ساخت سدهاي تاخيري و مخزني به منظور مهار و حفاظت از سيلاب- بهروز شمس **

مهار يا كنترل سيلاب به روش هايي اطلاق مي‌شود كه به كمك آنها بتوان دبي مازاد بر كشش طبيعي رودخانه كه از بستر رودخانه خارج و اراضي حاشيه رودخانه را غرقاب مي‌ كند، مهار كرد. به عبارتي ديگر مهار سيلاب شامل فراهم آوردن و بهره‌برداري از سازه‌هايي است كه اثرات تخريبي سيل را رفع يا كاهش دهد كه اين امر با ذخيره، محدود سازي و انحراف جريان سيلاب صورت مي‌گيرد.
روشهاي مختلفي براي مهار سيلاب در جهان متداول است كه با توجه به شرايط جغرافيايي منطقه، نوع رودخانه، ميزان دبي، هزينه‌هاي اجرايي و ساير عوامل مي‌توان يك يا تلفيقي از چند روش را براي كنترل سيلاب رودخانه‌ها، بررسي و نتيجه را با يكديگر مقايسه كرد.
در مطالعات كنترل سيلاب رودخانه‌ها به دليل متغير بودن شرايط توپوگرافي، مورفولوژيكي و هيدروليكي در طول رودخانه، استفاده از يك روش مشخص و واحد براي كنترل و جلوگيري از سرريزي سيلاب مازاد از سواحل رودخانه معقول و اصولي به نظر نمي‌رسد. چه بسا اتفاق مي‌افتد كه يك روش كنترل سيلاب در يك يا چند منطقه قابل اجرا باشد اما براي مناطق ديگر كه داراي شرايط متفاوت هستند، به لحاظ اجرايي امكان‌پذير نباشد. بنابراين اعمال هرگونه تغيير در شرايط طبيعي و متعادل رودخانه به منظور مهار سيلاب آن، بايد با توجه به شرايط خاص حاكم بر رودخانه در همان منطقه باشد.
بطوركلي روش هاي مهار سيلاب به 2 دسته روش هاي سازه‌اي و روش هاي غير‌سازه‌اي تقسيم‌بندي مي‌شوند.
روش هاي غير‌سازه‌اي در واقع شامل نوعي اعمال مديريت ويژه بر سيلاب‌دشت‌ها بوده و مطالعه اين روش در كل حوضه آبريز بصورت جامع صورت مي‌گيرد. اين روش ها شامل وضع و اجراي قوانين و مقررات درباره چگونگي استفاده از سيلاب‌دشت، منطقه‌بندي اراضي براساس شدت سيل‌گيري آنها و اعمال سياست هاي بيمه و بيمه‌‌گذاري، پيش‌بيني طغيان‌ها و تعبيه سيستم‌هاي هشدار دهنده (Flood Warning systems) است.
روش هاي غير‌سازه‌اي براي اثر بخشي نياز به زمان داشته و بيشتر براي قسمت هاي انتهايي حوضه‌هاي بزرگ و رودخانه‌هاي با طول زياد موثر خواهند بود. همچنين براي كسب نتيجه مناسب نياز به مشاركت مردمي و آموزش‌هاي درازمدت در اين زمينه است.
در روش هاي سازه اي، مهار و كنترل خسارات ناشي از سيل‌ها، با احداث تاسيسات و سازه‌هاي كنترل سيلاب انجام گرفته و شامل روش هايي از قبيل حفر كانال‌هاي كمكي يا زهكش‌هاي كمربندي، هدايت و انحراف سيلاب، ساخت سدهاي مخزني يا تاخيري با هدف كنترل سيلاب، احداث خاكريزهاي طولي ساحلي و ديواره‌هاي سيل‌بند و اصلاح مسير و بهسازي مقطع رودخانه است.
همانطور كه اشاره شده يكي از روشهاي سازه‌اي مهار و كنترل خسارات ناشي از سيلاب‌ها، احداث سدها است. استفاده از مخازن سدها بر‌اي ذخيره آب و كنترل سيلاب سابقه چند هزار ساله دارد و بسياري از قديمي‌ترين سدهاي جهان به منظور كنترل سيلاب ساخته شده اند. براي مثال سد «كفرا» در مصر در 4600 سال پيش به منظور كنترل سيلاب احداث شده است.
