بخشی از مقاله
بررسی عوامل موثر بر ایجاد سیل در آبخیزهاي شهري و راهکارهاي کنترل آن
چکیده
در این مقاله سیل در یک محیط شهري به سرریز کردن جریان آب از مقطع یک کانال مـشخص نظیـر رودخانـه یـا جاري شدن رواناب با ارتفاع قابل ملاحظه بر روي سطح مسیرهاي تـردد وسـائط نقلیـه اطـلاق مـی شـود. یکـی از مشکلات قابل توجه شهرها وقوع سیلاب در برخی از تر سالی ها است کـه عوامـل مـوثر بـه دو دسـته کلـی تقـسیم میگردند. دسته اول مربوط به توسعه حاشیه کلان شهرها و ایجاد شهرکهاي جدید است و دسـته دوم بـه مـشکلات ناشی از طراحی نادرست سازه هاي زهکشی شهري و یا عدم مدیریت رواناب سـطحی ایجـاد شـده در سـطح کـلان شهرها است. در عوامل دسته اول تغییر کاربري از جنگل یا مرتع به سطوح شهري نظیر راه هـاي آسـفالته، احـداث منازل و سایر سطوح نفوذ ناپذیر نقش مهمی دارند. تحقیقات انجام شده نشان میدهد کـه تغییـر یـک اکوسیـستم طبیعی با ضریب رواناب 2 درصد به یک شهرك مسکونی با 70 درصد سطح نفوذ ناپذیر در بالا دست یک کلان شهر قادر است میزان سیلاب را در پائین دست شهرك جدید به 5/6 برابر سیلاب اولیه برساند. این تغییـر در اکوسیـستم علاوه بر اثر گذاري بر میزان سیلاب که مشکلات مدیریتی خاصی را براي شهرداري ایجاد میکند قـادر اسـت میـزان آب زیر زمینی را در محدوه شهرك جدید به میزان 5 برابر کاهش دهد. همزمان با احداث شهرکهاي جدید یا اجراي طرحهاي توسعه و عمران منطقه در حاشیه کلان شهرها یا بایستی ظرفیت انتقال رواناب افزوده شده در سـازه هـاي زهکشی در کلان شهرها را افزایش داد که معمولا امکان پذیر نیست یا بایستی مدیریت انتقال رواناب ایجاد شـده را به نحوي انجام داد تا با حداقل مشکل روبرو شد. در این مقاله با ارائه مثالهائی از تحقیقـات انجـام شـده در ایـران و سایر کشورها به روشهاي جدید و ساده براي مدیریت و انتقال سیلاب شهري پرداخته خواهد شد.
مقدمه:
بروز سیلاب در یک محیط شهري باعث ایجاد مشکلات فراوان براي سازمانهاي مسئول شهري مخصوصا شهرداري میشود. تخریب راهها، منازل مسکونی، اراضی زراعی و باغات، تلفات انسانی و دامها و آواره شدن مردم سیل زده از مشکلات بروز سیل است. بالاترین خسارت و تلفات انسانی در بین بلایاي طبیعی به سیل نسبت داده شده است. به عنوان مثال میتوان به سیل در کشور چین طی سالهاي 1860 تا 1960اشاره کرد به طوري که بیش از 5 میلیون نفر تلفات جانی داشته است. از جمله میتوان به سیل سال 1998 این کشور اشاره کرد. در جریان این سیل بیسابقه 3000 نفر کشته و حدود 14 میلیون نفر از شهرها و روستاها تخلیه شدند. بیش از 5/6 میلیون خانه تخریب شد و حدود 10 میلیون هکتار از اراضی کشاورزي به زیر آب رفت. در مجموع خسارت ناشی از این سیل 10میلیارد دلار برآورد شد .(1)
در سیل سال 1998 بنگلادش 1200 نفر کشته و بیش از 25 میلیون نفر آواره شدند و صدها هزار نفر نیز بـه علـت آلوده شدن آب و غذا به بیماريهاي مختلف گرفتار شدند. هرچند این سیل بر اثر بارانهاي شـدید موسـمی حـادث شد ولی تخریب جنگلها، چراي بیش از حد مراتع و روشهاي دوامناپذیر کشاورزي که قابلیت جذب آب در خاك راکاهش داده بودند، خسارت سیل را چند برابر کردند. در همین سال در کشور سودان بر اثـر یـک بارنـدگی سـنگین، سیلاب عظیمی به راه افتاد که شهر خارطوم ویران شد و 1/5 میلیون نفر بیخانمان شدند .(2) بروز سـیل بـه علـل متنوعی بستگی دارد که این عوامل در چهار گروه کلی جاي میگیرند 9)،8،5،:(6
