کد خبر: ۷۳۹۳۷۰
تاریخ انتشار: ۰۹ ارديبهشت ۱۳۹۸ - ۱۰:۲۶ 29 April 2019

 

*************************عوامل موثر در وقوع سیل و روش‌های کنترل آن**************************

 

 تعریف سیل

سیلابدشت

فراوانی سیلاب

چه میزان ریسک قابل قبول است

سد‌های مخزنی

 (Levees and flood walls)  سیل بند‌ها و گوره‌ها

نگهداری سیل بند‌ها

مخازن تاخیری

نتیجه گیری

 *****************

بدون شک سیلاب بعنوان یک بلای طبیعی شناخته شده است. ولی در عمل سیلاب هم از نظر تلفات جانی و هم از نظر خسارات مالی مهیب‌ترین بلای طبیعی در جهان محسوب می‌شود
از سال ۱۹۸۸ تا ۱۹۹۷ حدود ۳۹۰۰۰۰ نفر در اثر بلایای طبیعی در جهان کشته شدند که ۵۸ درصد مربوط به سیلاب، ۲۶ درصد در اثر زلزله ۱۶ درصد در اثر طوفان و بلایای دیگر بوده است. خسارات کل در این ۱۰ سال حدود ۷۰۰ میلیارد دلار بوده است که به ترتیب ۳۳، ۲۹، ۲۸ درصد مربوط به سیلاب، طوفان و زلزله بوده است. در این رابطه نکته نگران کننده، روند افزایشی تلفات و خسارات سیلاب در جهان در دهه‌های اخیر بوده است. افزایش جمعیت و دارایی‌ها در سیلابدشت‌ها تغییرات هیدرو سیستم‌ها و اثرات مخرب فعالیت‌های انسانی از دلایل عمده این روند افزایش بوده است.

 

 

 

تعریف سیل

سیل در حقیقت افزایش ارتفاع آب رودخانه و مسیل و بیرون زدن آب از آن و اشغال بخشی از دشت‌های حاشیه رودخانه می‌باشد که می‌تواند با غرقاب نمودن منطقه باعث وارد آمدن خسارات بر ساختمان و تاسیسات عمومی شده و تلفات انسانی و دامی به همراه داشته باشد در مواردی نیز سیل می‌تواند ناشی از افزایش سطح آب دریاچه و یا دریا باشد که در این موارد جریان باد‌های شدید تاثیر زیادی خواهد داشت.

در هنگام بارش باران و برف، مقداری از آب جذب خاک و گیاهان می‌شود، درصدی تبخیر میشود و باقیمانده جاری شده و رواناب نامیده می‌شود. سیلاب زمانی روی می‌دهد که خاک و گیاهان نتوانند بارش را جذب نموده و در نتیجه کانال طبیعی رودخانه کشش گذردهی رواناب ایجاد شده را نداشته باشد. بطور متوسط تقریبا ۳۰ درصد بارش به رواناب تبدیل می‌شود که این میزان با ذوب برف افزایش می‌یابد. سیلاب‌هایی که بصورت متفاوت روی می‌دهد منطقه‌ای به نام سیلابدشت را در اطراف رودخانه بوجود می‌آورند.

سیلاب‌های رودخانه اغلب ناشی از بارش‌های شدید می‌باشد که در برخی موارد همراه با ذوب برف می‌باشد. سیلابی که بدون پیش هشدار یا پیش هشدار کمی در رودخانه جاری شود تند سیل نامیده می‌شود. تلفات جانی این تند سیلاب‌ها که در حوزه‌های کوچک بوقوع می‌پیوندند عموما بیشتر از تلفات جانی سیلاب‌های رودخانه‌های بزرگ می‌باشند.

روش‌های اصلی مهار سیلاب از زمان‌های دور بکار گرفته می‌شوند. این‌ها شامل احیاء جنگل‌ها، احداث سیل بند‌ها، سد‌ها، مخازن و کانال‌های سیلاب بر می‌باشند.

