید برابر حداکثر ظرفیتی باشد که می‌تواند از پایین‌دست رودخانه عبور کند. این سدها بیشترین کارایی را در حوضه‌های کوچک با شیب تند دارند. از جمله موارد استفاده بهینه از این سدها می‌توان در ایالت اوهایو امریکا اشاره کرد. در این ایالت اراضی پایین‌دست سدهای تاخیری برای کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و بندرت دچار آبگرفتگی می‌شوند و البته مجوز ساخت و ساز و تاسیسات در این زمین ها داده نمی‌شود.

در طراحی سدهای تاخیری باید توجه شود که ساخت این سدها موجب همزمانی سیلاب های مختلف و افزایش سیلاب در پایین‌دست نشود.

برای حوضه‌های کوچک افزایش سیلاب در اثر ساخت سدهای تاخیری بسیار غیرمحتمل است و در حوضه‌های بزرگ با سر شاخه‌های متفاوت این احتمال افزایش می‌یابد. به عبارتی می‌توان گفت سدهای تاخیری برای حوضه‌های آبریز کوچک و سدهای مخزنی برای حوضه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سدهای مخزنی اغلب چند منظوره بوده و اهدافی چون آبیاری، تولید برق، تامین آب شرب و مهار سیلاب به منظور حفاظت مناطق پایین‌دست و کاهش خسارت به محصولات کشاورزی را دارند. در رودخانه‌های فصلی کارایی مخازن سد‌های چند منظوره برای کاهش پیک سیلاب به نحو قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. بهره‌برداری از سد مخزنی به منظور مهار سیلاب با کاهش حداکثر سیلاب به ظرفیت گذردهی ایمن رودخانه در پایین‌دست صورت می‌گیرد و سیلاب ذخیره شده با توجه به زمان وقوع آن یا بتدریج رها می‌شود و یا در صورت امکان (پایان فصل سیلاب ها) برای مصارف آبیاری و تولید برق ذخیره می شود.

در صورت خالی بودن مخزن سد به علت مصارف در تابستان و آبیاری، در شروع سیلاب این مخازن دارای حجم قابل ملاحظه‌ای برای کنترل سیلاب هستند. برای مثال سد درودزن در سیلاب آذر ماه 1365 با دوره بازگشت چند صد ساله به علت خالی بودن مخزن، سرریزی نداشت. همچنین می‌توان به تجربه بسیار موفق کنترل سیلاب با ساخت سدهای مخزنی در ژاپن اشاره کرد. در این کشور 50 درصد جمعیت آن در دشت های سیلابی زندگی می‌کنند و 75 درصد دارایی آنها در این مناطق واقع شده است و یا می‌توان به کشور امریکا اشاره کرد که ‌اکنون 30 درصد حجم مخازن سدهای امریکا به کنترل سیلاب تخصیص داده شده است.

در سد «نایت ویله» (Knightville) در ماساچوست بر روی رودخانه «هیودسن» (Hudson) که چند منظوره بوده و بیشتر برای تنظیم و تامین نیروی برق مورد استفاده قرار می‌گیرد، مقداری از حجم مخزن به کنترل سیلاب اختصاص داده شده است. مخزن این سد در هنگام سیل با توجه به آمار هواشناسی و پیش بینی‌های صورت گرفته و برف‌سنجی خالی نگه داشته شده (با توجه به شرایط اقلیمی و میزان برف مشخص بوده که مخزن دوباره پر خواهد شد) و در هنگام سیل برای ذخیره سیلاب و کاهش پیک آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین در کشور چین از سال 1950 تا 1990 بیش از 22 هزار سد بزرگ (50 درصد سدهای بزرگ جهان) و 63 هزار سد کوچک ساخته شده است. یکی از مهمترین اهداف این سدها کاهش پیک سیلاب است. سدهای مخزنی ساخته شده در چین عملکرد بسیار چشمگیری در کاهش قابل ملاحظه پیک سیلاب های بزرگ (تا 1000 ساله) داشته‌اند.

در سدهای چند منظوره برای تضاد منافع مهار سیلاب با تولید انرژی برقابی و یا ذخیره‌سازی آب، مدل بهره‌برداری بهینه بکار گرفته می‌شود. با این وجود در صورت وجود مدل مناسب و کارای پیش‌بینی هشدار سیلاب، دستیابی توام به اهداف مهار سیلاب و تولید بیشتر انرژی برقابی امکان پذیر می شود که در کشور‌های چین و کره به انجام رسیده است.