-1 عوامل مربوط به فیزیوگرافی و شکلشناسی حوزههاي آبخیز
-2 عوامل مربوط به زمینشناسی و خاك
-3 عوامل مربوط به نحوه استفاده از اراضی و پوشش گیاهی
-4 عوامل مربوط به آب و هوا (شدت، مقدار و تواتر بارندگی)
سرزمین ایران بدلیل ویژگی اقلیمی و سازندهاي زمین شناسی با نفوذ پـذیري نـاچیز داراي پتانـسیل سـیل خیـزي بالائی است. براي اثبات این موضوع به روایتی از وقایع اتفاقیه((4 در پاراگراف ذیل پرداخته می شود:
جمادي الثانی1311ه.ق 1272) ه.ش) » چنان بارندگی شده که ثلث خانه ها و دکانها و بازار شیراز خراب شده ، از قراریکه از فسا خبر رسیده سیل شدیدي آمده که بیشتر خانه هاي فسا را سیل برده، قریب به سیصد چهارصد نفر را سیل برده است.( 4) « در کنار این پتانسیل و ویژگی طبیعی ، تاثیر تغییر کاربري و توسعه شهري و عمرانی را در کشورهاي در حال توسعه بر تشدید سیل بایستی افزود.
بررسی سیلابهاي ایران در یک دوره 45 ساله((175-1330 نشانگر افزایش تعداد یا فراوانی سیل در بسیاري از استانهاي ایران است(جدول .(1 مقایسه اطلاعات حاصله نشان می دهد که تعداد سیلهاي اتفاق افتاده در یک سال در دهه هفتاد هجري شمسی معادل مجموع سیلابهاي وقوع یافته در دهه 30 هجري شمسی است. تحلیل علل افزایش سیلابها در دهههاي اخیردلالت بر تخریب اکوسیستمهاي طبیعی و تغیر کاربري دارد به طوري که برخی از استانهاي ایران نظیر لرستان، کردستان و کهکیلویه و بویر احمد که در دهه 30 هیچ گونه سیلی را تجربه نکرده بودند در دهه 70 هجري شمسی تعداد 30 تا 40 سیل را در یک سال تجربه کردهاند پارهاي از این سیلها بسیار بزرگ و پرخسارت بودهاند که از آن جمله میتوان به سیل آذر ماه 1365 و اسفند ماه 1371 نقاط مختلف ایران اشاره کرد .(3)
سیلاب ، وضعیت مرتع و توسعه شهري
در صورتی که میزان باران بیشتر از میزان نفوذ پذیري خاك باشد بخشی از باران به صورت رواناب سطحی
(surface runoff ) بر روي سطح زمین جاري می شود و پس از طی مسافتی درون مجاري انتقال جریان متمرکز میشود. مجري انتقال رواناب میتواند آبراهههاي فصلی یا موقت طبیعی یا مصنوعی باشد که به آن مسیل یا زهکش نیز گویند. تحقیقات انجام شده نشان میدهد که در صورت تخریب یک مرتع با وضعیت خوب(داراي بیش از 70 درصد پوشش گیاهی) و تبدیل آن به مرتع با وضعیت ضعیف( داراي پوشش گیاهی 10 درصد یا کمتر) میزان تولید رواناب سطحی 36 برابر میشود. به عبارت دیگر همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است در یک مرتع خوب با پوشش گیاهی بیشتر از 70 درصد فقط 2 درصد از باران به صورت رواناب سطحی ظاهر میشود ولی با تخریب آن و کاهش پوشش گیاهی به کمتر از 10 درصد بر میزان رواناب سطحی به شکل قابل توجهی افزوده میگردد و به 73 درصد از باران تغییر مییابد. این پدیده در اطراف اکثر شهرهاي ایران به وقوع پیوسته است. از طرف دیگر با توسعه عمرانی در اطراف کلان شهرها و ایجاد شهركهاي جدید، بدلیل ایجاد سطوح نفوذ ناپذیر و یا داراي نفوذ پذیري ناچیز به میزان قابل توجهی بر درصد رواناب سطحی افزوده میگردد(شکل .(2 در حالت توسعه عمرانی در اطراف کلان شهرها همان طور که در مدل شکل 2 ملاحظه میشود با تخریب اکوسیستم طبیعی و ایجاد سطوح آسفالته و فشرده شده از تغذیه سفره آبهاي زیر زمینی به شدت کاسته میشود و به یک پنجم طبیعی خود میرسد و میزان رواناب سطحی نیز 5/6 برابر افزایش مییابد(.(19