در زمان‌های دور در کشور چین در کناره‌های رودخانه زرد سیل بند‌های طویلی احداث گردید. تصور سازندگان این سیل بند‌ها این بود که با محدود کردن رودخانه، احداث سیل بند‌ها موجب افزایش سرعت و فرسایش و عمیق‌تر شدن بستر می‌شوند و در نتیجه گذردهی رودخانه افزایش می‌یابد. بر خلاف تصور اولیه، احداث سیل بند‌ها موجب بالا آمدن بستر رودخانه گردید و بجای آن در گستره وسیعی رسوب گذاری شود این امر در محدوده سیل بند‌ها صورت می‌گرفت. با بالا آمدن بستر رودخانه اجباراً ارتفاع سیل بند‌ها نیز افزایش یافت و پس از ۴۰۰۰ سال بستر رودخانه در برخی نقاط به حداکثر ۲۱ متر بالاتر از دشت‌های اطراف رسید. در سال ۱۸۸۷، یکی از بدترین سیلاب‌های تاریخ در این رودخانه بوقوع پیوست و یک میلیون نفر در اثر این سیلاب کشته شدند. سیل بند‌هایی که در قرون وسطی در رودخانه‌های پو، دانوب، راین، رون و ولگا احداث شده اند در قرن بیستم با برنامه احیاﺀ جنگل‌ها واحداث مخازن تقویت شده اند.


سیلابدشت

سیلابدشت‌ها زمین‌های کم اطراف در کناره‌های رودخانه ها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها می‌باشند. سیلابدشت‌ها با دروه برگشت سیلابی که آن‌ها را زیر آب ببرد، از یکدیگر متمایز می‌شوند. برای مثال سیلابدشت ۱۰ ساله در سیلاب با دوره بازگشت ۱۰ سال زیر آب می‌رود.

شکل (۱). سیلابدشت‌ها با دروه برگشت سیلابی که آن‌ها را زیر آب ببرد، از یکدیگر متمایز می‌شوند

 سازه‌های کنترل جریان مانند سدها، سیل بند‌ها، کانال‌های سیل بنحوی طراحی میشوند تا سیلاب با دوره بازگشت معین، حفاظت از مناطق را به انجام برسانند. این سطح ایمنی بر اساس ملاحظات اقتصادی، تمایلات جوامع مربوطه، اثرات زیست محیطی و عوامل دیگر تعیین می‌شود. مهندسین می‌توانند سازه‌ها را بنحوی طراحی کنند که سطح ایمنی بالا را تضمین کند. جوامع معمولا سطوح ایمنی پایین تری را انتخاب می‌کنند. این امر به علت هزینه اولیه قابل ملاحظه میباشد. در آمریکا برنامه ملی بیمه سیلاب حداقل دوره بازگشت را ۱۰۰ ساله انتخاب کرده است. با این دوره بازگشت در یک دوره ۳۰ ساله، ۲۶ درصد شانس وقوع سیلاب طراحی سازه‌ها یا بزرگتر وجود دارد. شکل (۲)

سیل بند‌ها ممکن است طراحی شوند یا بدون طراحی احداث شوند. در سیل بند‌های طراحی شده، ملاحظات تخصصی بر شرایط خاک پی، نوع خاک مورد استفاده در خاکریز، تراکم مناسب خاکریز، حفاظت بالا دست سیل بند در مقابل آبشستگی و دیگر عوامل مورد توجه قرار می‌گیرد

سیل بند‌های غیر مهندسی در عمل خاکریز طویل در مسیر رودخانه می‌باشند. سیل بند‌های طراحی شده در صد تخریب بسیار کمتری از سیل بند‌های غیر مهندسی دارند. تخریب سیل بند‌ها معمولا ناشی از سیلاب بزرگتر از سیلاب طراحی، نگهداری نامناسب و شسته شدن سیل بند از زیر می‌باشد.