احداث سد براي تأمين هدف كنترل سيلاب به دو صورت امكان پذير است:
الف- احداث سد مخزني با هدف ذخيره سيلاب، كاهش پيك سيلاب و تنظيم و كنترل دبي خروجي
ب- احداث سد تأخيري با هدف كاهش پيك سيلاب و افزايش زمان تمركز
اختلاف اساسي بين اين دو روش آن است كه سد تاخيري با رها كردن مقداري از سيلاب از ميان يك يا چند گشودگي ثابت و دائمي عمل مي‌ كند، حال آنكه سد مخزني با هدف تنظيم سيلاب به كمك دريچه‌هاي قابل تنظيم، دبي سيلابي را كنترل مي‌كند. مزيت عمده سد مخزني نسبت به سد تأخيري قابليت تطبيق عمليات بهره برداري با شرايط سيل آن است. اين سدها كه ذخيره و مهار سيلاب را بر عهده دارند، قادرند تمام يا بخشي از حجم سيل را از حركت بازداشته و بطور موقت در مخزن سد ذخيره و پس از آن بتدريج با دبي مناسب تخليه كنند. با توجه به هزينه‌هاي قابل ملاحظه احداث سدهاي مخزني، ضرورت دارد هزينه‌هاي مستقيم اين روش با روش‌هاي كنترل سيلاب در دشت يا روش‌هاي ديگر مورد بررسي قرار گيرد.
احداث سدها براي مهار سيلاب در مواردي مطرح مي‌شود كه ساخت سدي در بالادست يك مركز سيل‌گيري، از نظر اقتصادي و اجتماعي بر روش‌هاي كنترل در پايين‌دست سد برتري داشته باشد.
سدهاي تاخيري، تاثير مستقيم و سريع بر روي سيلاب مي‌گذارند. ظرفيت خروجي يك سد تاخيري با مخزن پر، بايد برابر حداكثر ظرفيتي باشد كه مي‌تواند از پايين‌دست رودخانه عبور كند. اين سدها بيشترين كارايي را در حوضه‌هاي كوچك با شيب تند دارند. از جمله موارد استفاده بهينه از اين سدها مي‌توان در ايالت اوهايو امريكا اشاره كرد. در اين ايالت اراضي پايين‌دست سدهاي تاخيري براي كشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرند و بندرت دچار آبگرفتگي مي‌شوند و البته مجوز ساخت و ساز و تاسيسات در اين زمين ها داده نمي‌شود.
در طراحي سدهاي تاخيري بايد توجه شود كه ساخت اين سدها موجب همزماني سيلاب هاي مختلف و افزايش سيلاب در پايين‌دست نشود.
براي حوضه‌هاي كوچك افزايش سيلاب در اثر ساخت سدهاي تاخيري بسيار غيرمحتمل است و در حوضه‌هاي بزرگ با سر شاخه‌هاي متفاوت اين احتمال افزايش مي‌يابد. به عبارتي مي‌توان گفت سدهاي تاخيري براي حوضه‌هاي آبريز كوچك و سدهاي مخزني براي حوضه‌هاي بزرگ مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
سدهاي مخزني اغلب چند منظوره بوده و اهدافي چون آبياري، توليد برق، تامين آب شرب و مهار سيلاب به منظور حفاظت مناطق پايين‌دست و كاهش خسارت به محصولات كشاورزي را دارند. در رودخانه‌هاي فصلي كارايي مخازن سد‌هاي چند منظوره براي كاهش پيك سيلاب به نحو قابل ملاحظه‌اي افزايش مي‌يابد. بهره‌برداري از سد مخزني به منظور مهار سيلاب با كاهش حداكثر سيلاب به ظرفيت گذردهي ايمن رودخانه در پايين‌دست صورت مي‌گيرد و سيلاب ذخيره شده با توجه به زمان وقوع آن يا بتدريج رها مي‌شود و يا در صورت امكان (پايان فصل سيلاب ها) براي مصارف آبياري و توليد برق ذخيره مي شود.
