سیل و سیلاب

سیل و سیلاب

---

آشنایی

در خلال یا پس از یک بارندگی شدید ، مقدار دبی رودخانه به سرعت افزایش یافته و درنتیجه آب از بستر عادی خود سر ریز نموده و دشت سیلابی و مناطق اطراف را دربر می‌گیرد. با بررسی دشت سیلابی قدیمی و آبرفتهای آن ، شاید بتوان با درجه‌ای از تقریب احتمال وقوع و بزرگی سیلهای آتی منطقه را مشخص کرد. اصولا بزرگی سیلها و تکرار آنها در طول زمان تابع شدت بارندگی ، نفوذپذیری زمین و وضع توپوگرافی منطقه است.

البته امروزه به دلیل دخالتهای بی رویه در بسیاری نقاط که قبلا سیل نمی‌آمده ، طغیانهای بزرگی مشاهده می‌شود. فعالیت بشر به چند صورت احتمال وقوع سیل را افزایش می‌دهد. از آن جمله می‌توان به ساختمان سازی در دشت سیلابی رود که مستلزم اشغال بخشهایی از آن است و باعث کاهش ظرفیت طبیعی رود می‌شود، اشاره کرد. به این ترتیب محدوده‌ای از دشت سیلابی که در زمان طغیان زیر آب می‌رود، گسترده تر می‌گردد.

شهر سازیها و حذف گیاهان باعث کاهش مقدار آب نفوذی و افزایش آب سطحی می‌شود. حجم زیاد آب از یک طرف بر برزگی طغیان می‌افزاید و از طرفی با افزایش فرسایش ، رسوباتی به وجود می‌آورد که با برجای گذاشتن آنها ظرفیت بستر اصلی رود کاهش می‌یابد. موارد پیش معمولا تاثیر تدریجی دارند، ولی سیلهای ناگهانی و فاجعه آمیز اغلب بر اثر تخریب سدها و بندها ، ایجاد می‌شوند.

پیش بینی سیل

هدف از پیش بینی سیل برآورد دبی جریان و سطح سیلابی است که در یک دوره بازگشت مشخص (مثلا در یک دوره 25 ، 50 یا 100 ساله) احتمال وقوع آن وجود دارد. نتایج این پیش بینی که سیلاب طراحی نام دارد، به عنوان مبنایی برای انتخاب روشهای مقابله با سیل مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیلاب طراحی معمولا بر مبنای هزینه لازم برای کنترل آن و میزان ریسک و خطری که تخریب سیستم کنترل سیلاب پیشنهادی برای جان انسانها دارد، انتخاب می‌شود.

در مواردی که گسیختگی سازه آبی منجر به از دست رفتن جان انسانها و اموال زیادی بشود، طراحی بر مبنای سیلابها با احتمال رخداد کمتر و دوره بازگشت طولانی تر ، مثلا سیلاب 1000 ساله و حتی بیشتر ، انجام می‌شود. سطح گسترش و ارتفاع این سیلابها بیش از سیلابهایی است که از احتمال رخداد بیشتری برخور دارند. پیش بینی سیلاب طراحی به دو صورت تحلیلی و زمین شناسی انجام می‌شود که اغلب مکمل یکدیگرند. عواملی که برای پیش بینی تحلیلی سیلاب مورد توجه قرار می‌گیرند شامل موارد زیر است.

1. بررسی توپوگرافی بخشی از حوضه آبریز که جریان آب را به منطقه مورد مطالعه تامین می‌کند.
2. تعیین نوع پوشش سطح زمین (سنگ ، خاک ، گیاهان) ، جهت تخمین نسبت آب جاری شده به آب نفوذی و تبخیرشده.
3. تعیین بزرگترین رگبار و بارندگی محتمل با توجه به داده‌های موجود.
4. توجه به فصل ، زیرا شرایطی مثل اشباع بودن زمین از آب یا پوشیده بودن سطح آن از برف تاثیر مستقیمی بر جریان سطحی آب دارند.
5. تعیین ظرفیت ذخیره بستر اصلی رود و دشت سیلابی اطراف آن ، تغییرات احتمالی در ظرفیت ذخیره بخشهای پائین رود در آینده نیز مورد توجه قرار گیرد.