فراوانی سیلاب

روشی مورد اطمینان برای اینکه پیش بینی شود که سیلاب بعدی چه زمانی بوقوع می‌پیوندد و ابعاد آن در چه مقیاسی است وجود ندارد. با این وجود سیلاب‌های گذشته سرنخ‌ها را از آنچه محتمل است بدست میدهد. مهندسین با مطالعه سیلاب‌های گذشته و استفاده از علم آمار احتمال وقوع سیلاب‌هایی با ابعاد مختلف را برآورد می‌نمایند.

مثلا در ۱۰۰ سال در ۳۳ سال سیلاب بزرگتر از یک سیلاب ۳ و در ۱۰ سال بزرگتر از سیلاب ۱۰ ساله خواهد بود. این به معنای آن نخواهد بود که درست در هر ۱۰ سال یکبار سیلاب ۱۰ ساله اتفاق می‌افتد. در یک سال پر آب ممکن است چندین سیلاب بزرگتر از سیلاب ۱۰ ساله بوقوع پیوندد. حتی ممکن است دو سیلاب ۱۰۰ ساله یا بزرگتر در فاصله کمی روی دهند. درصد احتمال وقوع یک سیلاب بر اساس متوسط در یک دوره طولانی مدت می‌باشد.

در یک سال پر آب ممکن است چندین سیلاب بزرگتر از سیلاب ۱۰ ساله بوقوع پیوندداحتمال وقوع دو سیلاب بزرگ بصورت پیاپی مشابه شیر و خط کردن سکه است. چون برای مثال ۵ بار متوالی شیر آمده دلیل نیست که بار ششم هم شیر نیاید. احتمال وقوع همان ۵۰ در ۵۰ است. روشی مورد اطمینان برای اینکه پیش بینی شود که سیلاب بعدی چه زمانی بوقوع می‌پیوندد و ابعاد آن در چه مقیاسی است وجود ندارد.

چه میزان ریسک قابل قبول است؟

احتمال وقوع سیلاب تقریبا در تمامی نواحی بسته به شرایط موجود دارد. واضح است که در برخی مناطق احتمال سیلاب بزرگتر از دیگر مناطق است. برای اهداف عملی، ریسک قابل قبول بستگی به مورد خاص دارد. برای مثال آبگرفتگی یک پارک، مزرعه یا زمین گلف هر ۱۰ سال یکبار قابل قبول است ولی در مورد مدارس و بیمارستان‌ها که خطر جانی بیشتری وجود دارد، ریسک ۱ در ۵۰۰ سال انتخاب می‌شود. بقیه موارد در میان این دو حد نهایی (۱ در ۱۰ سال تا ۱ در ۵۰۰ سال) قرار می‌گیرند.. ریسک مجاز بسته به سرمایه گذاری‌های انجام شده، ریسک خطرات جانی، دسترسی به مناطق امن در صورت وقوع سیلاب و دیگر عوامل دارد. حتی با در نظر گرفتن کلیه عوامل جواب سر راست و مشخصی وجود ندارد. جدول زیر احتمال وقوع سیلاب با دوره بازگشت خاص را در یک دوره معین بدست می‌دهد.


روش‌های سازه‌ای مدیریت سیلاب زیر مجموعه‌ای از مدیریت سیل است که شامل نقش سازه و بهره بردار‌ی از آن میباشد. بسیاری از این روش‌ها سابقه چند هزار ساله دارند. برای مثال سد کفرا در مصر در ۴۶۰۰ سال پیش به منظور کنترل سیلاب در حال احداث بود که در اثر سیلاب تخریب گردید. به روش‌های سازه ای، مهار سیلاب نیز اطلاق میشود. مهار سیلاب شامل فرایند‌های خاصی است که با فراهم آوردن و بهره برداری از سازه‌های طراحی شده، اثرات تخریبی سیل را رفع یا کاهش دهد که این امر با ذخیره، محدود سازی و انحراف جریان سیلاب تا حدی که از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر باشد، انجام میشود. هم اکنون در بسیاری از کشورها، ایمنی صد‌ها میلیون نفر در مقابل سیلاب وابسته به سدها، سیل بند‌ها و کانال‌های انحراف سیل میباشد.

