بکارگیری تاسیسات آبگیری کم بهاء جهت استحصال سیلابها در دشت های سیلابی

بدون تردید یکی از منابع آبی در ایران سیلاب های فصلی می باشند.عموماً این سیلابها در اثر بارشهای ناگهانی کوتاه مدت شدید پدید می آیند که در رودخانه های خشکه رود فصلی و یا دشتهای سیلابی جاری می‌گردند. آنچه که حائز اهمیت است کنترل این سیلاب ها، پیشگیری از احتمال خسارات وارده و جذب رواناب حاصله به سفره های آب زیر زمینی (aquifers) یا بهره گیری مستقیم از آنها می باشد.این مهم میسر نمی شود مگر با طراحی سازه های کم هزینه، سریع الاجراء و مقاوم در مقابل سیلاب .

در این پژوهش ضمن معرفی نحوه طراحی و ساخت سازه های گوناگون، این سازه ها در مقابل یکدیگر مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین نتایج عملکرد سازه های اجرا شده پیشین توسط سازمانهای مربوطه نیز در ارزیابی لحاظ گردیده است.

در پایان گزینه سازه مناسب بر اساس  پارامتر عملکرد هیدرولیکی، مقاومت سازه ای و اقتصاد مهندسی طبق جداول و نمودار های ارائه شده تعیین گردیده است.

مقدمه:

اصولا دو پدیدة سیل و خشکسالی که عمدتاً ناشی از توزیع غیر یکنواخت زمانی و مکانی ریزش های جوی است، از دیر باز ذهن بشر را به خود مشغول داشته است. بعد از وقوع هر سیل شاهد حجم قابل ملاحظه ای از آب هستیم که در زمان کوتاه ، باعث ضایعات و خسارات در ابعاد مختلف می شود.  از طرفی هم بخش عمده ای از رواناب حاصل از بارش بدون استفاده بهینه از دسترس خارج می شود. این در حالی است که در فواصل زمانی دیگر با کمبود آب ناشی از خشکسالی ها روبرو هستیم. تلاش جهت استحصال و مهار رواناب ناشی از بارش های جوی ، می تواند ضمن جلوگیری از وقوع سیلابهای مخرب، آن را به یک نعمت الهی تبدیل نماید. یکی از شیوه های استحصال و مهار رواناب، بهره برداری از سیلاب بوسیله پخش آن است.برنامه اساسی استفاده از کنترل و مهار سیلاب علاوه بر جلوگیری از تخریب ها و خسارات ناشی از سیل، افزایش سطح آب زیر زمینی و پیشگیری از هرز رفت جریانهای سطحی می باشد. نظر به وضوع مسئله سیل برای متخصصین  امور آب کشور از اظهار کلیات بیشتر در این زمینه صرفنظر می گردد. از این مدخل ابتدا به معرفی سیستم های پخش سیلاب و معرفی انواع سازه های شناخته شده و بکار رفته در پروژه های متعدد و متفاوت بهره برداری از سیلاب پرداخته شده و سپس چگونگی ساخت و عملکرد هر یک مورد ارزیابی قرار گرفته است.

مبنای مقایسه این سازه ها عملکرد هیدرولیکی، مقاومت سازه ای و صرفه اقتصادی می باشد.

 

معرفی انواع سیستم های پخش سیلاب

پخش سیلاب غرقابی از طریق احداث خاکریز هایی به حداکثر ارتفاع 5/0 متر با سرریز های سنگی بر روی خطوط تراز. (شکل1) اولویت کاربرد این سیستم در دشتهای سیلابی می باشد.و از نقطه نظر سطح پوشش بزرگ مقیاس می باشد.

پخش سیلاب با ایجاد کانال های تشتکی بر روی خطوط تراز. (شکل 2) این سیستم در سطوح متوسط مقیاس و بطور مشترک در دشتهای سیلابی و عرصه های مابین میکرو آبراهه ها کاربرد دارد.