در صورت خالي بودن مخزن سد به علت مصارف در تابستان و آبياري، در شروع سيلاب اين مخازن داراي حجم قابل ملاحظه‌اي براي كنترل سيلاب هستند. براي مثال سد درودزن در سيلاب آذر ماه 1365 با دوره بازگشت چند صد ساله به علت خالي بودن مخزن، سرريزي نداشت. همچنين مي‌توان به تجربه بسيار موفق كنترل سيلاب با ساخت سدهاي مخزني در ژاپن اشاره كرد. در اين كشور 50 درصد جمعيت آن در دشت هاي سيلابي زندگي مي‌كنند و 75 درصد دارايي آنها در اين مناطق واقع شده است و يا مي‌توان به كشور امريكا اشاره كرد كه ‌اكنون 30 درصد حجم مخازن سدهاي امريكا به كنترل سيلاب تخصيص داده شده است.
در سد «نايت ويله» (Knightville) در ماساچوست بر روي رودخانه «هيودسن» (Hudson) كه چند منظوره بوده و بيشتر براي تنظيم و تامين نيروي برق مورد استفاده قرار مي‌گيرد، مقداري از حجم مخزن به كنترل سيلاب اختصاص داده شده است. مخزن اين سد در هنگام سيل با توجه به آمار هواشناسي و پيش بيني‌هاي صورت گرفته و برف‌سنجي خالي نگه داشته شده (با توجه به شرايط اقليمي و ميزان برف مشخص بوده كه مخزن دوباره پر خواهد شد) و در هنگام سيل براي ذخيره سيلاب و كاهش پيك آن مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
همچنين در كشور چين از سال 1950 تا 1990 بيش از 22 هزار سد بزرگ (50 درصد سدهاي بزرگ جهان) و 63 هزار سد كوچك ساخته شده است. يكي از مهمترين اهداف اين سدها كاهش پيك سيلاب است. سدهاي مخزني ساخته شده در چين عملكرد بسيار چشمگيري در كاهش قابل ملاحظه پيك سيلاب هاي بزرگ (تا 1000 ساله) داشته‌اند.
در سدهاي چند منظوره براي تضاد منافع مهار سيلاب با توليد انرژي برقابي و يا ذخيره‌سازي آب، مدل بهره‌برداري بهينه بكار گرفته مي‌شود. با اين وجود در صورت وجود مدل مناسب و كاراي پيش‌بيني هشدار سيلاب، دستيابي توام به اهداف مهار سيلاب و توليد بيشتر انرژي برقابي امكان پذير مي شود كه در كشور‌هاي چين و كره به انجام رسيده است.
به عنوان نمونه مي‌توان به سد برقابي «هانگ‌لانگ» Hunglong)) كه در چين واقع شده اشاره كرد. سيلاب طراحي اين سد 500 ساله و سيلاب ايمني آن پنج هزار ساله است. طراحي سد به صورتي انجام گرفته كه تراز مخزن سد را مي‌توان در صورتي كه زمان پيش هشدار سيل حدود سه ساعت باشد، 2 متر كاهش داد. در سيل سال 1989 در اثر استفاده از سيستم پيش‌بيني سيلاب نه تنها كاهش قابل ملاحظه دبي در پايين دست ممكن شد، بلكه چهار ميليون كيلو وات ساعت برق اضافي توليد شد. همچنين در سيل سال 1992 سيلاب با دوره بازگشت 100 ساله به ميزان 80 درصد كاهش يافت. به عبارتي مدل‌هاي پبش‌بيني كارا و بهره‌برداري مناسب مي‌تواند تضاد مهار سيلاب با توليد انرژي برقابي را برطرف كند.
در نهايت مي‌توان نتيجه گرفت گزينه ساخت سد‌هاي مخزني و تاخيري در صورت پيش‌بيني و در نظر گرفتن ملاحظات در هنگام جانمايي و طراحي آنها، با توجه به همه اهداف و مزايا و معايب آنها از نظر توليد برق، مهار سيلاب، شرايط گذردهي رودخانه در پايين‌دست، تغيير در اكوسيستم و وضعيت محيط زيست منطقه و ... مي‌تواند به عنوان يكي از روشهاي مفيد و تاثيرگذار بر كنترل سيلاب و كاهش تلفات جاني و خسارات مالي مورد توجه قرار گرفته و در مطالعات ساماندهي و طرح هاي كنترل سيلاب رودخانه مورد استفاده قرار گيرد.
-----------------------------
** كارشناس گروه مهندسي رودخانه