درجه ایمنی سازه‌های مهار سیلاب بر اساس ملاحظات اقتصادی تعیین میشود

روش‌های سازه‌ای مدیریت سیل و اهداف اصلی روش‌های سازه‌ای مدیریت سیلاب 

 

 
سد‌های مخزنی:

بسیاری از قدیمی‌ترین سد‌های جهان به منظور کنترل سیلاب احداث گردیده بودند. سد‌های مخزنی غالبا" چند منظوره بوده و برای اهدافی، چون آبیاری، تامین آب شرب، تولید برق، مهار سیلاب و اهداف تفریحی مورد استفاده قرار میگیرند.

سد‌های مخزنی غا لبا چند منظوره بوده و برای اهدافی، چون آبیاری، تامین آب شرب، تولید برق، مهار سیلاب و اهداف تفریحی مورد استفاده قرار میگیرند.

 هدف یک مخزن مهار سیلاب، ذخیره قسمتی از جریان سیلاب به منظور کاهش حداکثر آن میباشد. در صورتیکه سیلاب‌های رودخانه دارای خصوصیات فصلی باشند، کارایی مخازن چند منظوره برای کاهش پیک سیلاب به نحو قابل ملاحظه‌ای افزایش مییابد. در شرایط ایده آل مخزن درست در بالادست منطقه حفاظت شده قرار دارد و بهره برداری از آن به منظور کاهش حداکثر سیلاب به ظرفیت گذردهی ایمن پایین دست صورت میگیرد. سیلاب ذخیره شده با توجه به زمان وقوع آن یا بتدریج رها میشود و یا در صورتیکه پایان فصل سیلاب نزدیک باشد، برای مصارف آبیاری و تولید برق ذخیره میشود. در صورت وجود حوزه میانی بعد از سد و منطقه مورد حفاظت، هدف مدیریت مخزن در جریان سیلاب، جاری شدن حداقل سیلاب در منطقه حفاظت شده خواهد بود که در اینصورت الزاما" سیلاب در محل سد حداقل نخواهد بود.

در صورتیکه سیلاب‌های رودخانه دارای خصوصیات فصلی باشند، کارایی مخازن چند منظوره برای کاهش پیک سیلاب به نحو قابل ملاحظه‌ای افزایش مییابد

 
سیل بند‌ها و گوره‌ها (Levees and flood walls)

محدود کردن جریان سیلاب در یک عرض معینی از رودخانه به کمک سازه‌هایی نظیر گوره‌ها و دیواره‌های سیل بند انجام میگیرد. این سازه‌ها از پخش شدن و گسترش سیلاب در زمین‌های اطراف رودخانه جلوگیری کرده، آن را در یک مسیر و مجرای مشخص و محدود هدایت میکند. ساخت گوره‌ها (خاکریز‌های سیل بند) قدیمیترین، رایج‌ترین و نیز یکی از مهمترین روش‌های مهار سیلاب از دیر باز تاکنون بوده است. گوره، بند خاکی کوتاهی است که در فواصل مختلف از کناره رودخانه و در امتداد آن ساخته میشود تا نقش سواحل مصنوعی را در دوره‌های سیلابی که آب رودخانه از سواحل طبیعی خود بیرون میرود، را ایفا کند و بخش عمده زمین‌های اطراف رودخانه را از آب گرفتگی محافظت نماید درمناطق شهری و سایر مناطق که ارزش زمین‌ها زیاد میباشد، به جای گوره از دیواره‌های سیل بند استفاده میگردد. دیواره‌های سیل بند از جنس‌های مختلف بتنی، سنگی، آجری و …. ساخته میشوند.

