احداث سدهای تاخيری و مخزنی به منظور مهار و حفاظت از سيلاب

مهار یا كنترل سیلاب به روشهایی اطلاق می‌شود كه به كمك آنها بتوان دبی مازاد بر كشش طبیعی رودخانه كه از بستر رودخانه خارج و اراضی حاشیه رودخانه را غرقاب می‌نماید، مهار نمود. یا به عبارتی دیگر مهار سیلاب شامل فراهم آوردن و بهره‌برداری از سازه‌هایی است كه اثرات تخریبی سیل را رفع یا كاهش دهد كه این امر با ذخیره، محدود سازی و انحراف جریان سیلاب صورت می‌گیرد.

روشهای مختلفی برای مهار سیلاب در دنیا متداول می‌باشد كه با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه، نوع رودخانه، میزان دبی، هزینه‌های اجرایی و سایر عوامل می‌توان یك یا تلفیقی از چند روش را برای كنترل سیلاب رودخانه‌ها، بررسی و نتیجه را با یكدیگر مقایسه نمود. در مطالعات كنترل سیلاب رودخانه‌ها به دلیل متغیر بودن شرایط توپوگرافی، مورفولوژیكی و هیدرولیكی در طول رودخانه، استفاده از یك روش مشخص و واحد جهت كنترل و جلوگیری از سرریزی سیلاب مازاد از سواحل رودخانه معقول و اصولی به نظر نمی‌رسد.

چه بسا اتفاق می‌افتد كه یك روش كنترل سیلاب در یك یا چند منطقه قابل اجرا باشد ولی برای مناطق دیگر كه دارای شرایط متفاوت هستند، به لحاظ اجرایی امكان‌پذیر نباشد. بنابراین اعمال هرگونه تغییر در شرایط طبیعی و متعادل رودخانه به منظور مهار سیلاب آن، می‌بایست با توجه به شرایط خاص حاكم بر رودخانه در همان منطقه باشد.

به طوركلی روشهای مهار سیلاب به دو دسته روشهای سازه‌ای و روشهای غیر‌سازه‌ای تقسیم‌بندی می‌شوند. روشهای غیر‌سازه‌ای در واقع شامل نوعی اعمال مدیریت ویژه بر سیلاب‌دشت‌ها بوده و مطالعه این روش در كل حوضه آبریز بصورت جامع صورت می‌گیرد. این روشها شامل وضع و اجرای قوانین و مقررات درباره نحوه استفاده از سیلاب‌دشت، منطقه‌بندی اراضی براساس شدت سیل‌گیری آنها و اعمال سیاستهای بیمه و بیمه‌‌گذاری، پیش‌بینی طغیان‌ها و تعبیه سیستم‌های هشدار دهنده (Flood Warning systems) می‌باشد. روشهای غیر‌سازه‌ای برای اثر بخشی نیاز به زمان داشته و بیشتر برای قسمتهای انتهایی حوضه‌های بزرگ و رودخانه‌های با طول زیاد مؤثر خواهند بود. همچنین جهت كسب نتیجه مناسب نیاز به مشاركت مردمی و آموزش‌های درازمدت در این زمینه می‌باشد

در روشهای سازه ای، مهار و كنترل خسارات ناشی از سیل‌ها، با احداث تاسیسات و سازه‌های كنترل سیلاب انجام گرفته و شامل روشهایی از قبیل: حفر كانال‌های كمكی یا زهكش‌های كمربندی، هدایت و انحراف سیلاب، احداث سدهای مخزنی یا تاخیری با هدف كنترل سیلاب، احداث خاكریزهای طولی ساحلی و دیواره‌های سیل‌بند و اصلاح مسیر و بهسازی مقطع رودخانه می‌باشد.

همانطور كه اشاره شده یكی از روشهای سازه‌ای مهار و كنترل خسارات ناشی از سیلاب‌ها، احداث سدها می‌باشد. استفاده از مخازن سدها بر‌ای ذخیره آب و كنترل سیلاب سابقه چند هزار ساله دارد و بسیاری از قدیمی‌ترین سدهای جهان به منظور كنترل سیلاب احداث گردیده‌اند. برای مثال سد كفرا در مصر در 4600 سال پیش به منظور كنترل سیلاب احداث گردیده است.