 

شکل شماره 1

 

شکل شماره 2

 

پخش سیلاب با احداث خاکریز های هلالی (شکل 3). کاربرد این سیستم در پایین دست سیستم های دیگر در جائیکه انرژی جریان مستهلک می شود می باشد.

شکل شماره 3

پخش سیلاب با توزیع جریان بصورت گردشی (شکل 4).کاربرد این سیستم در عرصه های با شیب بیش از 4% می باشد که فاصله خطوط تراز بسیار نزدیک شده و امکان اجرای سیستم ها ی فوق الذکر وجود ندارد.

شکل شماره 4

احداث بند خاکی در بالادست دشت در مسیر خشکه رود به همراه چند سرریز تخلیه به منظور تقسیم جریان رودخانه از یک مسیر(مسیل طبیعی) به چند مسیر (آبراهه مصنوعی) با استفاده از سرریز ها. (شکل 5) کاربرد این سیستم در رودخانه های شاخه ای می باشد.

شکل شماره 5

تعریض مسیر خشکه رود با احداث چک دم های متوالی و پخش سیلاب در محدوده گسترده تر. چنانچه رقوم کف مسیر خشکه رود اختلاف فاحشی با رقوم کف طرفین رودخانه داشته باشد و اطراف از یکنواختی مناسبی در توپوگرافی خود برخوردار باشند این سیستم کاربرد دارد.

معایب و محاسن هر یک از سیستم ها:

            جدول ذیل (جدول شماره 1) بطور واضع معایب و محاسن هریک از سیستم های فوق الذکر را بیان می نماید.

جدول شماره1- معایب و محاسن سیستم ها

ردیف	سیستم	محاسن	معایب
1	پخش سیلاب غرقابی از طریق احداث خاکریز هایی...	سادگی اجرا	احتمال تخریب در سیلابهای با دوره بازگشت کوتاه مدت
2	پخش سیلاب با ایجاد کانال های تشتکی	مقاومت مناسب سازه ای	هزینه بالای مکانیکی و ماشین آلات
3	پخش سیلاب با احداث خاکریز های هلالی	کنترل جریان های ضعیف و آب مازاد سیستم های دیگر تاخیر مناسب در جریان	فرسایش آبی و خاکی ایجاد ناهمگنی در توپوگرافی طبیعی محل احداث پس از رسوبگذاری
4	پخش سیلاب با توزیع جریان بصورت گردشی	امکان اجرا در عرصه های با شیب بیش از 4%	کنترل و مراقبت در زمان وقوع سیلاب
5	احداث بند خاکی در بالادست دشت در مسیر خشکه رود به همراه چند سرریز تخلیه...	بالا بودن ضریب نفوذپذیری بدلیل قرارگیری دربافت درشت دانه	هزینه بالای عملیات ساخت سرریزها
6	تعریض مسیر خشکه رود با احداث چک دم های متوالی و...	امکان اجرا بدون تغییر در توپوگرافی منطقه	احداث این سیستم در مناطقی که  طرفین خشکه رود دارای اراضی کشاورزی و روستایی باشد قابل اجرا نمیباشد.

 

معرفی انواع سازه ها

            این سازه ها از نقطه نظر نحوه آبگیری به دو گروه سیلگیری از رودخانه های خشکه رود فصلی و سیلگیری از دشت های سیلابی تقسیم می شوند.

شکل شماره 6

1- سیلگیری از رودخانه های خشکه رود فصلی

1-1- احداث دایک خاکی در مسیر خشکه رود: از این سازه در ایستگاه پخش سیلاب بر آبخوان سرچاهان واقع در جاده حاجی آباد بندر عباس  و در بالادست بند انحرافی ، جهت هدایت آب به دهانه آبگیر استفاده شده است .