ساخت گوره‌ها (خاکریز‌های سیل بند) قدیمیترین، رایج‌ترین و نیز یکی از مهمترین روش‌های مهار سیلاب ازدیر باز تاکنون بوده است

 

مقطع تیپ سیل بند‌ها

 بطور کلی طراحی سیل بند‌ها و دیواره‌های سیل بند بایستی مشابه سد‌های معمول باشد. مزیت اصلی گوره‌ها امکان استفاده از مصالح محلی ارزان قیمت است.

گوره‌ها از مصالح معادن قرضه که به موازات گوره میباشند احداث میشود. این مصالح بایستی در لایه‌ها ریخته و کوبیده شود. نفوذ ناپذیری مصالح د. رکناره رودخانه بایستی بکار گرفته شود. در کل مصالح مناسب برای هسته بندرت در دسترس میباشد و بیشتر سیل بندها، خاکریز‌های همگن میباشند.

مقاطع گوره‌ها بایستی با توجه به شرایط محلی و مصالح موجود طراحی شوند. به منظور امکان پذیر شدن عبور ماشین آلات، حداقل عرض سیل بند ۳ متر میباشد.

نرده‌های سیلاب سنتی در ژاپن برای محافظت سیل بند‌ها با قدمت ۴۰۰ سال

برای زیبایی، شیب گوره رامیتوانند ملایم‌تر از میزان لازم احداث نمایند. در این حالت سیل بند کمتر مشخص بوده و رفت و آمد مردم با سهولت بیشتری انجام میشود. زهکش‌های پاشنه‌ای برای حفظ ایمنی گوره‌ها در مقابل آبشستگی و جلوگیری از خروج آب از شیب پایین دست لازم است. بعلت عرض زیاد گوره در پایین و ارزش بالای زمین‌های شهری، در این مناطق معمولا از دیواره‌های سیل بند استفاده میشود این دیواره‌ها به نحوی طراحی میشوند که درمقابل فشار هیدرواستاتیکی (فشار بالا بر آب) مقاومت کنند.

 

مقاطع محتلف دیواره‌های سیل بند

از مسائل مهم در طراحی گوره ها، زهکشی مناطق داخلی میباشد که از راه حل‌های مختلف، بشرح زیر مورد استفاده قرار میگیرند:

حوضچه جمع آوری و ایستگاه پمپاژ

زهکشی درونی گوره‌ها

زهکشی انحرافی

کانال زهکشی

تخلیه از لوله‌های تحت فشار

 

نگهداری سیل بند‌ها

شرایط و مصالح ساختمانی بندرت کاملا" رضایت بخش میباشد و بنابراین با توجه به عدم قطعیت‌های مهندسی آب حتی با بهترین فنون احداث، خطر تخریب وجود دارد.

با توجه به عدم قطعیت‌های مهندسی آب حتی با بهترین فنون احداث، خطر تخریب وجود دارد

در صورت تخریب سیل بندها، عواقب میتواند از شرایطی که اصلا" سیل بندی احداث نشده باشد بسیار وخیم‌تر شود.

 

 

مخازن تاخیری

مهار سیلاب با استفاده از مخازن تاخیری تاثیری مستقیم و سریع بر روی سیلاب میگذارد. چنانچه توپوگرافی امکان ایجاد مخزن تاخیر با حجم مناسب را بدهد و منابع قرضه در فاصله کمی از محل پروژه موجود باشد، به علت تاثیر سریعتر آن در مقایسه با روش‌های آبخیزداری بر تسکین سیلاب، میتوان مورد استفاده قرار گیرد.

خروجی یک سد تاخیر، معمولا" یک سرریز بزرگ و یا چند خروجی بدون دریچه میباشد. سد Pinary در فرانسه شامل یک سد با بازشدگی در میان میباشد. نوع خروجی که بکارمیرود بستگی به ماهیت سیلاب ومشخصات جمعی مخزن دارد. عموما"خروجی‌های روزنه‌ای ترجیح داده میشوند که با توجه به فرمول خروجی روزنه این √ h. Q. ≈ موجب تاخیر بیشتر در جریان و افزایش ملایم‌تر جریان خروجی میشود. یک سرریز ساده سطحی معمولا" برای سد‌های تاخیری مطلوب نمیباشد زیرا حجم زیر تاج سرریز برای کاهش سیلاب مورد استفاده قرار نمیگیرد. با این وجود برای حفظ ایمنی خود سد یک سرریز بزرگ با ظرفیت چند برابر ظرفیت خروجی‌ها همیشه لازم است. ظرفیت خروجی یک سد تاخیری با مخزن پر بایستی برابر حداکثر ظرفیتی باشد که میتوان از رودخانه در پایین دست عبور کند. با شروع سیلاب، مخزن تاخیر پر میشود و خروجی آن قدر افزایش مییابد که مساوی سیلاب ورودی میشود. از آن به بعد حجم ذخیره شده خود بخود از مخزن خارج میشود.

سد‌های تاخیری بیشترین کارآیی را در حوزه‌های کوچک و با شیب زیاد دارند. مثال بارز کارایی سد‌های تاخیری، سد‌های احداث شده در ایالت اوهایو آمریکا میباشد. بعلت زمان تمرکز کم سیلاب‌های حوزه‌های کوچک، بهره برداری کارآ از مخازن ذخیره‌ای بسختی ممکن میشود. بعلاوه استفاده از مخازن تاخیری تخلیه خودبخود مخازن بعد از سیلاب را تضمین نموده و مانع از فدا شدن منافع کنترل سیلاب برای منافع ذخیره سازی میشود.

سد‌های تاخیری بیشترین کارآیی را در حوزه‌های کوچک و با شیب زیاد دارند.

بیشتر زمین‌های پایین دست سد‌های تاخیری در اوهایو برای کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرند و بندرت دچار آبگرفتگی میشود و مجوز احداث تاسیسات در این زمین‌ها داده نمیشود.

در طراحی سد‌های تاخیری بایستی توجه شود که احداث این سد‌ها موجب همزمانی سیلاب‌های شاخه مختلف و افزایش سیلاب در پایین دست نشود. برای حوضه‌های کوچک افزایش سیلاب در اثر سد‌های تاخیری بسیار غیر محتمل است ولی در حوضه‌های بزرگ با سرشاخه‌های متفاوت این احتمال افزایش مییابد. بنابراین سد‌های تاخیری عمدتا برای حوضه‌های آبریز کوچک و سد‌های مخزنی برای حوضه‌های بزرگ مورد استفاده قرار میگیرند.

نتیجه گیری

سیلاب زمانی روی میدهد که خاک و گیاهان نتوانند بارش را جذب نموده و در نتیجه کانال طبیعی رودخانه کشش گذردهی رواناب ایجاد شده را نداشته باشد. روش‌های اصلی مهار سیلاب شامل احیا ﺀ. جنگل‌ها، احداث سیل بند‌ها، سد‌ها، مخازن و کانال‌های سیلاب بر می‌باشند.

سیل بند‌ها ممکن است طراحی شوند یا بدون طراحی احداث شوند. در سیل بند‌های طراحی شده، ملاحظات تخصصی بر شرایط خاک پی، نوع خاک مورد استفاده در خاکریز، تراکم مناسب خاکریز، حفاظت بالا دست سیل بند در مقابل آبشستگی و دیگر عوامل مورد توجه قرار می‌گیرد. روشی مورد اطمینان برای اینکه پیش بینی شود که سیلاب بعدی چه زمانی بوقوع می‌پیوندد و ابعاد آن در چه مقیاسی است وجود ندارد .. مهندسین با مطالعه سیلاب‌های گذشته و استفاده از علم آمار احتمال وقوع سیلاب‌هایی با ابعاد مختلف را برآورد می‌نمایند. احتمال وقوع سیلاب تقریبا در تمامی نواحی بسته به شرایط موجود دارد.. برای اهداف عملی، ریسک قابل قبول بستگی به مورد خاص دارد

 

 

نظر شما
نام:
ایمیل:
* نظر:
آخرین اخبار