توسعه شهري و زمان تاخیر
علاوه بر افزایش میزان دبی حداکثر سیلاب و زمان وقوع آن به واسطه توسعه و عمران شهري، معمولا زمان تاخیر ( Lag time ) نیز کاهش مییابد( .(18 در تحقیق انجام شده تحت راهنمائی نگارنده این مقاله مشخص گردید که توسعه شهري و تخریب پوشش گیاهی در غرب شهر شیراز باعث کاهش 50 درصدي در زمان تاخیر حوزه آبخیز شیراز شده است. یافته هاي حاصل از تحقیقات انجام شده نشان میدهد که با توسعه کلان شهرها مشکلات چندي براي شهرداري به عنوان سازمان متولی ساماندهی امور شهري بروز میکند که عبارتند از :
الف- مسدود شدن دهانه برخی از پل ها و زهکش ها
ب- سرریز کردن سیلاب از زهکشهاي ساخته شده
ج- غافل گیر شدن سکنه شهري در مسیرهاي تردد شهري این سه مورد نشان میدهد که در صورت وقوع بارانهاي شدید در کلان شهرها و آبخیز آنها، شهرداري کمتر از
یک دهه قبل زمان براي سامان دهی امور شهري و مشکلات عدیده اي پیش رو خواهد داشت. به عبارت دیگر در صورتی که زمان تاخیر سیلاب در یک دهه قبل در یک کلان شهر 12 ساعت بوده باشد یعنی شهرداري و پرسنل دست اندرکار براي سامان دهی اموري نظیر مسدود کردن برخی از خیابانها و تخلیه مردم و وسائط نقلیه شهري به نقاط فاقد خطر سیل 12 ساعت مهلت داشتهاند ولی پس از گذشت یک دهه و انجام توسعه شهري که ارزش قابل تقدیري دارد و کاهش 50 درصدي زمان تاخیر در شهري نظیر شیراز ، پرسنل فداکار شهرداري، هلال احمر و سایر سازمانهاي مسئول فقط 6 ساعت براي ساماندهی امور فرصت دارند لذا مشکلات ساماندهی به مراتب بیشتر خواهد شد( شکل .(3تحقیق انجام شده در باره سیلابهاي شهر شیراز نشان داد که همبستگی مثبتی بین حداکثر دبی لحظهاي سیل و میزان بارندگی روز وقوع سیل وجود دارد. همچنین، بین حداکثر دبی لحظهاي سیل و حداکثر شدت بارش 30دقیقهاي و مساحت مناطق شهري همبستگی مثبتی وجود دارد. در حالی که بین درصد پوشش گیاهی و دبی لحظهاي سیل همبستگی از نوع منفی وجود دارد. حد آستانه مقدار بارندگی براي ایجاد سیل 28/5 میلیمتر و حد آستانه شدت بارندگی31/3 میلیمتر در ساعت بدست آمد.
با استفاده از عکسهاي هوائی سالهاي 1334 و 1372 و تصاویر ماهوارهاي لندست در سالهاي (1990)1369 و (2002)1381 مساحت تغیر کاربري باغهاي قصرالدشت شیراز به ساختمان بررسی گردید. نتایج این تحقیق نشان میدهد که در عرض حدود چهار دهه 630 هکتار از مساحت باغهاي قصرالدشت کاهش داشته است. با توجه به مدل ارائه شده در شکل 2 با تغیر کاربري باغها حداقل 5 برابر بر میزان دبی سیلاب افزوده میگردد. در حالیکه زهکشهاي طراحی و ساخته شده قبلی بایستی دبی چند برابر شده را انتقال دهند و بدلیل عدم وجود ظرفیت کافی و وجود رسوبات و اشغال درون زهکشها، جریان سیلاب از آنها سرریز کرده و به تاسیسات و مردم خسارت وارد می کند.