شکل شماره 7

1-2- احداث کف بند از مصالح گوناگون

سازه‌ایست با ارتفاع کوتاه که در مسیر مستقیم جریان در عرض خشکه رود احداث می‌گردد. عموماً این سازه با سازه آبگیر و یا سازة اپی‌مقسم تلفیق می‌شود. اهداف ساخت ‌‌‌‌    کف‌ ‌‌بند تثبیت بستر رودخانه در محل آبگیری، تعدیل شیب رودخانه و یکنواخت نمودن و پخش جریان آب در عرض رودخانه می‌باشد. ساخت این سازه در رودخانه‌های با شیب تند توصیه نمی‌گردد. مصالح ساخت کف‌بند‌ها سنگ و سیمان و یا توری‌سنگی می‌باشد.

 

1-3- بند انحرافی

عملکرد بند انحرافی در این پروژه اقتباسی از طرحهای ساماندهی رودخانه‌ها می‌باشد. با توجه به پایین بودن رقوم سطح آب رودخانه نسبت به سطح تمام شده مسیر کنترل سیلاب می توان با احداث بند انحرافی رقوم سطح آب رودخانه را به میزان مورد نیاز (مشخص شده در طرح) بالا آورد. فرآیند این عمل ورود آب به مسیر کنترل سیلاب می باشد. بند انحرافی بطور مستقیم در مقابل رودخانه قرار گرفته وتوسط یک خروجی سیلاب کنترل شده را به مسیر مورد نظر هدایت می نماید. خروجی‌های اضطراری، سیلابهای با دورة بازگشت بیش از سیلاب طرح را به دو صورت 1- خروج آب از خروجی اضطراری در سمت دیگر بند 2- سرریز شدن آب از روی تاج بند تخلیه می‌کنند. مصالح ساخت این سازه‌ها سنگ و سیمان(مالون چینی) و یا بتن مسلح می‌باشد.

1-4- تثبیت بستر مسیلها و خشکه رودها با استفاده از شیب شکن های گابیونی و سنگ ملاتی: این سازه پس از بند انحرافی و دهانه آبگیر نای در ایستگاه پخش سیلاب کاشمر و در مسیر آبراهه طبیعی استفاده گردیده است.(شکل8).

شکل شماره 8

1-5- احداث اپی

اپی‌مقسم‌ها سازه‌هایی می‌باشند که در دل خشکه رود بنا گردیده و نقش تجمیع و توزیع آب را بخوبی ایفا می‌‌نماید. این سازه‌ها بسیار ساده و ارزان قیمت بوده و مصالح ساخت ثابتی ندارند. علیهذا نوع سنگ و سیمان وگابیونی آنها متداول تر می باشد.

 

2- سیلگیری مستقیم دشتهای سیلابی

2-1- احداث سیلبند ها ی متوالی در دشتهای سیلابی با شیب طولی کمتر از 001/0

2-2- احداث checkdam از مصالح مختلف در دشتهای سیلابی و طرفین گالی ها با شیب بیش از 001/0

 

عملکرد هیدرولیکی سازه:

1. احداث دایک خاکی در مسیر خشکه رود: نگهداشت و ذخیره موقت جریان سیلابی تا رقوم روی سرریز‌های اظطراری
2. احداث کف بند: ایجاد بستر مناسب جهت بدست آوردن زبری مشخص و مورد نظر در فرمول مانینگ
3. احداث بند انحرافی: بالا آوردن رقوم سطح جریان جهت تغییر مسیر جریان
4. تثبیت بستر و تعدیل شیب مسیل ها و خشکه رود ها با استفاده از شیب شکن ها ( Drop) : از نقطه نظر هیدرولیکی این سازه ها جهت کاهش انرژی جریان احداث می شوند. بنحویکه ضمن کاهش شدت خسارات و پیشگیری از فرسایش خاک، امکان نفوذ سیلاب نیز مهیا می گردد.
5. احداث اپی: با تغییر مسیر جریان و کانالیزه کردن حرکت، سیلاب تحت کنترل در آمده و قابل استحصال می شود.

 

مقاومت سازه‌ای:

1- دایک خاکی

بسیار خطر پذیر در مقابل شکست می باشد لکن با توجه به هزینه ناچیز بازسازی امکان مرمت های دوره ای وجود دارد.