به عنوان نمونه می‌توان به سد برقابی «هانگ‌لانگ» Hunglong)) که در چین واقع شده اشاره کرد. سیلاب طراحی این سد 500 ساله و سیلاب ایمنی آن پنج هزار ساله است. طراحی سد به صورتی انجام گرفته که تراز مخزن سد را می‌توان در صورتی که زمان پیش هشدار سیل حدود سه ساعت باشد، 2 متر کاهش داد. در سیل سال 1989 در اثر استفاده از سیستم پیش‌بینی سیلاب نه تنها کاهش قابل ملاحظه دبی در پایین دست ممکن شد، بلکه چهار میلیون کیلو وات ساعت برق اضافی تولید شد. همچنین در سیل سال 1992 سیلاب با دوره بازگشت 100 ساله به میزان 80 درصد کاهش یافت. به عبارتی مدل‌های پبش‌بینی کارا و بهره‌برداری مناسب می‌تواند تضاد مهار سیلاب با تولید انرژی برقابی را برطرف کند.

دکتر سعید یوسفی، عضو هیأت علمی گروه "مدیریت پروژه و ساخت" دانشگاه تهران و کارشناس سازه‌های آبی

سدهای مخزنی راه جلوگیری از بروز فاجعه انسانی سیل

دکتر سعید یوسفی با اشاره به اعتراضات متخصصان محیط زیستی در زمینه سدسازی و تخریب محیط زیست، افزود: ما شکی نداریم که سدسازی موجب تخریب محیط زیست می‌شود و در همه جای دنیا نیز به این مسئله اذعان دارند ولی این سوال مطرح می‌شود که اگر حتی همین ۳ سد در استان گلستان نبود، آمار تلفات انسانی و مادی آن چندین برابر نمی‌شد؟ و حتی تلفات زیست محیطی به مراتب وخیم‌تری را شاهد نبودیم؟ بنا براین به همه جوانب توسعه سد سازی بایستی پرداخته شود و مسئله سد سازی بایستی فارغ از نگاه‌های آمیخته به سیاست و صرفاً در غالب فنی تحلیل شود.

وی با بیان اینکه برای مدیریت بحران نباید تنها یک مساله دیده شود تا سایر حوادث رخ دهد، ادامه داد: از اهداف ساخت سدهای مخزنی جلوگیری از سیلاب است همانند سدهایی که بر روی کارون ساخته شده است و مشاهده می‌کنید که شهر اهواز در چند سال گذشته به ندرت مواجه با سیلاب شده و دلیل آن وجود سدهای مخزنی "کارون ۴ و ۳"، "گتوند"، "مسجد سلیمان"، "کرخه" و "سیمره" است.

یوسفی تولید برق را از دیگر کارکردهای سدهای مخزنی دانست و خاطر نشان کرد: در دنیا از این سدها استفاده می‌شود و یکی از دلایلی که موجب بروز سیل در استان گلستان شد عدم وجود سدهای مخزنی و همچنین سدهای Detention Dam (سدهای مهار سیلاب) بوده است.

به گفته وی زمانی که رودخانه‌ها ظرفیت انتقال سیلاب را ندارند، سدهای مهار سیلابی را در بالا دست تنها برای مهار سیلاب احداث می‌شوند تا از حوادثی مانند آنچه که در استان گلستان، شیراز و یا سایر شهرها رخ داد، جلوگیری کند. این امر در دنیا مرسوم است ولی در کشور ما با ریسک بزرگ سیلاب به آن پرداخته نمی‌شود

این محقق دانشگاه تهران با بیان اینکه به نظر می‌رسد برنامه مناسب برای بهره برداری و نگهداری کارا و مؤثر از سدها در شرکت‌های آب منطقه‌ای وجود ندارد، توضیح داد: اگر فرصت مناسب وجود داشت که مخزن‌های این سه سد موجود در استان گلستان به موقع تخلیه می‌شد، سیلاب در پشت این سدها جمع‌آوری می‌شد و تا حدودی خسارات کاهش می‌یافت.

این محقق حوزه سدسازی با بیان اینکه رودخانه‌ها از سال‌های گذشته پاکسازی نشده است، گفت: این امر موجب شده تا ظرفیت رودخانه کاهش یابد و به نظر می‌رسد که از تجربیات گذشته قرار نیست درس بگیریم.

در نهایت...

در نهایت می‌توان نتیجه گرفت گزینه ساخت سد‌های مخزنی و تاخیری در صورت پیش‌بینی و در نظر گرفتن ملاحظات در هنگام جانمایی و طراحی آنها، با توجه به همه اهداف و مزایا و معایب آنها از نظر تولید برق، مهار سیلاب، شرایط گذردهی رودخانه در پایین‌دست، تغییر در اکوسیستم و وضعیت محیط زیست منطقه و ... می‌تواند به عنوان یکی از روشهای مفید و تاثیرگذار بر کنترل سیلاب و کاهش تلفات جانی و خسارات مالی مورد توجه قرار گرفته و در مطالعات ساماندهی و طرح های کنترل سیلاب رودخانه مورد استفاده قرار گیرد.