محاسبه حداکثر سیل محتمل

بطور کلی محاسبه حداکثر سیل محتمل محتاج برآورد پتانسیل بارش و مقدار و نحوه توزیع بارش در داخل حوضه آبریز است. مقدار آبدهی یا سطح آب رودخانه بر حسب زمان ، معمولا توسط منحنیهای خاصی به نام هیدروگراف نشان می‌دهند. به این منظور اغلب از هیدروگراف واحد استفاده می‌شود. مقدار آبدهی رود در یک مدت زمان مشخص از روی هیدروگراف قابل محاسبه است.

به منظور پیش بینی سیل معمولا مقادیر محاسبه شده برای جریان به تراز (ارتفاع) آب تبدیل می‌شود. مبنای پیش بینیهای زمین شناسی شامل تعیین مرزهای دشت سیلابی توسط تصاویر فضایی و عکسهای هوایی ، جهت تعیین پراکندگی آبرفتها و خاکهای جدید (کواترنر) در دره و شناسایی اشکالی که به وقوع سیل مربوط می‌شوند، ازجمله پادگانه‌ها ، گودالها و مانند آن است، می‌باشد.

این بررسیها زمان دقیق وقوع یک سیل در گذشته را مشخص نمی‌سازد. بلکه ضمن تاثیر وقوع آن در زمانهای جدید زمین شناسی احتمال رخداد مجدد آن را گوشزد می‌کند. نتایج بررسیهای زمین شناسی مخصوصا در جاهایی که رکود طولانی از وضعیت آب و هوایی وجود ندارد، می‌تواند از روش تحلیلی دقیق تر باشد.

اهمیت پیش بینی وقوع سیل

اطلاع از چگونگی جریان ، حجم ، شدت ، مدت ، مکان و بالاخره زمان وقوع سیلها اهمیت ویژه‌ای در طراحی و نگهداری سازه‌های مهندسی ، مخصوصا تاسیسات آبی و همچنین پیش بینی خطرات و زیانهای احتمالی ناشی از سیل دارد. به دلیل شرایط آب و هوایی کشورمان سیلابها ، چه از نوع بهاره و ناشی از ذوب برف باشند و چه از نوع ناگهانی ناشی از رگبار ، بخش عمده‌ای از جریان سطحی اغلب رودهای حوضه مرکزی را تشکیل می‌دهد.

اندازه گیری دبی رودها در کشور ما از 40 سال پیش و ابتدا از رودخانه‌های اطراف تهران آغاز شد. شبکه ایستگاههای اندازه گیری سطح آب و مقدار جریان رودهای کشور (شبکه هیدرومتری) ، در حال حاضر دارای 870 ایستگاه است که بخشی از آن فعال است. شبکه آب شناسی کشور شامل ایستگاههای اندازه گیری آب ، تبخیر ، باران ، برف و آزمایشگاههای تعیین کیفیت آب و رسوب زیر نظر دفتر بررسیهای منابع آب وزارت نیرو اداره می‌شود.

سیل بندها

---

محدود کردن جریان سیلاب در یک عرض معینی از رودخانه به کمک سازه هایی نظیر گوره ها و دیواره های سیل بند انجام میگیرد. این سازه ها 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 گوره ها (خاکریزهای سیل بند) قدیمیترین, رایج ترین 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 می شود تا نقش سواحل مصنوعی را در دوره های 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 دیواره های سیل بند استفاده میگردد. دیواره های سیل بند از جنسهای مختلف بتنی, سنگی, آجری و …. ساخته میشوند.

در بسیاری از موارد سطوح سیل بندها با پوشش گیاهی (بخصوص علف برمودا) درمقابل فرسایش حفاظت میشوند.

بطور کلی طراحی سیل بندها و دیواره های سیل بند بایستی مشابه سدهای معمول باشد. مزیت اصلی گوره ها امکان استفاده از مصالح محلی ارزان قیمت است.

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

مقاطع گوره ها بایستی با توجه به شرایط محلی و مصالح موجود طراحی شوند. به منظور امکان پذیر شدن عبور ماشین آلات, حداقل عرض سیل بند 3 متر میباشد. برای جلوگیری از فرسایش از مصالح ریپ رپ, چمن, بوته, درختان و بتن استفاده میشود.

برای زیبایی, شیب گوره رامیتوانند ملایم تر از میزان لازم احداث نمایند. در این حالت سیل بند کمتر مشخص بوده و رفت و آمد مردم با سهولت بیشتری انجام میشود. زهکش های پاشنه ای برای حفظ ایمنی گوره ها 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 دیواره های سیل بند استفاده میشود این دیواره ها به نحوی طراحی میشوند که درمقابل فشار هیدرواستاتیکی (فشار بالا بر آب) مقاومت کنند.

در بیشتر موارد گوره ها به موازات رودخانه احداث میشوند ولی گوره های حلقوی, گوره هایی که به زمینهای بلند متصل میشوند و گوره های در برگیرنده پیچان رود نیز در موارد خاص بکار گرفته میشوند.

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 گوره ها
• زهکشی انحرافی
• کانال زهکشی
• تخلیه از لوله های تحت فشار

شرایط و مصالح ساختمانی بندرت کاملا" رضایت بخش میباشد و بنابراین با توجه به عدم قطعیتهای مهندسی رودخانه حتی با بهترین فنون احداث, خطر تخریب وجود دارد. مکانیزم های مختلف تخریب سیل بند بشرح ذیل میباشد:

• روگذری سیلاب
• نشت آب و آبشستگی
• فرسایش
• ناپایداری شیبها و لغزشهای پیاپی (Sloughing)
• ایجاد حفره توسط حیوانات

با توجه به موارد فوق گوره ها بایستی مرتبا مورد بازرسی قرار گیرند و اصلاحات لازم صورت پذیرد.

ایمنی سیل بندها مطلق نیست و بنابراین مدیریت بحران نقش کلیدی دارد.

در بسیاری از رودخانه ها افزایش تراز آب در جریان سیلاب به میزان چند سانتیمتر بالاتر از تاج سیل بند میتواند موجب تخریب آن شود. بنابراین افزایش اضطراری ارتفاع سیل بندها در جریان سیلاب که در مقابله با سیلاب صورت میگیرد، دارای اهمیت فوق العاده می باشد. روشهای مورد استفاده بشرح زیر میباشد:

• خاکریز اضطراری بر روی تاج سد
• کیسه های شنی
• دیوار حائل چوبی – خاکی
• جعبه خاکی

در صورت تخریب سیل بندها، عواقب میتواند از شرایطی که اصلا" سیل بندی احداث نشده باشد بسیار وخیم تر شود. این مسئله بایستی در انتخاب دوره بازگشت گوره ها در نظر گرفته شود و استفاده از فیوز پلاگ نیز در بسیاری از موارد قابل توجیه می باشد.

دیوارهای سیل بند کمتر از گوره ها در معرض خرابی میباشند. ولی امکان روگذری دیواره و یا آبشستگی در پی آن وجود دارد.

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

گوره ها با محدود کردن عرض مسیر, موجب افزایش تراز سیلاب میشوند. اصلاح مسیر و افزایش ضریب گذردهی میتواند مانع از افزایش تراز در اثر سیل بندها شود. با افزایش تراز سیلابی در ناحیه ای که گوره ها احداث شده اند, تراز آب در بالا دست و پایین دست افزایش مییابد. این افزایش تراز در مواردی عواقب ناگوار بدنبال داشته است. یک ناحیه که بوسیله گوره ها حفاظت شده ممکن است در اثر احداث گوره ها در بالادست یا پایین دست, دچار سیل گرفتگی شود. در این راستا لازم است ساماندهی رودخانه ها بر اساس یک طرح جامع به انجام برسد و بر اساس این طرح قسمت مهمی از سیلابدشت به مسیر جریان اختصاص یابد.