2- کف بند:

زیرشویی در پایین دست اتفاق می افتد و به دنبال آن در مقابل واژگونی خطر پذیر می شود.

3- بند انحرافی:

با توجه به آمار گیری انجام شده در خصوص تخریب سازه ها، یکی از مقاومترین سازه ها می باشد.

4- شیب شکن(drop) :

زیر شویی در پایین دست به سرعت اتفاق افتاده و معمولا ابتدا دستک ها واژگون شده و در سیلابهای بعدی بطور کلی سازه غلطان می شود.

5- اپی:

از نظر سازه ای این سازه به دلیل عدم تقابل مستقیم با جریان دارای مقاومت خوبی می باشد.

اقتصاد مهندسی:

جهت تعیین سازه مناسب، ابتدا می بایست طبق بر آورد هیدرولوژی سیلاب میزان توانایی کنترل و جذب آب از سیلاب مشخص شده و چند گزینه از سازه ها که عملکرد هیدرولیکی آنها متناسب با آورد هیدرولوژیک منطقه می باشد انتخاب گردد. هر یک از گزینه ها از لحاظ مقاومت سازه ای مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت گزینه ای که عملکرد هیدرولیکی مناسب با مقاومت سازه ای کافی و هزینه احداث کمتر را داشته باشد بعنوان گزینه برتر انتخاب می شود.(جدول شماره 2).

جدول شماره 2-

ردیف	شرح سازه	هزینه احداث بر حسب متر طول(B )	توضیحات
1	دایک خاکی	A  ریال
2	کف بند	A+120 ریال
3	بند انحرافی	A+320 ریال
4	شیب شکن	A+85 ریال
5	Check Dams	A+275 ریال

طبق بررسی آماری ترتیب مناسب بودن روشها به شرح ذیل می باشد.     

1- بند انحرافی 2- Check Dams 3- شیب شکن 4- کف بند 5- دایک خاکی

منابع:

1. فرداد . حسین ،1369 ، آبیاری عمومی (جلد اول) ، انتشارات دانشکده کشاورزی کرج
2. گزارش‌های مطالعات طرح، توسعه،  تلفیق و طراحی پخش سیلاب هرات، میانکوه، دهلران، دزفول، اندیمشک، اهرم، سرچاهان و کاشمر، 81-1379 ،مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری
3. جلال الدینی ، سیدی ، گزارش‌های ارزیابی، نظارت و عملکرد پخش سیلاب هرات، میانکوه، دهلران، دزفول، اندیمشک، اهرم، سرچاهان و کاشمر، 83-1380 ،مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری
4. لوپز کادناس دلیانو ، ترجمه نجفی نژاد . ع ،1378 ، کنترل سیلاب و تثبیت آبراهه‌ها ـ دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
5. مطالعات امکانیابی پخش سیلاب هرات، میانکوه، دهلران، دزفول، اندیمشک، اهرم، سرچاهان و کاشمر،1376 ، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری
6. مطالعات اولیه شناخت پخش سیلاب هرات، میانکوه، دهلران، دزفول، اندیمشک، اهرم، سرچاهان و کاشمر،1377 ، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری
7. کوثر . س . آ ، 1372 ، بیابان زدائی با گسترش سیلاب ـ کوششی هماهنگ ـ سازمان جهاد سازندگی استان فارس
8. مصباح . س . ح ،1371، نقش پخش سیلاب در احیای بیابانها، مجموعه مقالات سمینار بررسی مسائل مناطق بیابانی ایران
9. کوثر. س .آ. 1374، مقدمه ای بر مهار سیلابها و بهره برداری بهینه از آنها: آبیاری سیلابی، تغذیه مصنوعی، بندهای خاکی کوتاه، انتشارات موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، وزارت جهاد سازندگی.
10. حیدرپور، ج.، 1369، تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی.
11. صداقت، م.، 1372، زمین و منابع آب، انتشارات دانشگاه پیام نور.
12. گزارش سالیانه ایستگاههای هیدرومتری ، مراکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان