احداث سدهای تاخیری و مخزنی، راهکار مهار سیلاب

روشهای مختلفی برای مهار سیلاب در دنیا 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 جهت 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 ولی 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.

مهار یا کنترل سیلاب به روشهایی اطلاق می‌شود که به کمک آنها بتوان دبی مازاد بر کشش طبیعی رودخانه که از بستر رودخانه خارج و اراضی حاشیه رودخانه را غرقاب می‌کند، مهار کرد. یا 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.

به طورکلی روشهای مهار سیلاب به 2 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 کل 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) است. 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 کسب نتیجه مناسب نیاز به مشارکت مردمی و آموزش‌های درازمدت در این زمینه است.

در روشهای سازه ای، مهار و کنترل خسارات ناشی از سیل‌ها، با احداث تاسیسات و سازه‌های کنترل سیلاب انجام گرفته و شامل روشهایی از قبیل حفر کانال‌های کمکی یا زهکش‌های کمربندی، هدایت و انحراف سیلاب، احداث 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 احداث گردیده‌اند. برای مثال سد کفرا در مصر در 4600 سال پیش به منظور کنترل سیلاب احداث شده است.

احداث سد جهت تأمین هدف کنترل سیلاب به 2 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 تأخیری با رها کردن مقداری از سیلاب از میان یک یا چند گشودگی ثابت و دائمی عمل کرده 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 موقتا در مخزن سد ذخیره کنند 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 احداث سدی در بالادست یک مرکز سیل‌گیری، به لحاظ 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، بایدا برابر حداکثر ظرفیتی باشد که می‌تواند از پائین‌دست 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 پائین‌دست سدهای تاخیری جهت کشاورزی 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 که احداث این سدها موجب همزمانی سیلابهای مختلف و افزایش سیلاب در پائین‌دست نشود.

برای حوضه‌های کوچک 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 کوچک 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 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 پائین‌دست صورت می‌گیرد و سیلاب ذخیره شده با توجه به زمان وقوع آن یا بتدریج رها می‌شود و یا در صورت امکان (پایان فصل سیلابها) برای مصارف آبیاری و تولید برق ذخیره می‌شود.

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 احداث سدهای مخزنی در ژاپن اشاره کرد. در این کشور 50 درصد جمعیت آن در دشتهای سیلابی زندگی می‌کنند و 75 درصد دارایی آنها در این مناطق واقع شده است و یا می‌توان به کشور امریکا اشاره کرد که هم‌اکنون 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 و در هنگام سیل جهت ذخیره سیلاب و کاهش پیک آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین در کشور چین از سال 1950 تا 1990 بیش از 22000 سد بزرگ (50 درصد سدهای بزرگ جهان) و 63000 سد کوچک احداث شده است. یکی از مهمترین اهداف این سدها کاهش پیک سیلاب است. سدهای مخزنی احداث شده در چین عملکرد بسیار چشمگیری در کاهش قابل ملاحظه پیک 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 به کار 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 است که در کشور‌های چین و کره به انجام رسیده است.

به عنوان نمونه می‌توان به سد برقابی هانگ‌لانگ Hunglong)) که در چین واقع شده است اشاره کرد. سیلاب طراحی این سد 500 ساله و سیلاب ایمنی آن 5000 ساله می ‌باشد. طراحی سد بصورتی انجام گرفته است که تراز مخزن سد را می‌توان در صورتیکه زمان پیش هشدار سیل حدود 3 ساعت باشد، 2 متر کاهش داد. در سیل سال 1989 در اثر استفاده از سیستم پیش‌بینی سیلاب نه تنها کاهش قابل ملاحظه دبی در پائین دست ممکن گردید بلکه 4 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.

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 اکوسیستم و وضعیت محیط زیست منطقه و ... می‌توان 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 طرحهای کنترل سیلاب رودخانه مورد استفاده قرار گیرد.

*کارشناس گروه مهندسی رودخانه