احداث سد جهت تأمین هدف كنترل سیلاب به دو صورت امكان پذیر می‌باشد :

الف- احداث سد مخزنی با هدف ذخیره سیلاب، كاهش پیك سیلاب و تنظیم و كنترل دبی خروجی

ب- احداث سد تأخیری با هدف كاهش پیك سیلاب و افزایش زمان تمركز

اختلاف اساسی بین این دو روش آن است كه سد تأخیری با رها كردن مقداری از سیلاب از میان یك یا چند گشودگی ثابت و دائمی عمل می‌نماید حال آنكه سد مخزنی با هدف تنظیم سیلاب به كمك دریچه‌های قابل تنظیم، دبی سیلابی را كنترل می‌كند. مزیت عمده سد مخزنی نسبت به سد تأخیری قابلیت تطبیق عملیات بهره برداری با شرایط سیل آن می‌باشد.

این سدها كه ذخیره و مهار سیلاب را بر عهده دارند، قادرند تمام یا بخشی از حجم سیل را از حركت بازداشته و موقتا" در مخزن سد ذخیره نمایند و پس از آن بتدریج با دبی مناسب تخلیه كنند. با توجه به هزینه‌های قابل ملاحظه احداث سدهای مخزنی، ضرورت دارد هزینه‌های مستقیم این روش با روش‌های كنترل سیلاب در دشت یا روش‌های دیگر مورد بررسی قرار گیرد.

احداث سدها برای مهار سیلاب در مواردی مطرح می‌شود كه احداث سدی در بالادست یك مركز سیل‌گیری، به لحاظ اقتصادی و اجتماعی بر روش‌های كنترل در پایین‌دست سد برتری داشته باشد.

سدهای تاخیری، تاثیر مستقیم و سریع بر روی سیلاب می‌گذارند. ظرفیت خروجی یك سد تاخیری با مخزن پر، بایستی برابر حداكثر ظرفیتی باشد كه می‌تواند از پائین‌دست رودخانه عبور كند. این سدها بیشترین كارایی را در حوضه‌های كوچك با شیب تند دارند. از جمله موارد استفاده بهینه از این سدها می‌توان در ایالت اوهایو امریكا اشاره نمود. در این ایالت اراضی پائین‌دست سدهای تاخیری جهت كشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و بندرت دچار آبگرفتگی می‌شوند و البته مجوز ساخت و ساز و تاسیسات در این زمینها داده نمی‌شود.

در طراحی سدهای تاخیری بایستی توجه شود كه احداث این سدها موجب همزمانی سیلابهای مختلف و افزایش سیلاب در پائین‌دست نشود.برای حوضه‌های كوچك افزایش سیلاب در اثر احداث سدهای تاخیری بسیار غیر محتمل است و در حوضه‌های بزرگ با سر شاخه‌های متفاوت این احتمال افزایش می‌یابد. به عبارتی می‌توان گفت سدهای تاخیری برای حوضه‌های آبریز كوچك و سدهای مخزنی برای حوضه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سدهای مخزنی غالباً چند منظوره بوده و اهدافی چون آبیاری، تولید برق، تامین آب شرب و مهار سیلاب به منظور حفاظت مناطق پائین‌دست و كاهش خسارت به محصولات كشاورزی را دارند. در رودخانه‌های فصلی كارایی مخازن سد‌های چند منظوره برای كاهش پیك سیلاب به نحو قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد.

بهره‌برداری از سد مخزنی به منظور مهار سیلاب با كاهش حداكثر سیلاب به ظرفیت گذردهی ایمن رودخانه در پائین‌دست صورت می‌گیرد و سیلاب ذخیره شده با توجه به زمان وقوع آن یا بتدریج رها می‌شود و یا در صورت امكان (پایان فصل سیلابها) برای مصارف آبیاری و تولید برق ذخیره می‌گردد.

در صورت خالی بودن مخزن سد به علت مصارف در تابستان و آبیاری، در شروع سیلاب این مخازن دارای حجم قابل ملاحظه‌ای برای كنترل سیلاب می‌باشند. 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 كنترل سیلاب با احداث سدهای مخزنی در ژاپن اشاره كرد.

در این كشور 50 درصد جمعیت آن در دشتهای سیلابی زندگی می‌كنند و 75 درصد دارایی آنها در این مناطق واقع شده است و یا می‌توان به كشور امریكا اشاره نمود كه هم‌اكنون 30 درصد حجم مخازن سدهای امریكا به كنترل سیلاب تخصیص داده شده است.

در سد نایت ویله (Knightville) در ماساچوست بر روی رودخانه هیودسن (Hudson) كه چند منظوره بوده و بیشتر برای تنظیم و تامین نیروی برق مورد استفاده قرار می‌گیرد، مقداری از حجم مخزن به كنترل 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 كه مخزن دوباره پر خواهد شد) و در هنگام سیل جهت ذخیره سیلاب و كاهش پیك آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین در كشور چین از سال 1950 تا 1990 بیش از 22000 سد بزرگ (50 درصد سدهای بزرگ جهان) و 63000 سد كوچك احداث گردیده است. یكی از مهمترین اهداف این سدها كاهش پیك سیلاب است. سدهای مخزنی احداث شده در چین عملكرد بسیار چشمگیری در كاهش قابل ملاحظه پیك سیلابهای بزرگ (تا 1000 ساله) داشته‌اند.

در سدهای چند منظوره جهت تضاد منافع مهار سیلاب با تولید انرژی برقابی و یا ذخیره‌سازی آب، مدل بهره‌برداری بهینه بكار گرفته می‌شود. با این وجود در صورت وجود مدل مناسب و كارای پیش‌بینی هشدار سیلاب، دستیابی توام به اهداف مهار سیلاب و تولید بیشتر انرژی برقابی امكان پذیر می‌باشد كه در كشور‌های چین و كره به انجام رسیده است.

به عنوان نمونه می‌توان به سد برقابی هانگ‌لانگ Hunglong)) كه در چین واقع شده است اشاره نمود. سیلاب طراحی این سد 500 ساله و سیلاب ایمنی آن 5000 ساله می ‌باشد. طراحی سد بصورتی انجام گرفته است كه تراز مخزن سد را می‌توان در صورتیكه زمان پیش هشدار سیل حدود 3 ساعت باشد، 2 متر كاهش داد.

در سیل سال 1989 در اثر استفاده از سیستم پیش‌بینی سیلاب نه تنها كاهش قابل ملاحظه دبی در پائین دست ممكن گردید بلكه 4 میلیون كیلو وات ساعت برق اضافی تولید گردید. همچنین در سیل سال 1992 سیلاب با دوره بازگشت 100 ساله به میزان 80 درصد كاهش یافت. به عبارتی مدل‌های پبش‌بینی كارا و بهره‌برداری مناسب می‌تواند تضاد مهار سیلاب با تولید انرژی برقابی را برطرف نماید.

در نهایت می‌توان نتیجه گرفت گزینه احداث سد‌های مخزنی و تاخیری در صورت پیش‌بینی و در نظر گرفتن ملاحظات در هنگام جانمایی و طراحی آنها، با توجه تمامی اهداف و مزایا و معایب آنها به لحاظ تولید برق، مهار سیلاب، شرایط گذردهی رودخانه در پائین‌دست، تغییر در اكوسیستم و وضعیت محیط زیست منطقه و ... می‌توان به عنوان یكی از روشهای مفید و تاثیرگذار بر كنترل سیلاب و كاهش تلفات جانی و خسارات مالی مورد توجه قرار گرفته و در مطالعات ساماندهی و طرحهای كنترل سیلاب رودخانه مورد استفاده قرار گیرد.

كارشناس مهندسی رودخانه