مدیریت سیلاب و مسیل ها:
براي مدیریت سیلاب شهري راه کارهاي فراوانی وجود دارد که بدلیل محدودیت فضا به تعدادي از آنها در این مقال اشاره می شود. حداقل 7 راه کار غیر سازه اي و 9 راه کار سازه اي براي مدیریت سیلابهاي شهري وجود دارد که در جدول 3 به آنها اشاره شده است. راه کارهاي سازه اي به عنوان تسهیلات شهري نیز نام برده می شوند. در راه کارهاي غیر سازه اي معمولا سازمانهاي مسئول با اتخاذ تدابیري سعی بر کاهش احتمال خسارت یا خطرات دارند لذا با وضع قوانین خاصی سعی میکنند از تغییر کاربري ، اشغال فضاهاي مهم در اطراف مسیل ها جلوگیري کرده و با اقدامات نگهدارنده در اطراف مسیل ها ، بازدیدهاي مستمر و در انتها با انجام اقدامات اضطراري در هنگام بروز سیل از درصد خسارت و تلفات بکاهند. مسلما در هر سیستم تحت عمل تلفیقی از اقدامات مدیریتی و سازه اي لازم است که به اهداف مورد نظر رسید علاوه بر اقدامات اشاره شده در جدول 3، اقدامات متنوع دیگري نیز میتوان ذکر کرد تا در انتقال مطمئن سیل از خسارات وارده در امان بود و علاوه بر حفظ آرامش سکنه شهري، از زیبائیهاي موجود شهر کاسته نشود و از آب اضافی موجود در جهت ایجاد امکانات بیشتر سود برد. به نظر میرسد بایستی کل سیستم از ابتداي ایجاد رواناب سطحی در بالا دست تا انتهاي آبخیز را مد نظر قرار داد. به عنوان مثال در هنگام وقوع بارانهاي شدید بر روي سطوح نفوذناپذیر شهري ، رواناب سطحی ایجاد میشود و با خود مقداري گرد و خاك و آشغال ریخته شده بر روي سطوح شهري را با خود حمل میکند و هنگام ورود به دهانه زهکشهاي شهري به دلیل حجم بالاي رسوب و آشغال دهانه زهکش ها مسدود شده و مزاحمت فراوانی را براي افراد در حال تردد، وسائط نقلیه در حال عبور و ماموران شهرداري ایجاد میکند. یکی از راهکارهاي موجود ساخت کسیه با قطر 30 سانتی متر از برزنت است که از ریگهاي بادامی پر می شوند و در اطراف دهانه زهکشهاي خیابانی قرار داده می شوند تا با بدام انداختن رسوب و آشغال و عبور آب به درون زهکشها از مسدود شدن آنها جلوگیري شود. از بسته هاي کاه نیز می توان در اطراف زهکشها سود برد. پس از قطع سیل میتوان این اقدامات موقت را برداشته و اطراف آنها را تمیز نمود(شکل .(4 از همین نوع اقدام ولی با ابعاد طویلتر می توان در مسیرهاي ورود سیلابهاي حامل رسوب و آشغال زیاد استفاده کرد منتهی بایستی با پیکه هاي چوبی یا میله هاي فلزي بر استحکام آنها افزود( شکل (5در نقاطی که جریان رواناب سطحی متمرکز میشود با استقرار موقت موانعی بسته بندي و ساخته شده از بقایاي گیاهی نظیر کاه، برگ درختان و ... میتوان از افزایش دبی و سرعت جریان متمرکز در آبراهه ها جلوگیري کرد(اشکال 6 و .(9 این اقدامات براي کنترل جریانات تا ارتفاع 30 تا 50 سانتیمتر مناسب است. از نظر زیست محیطی مطلوب بوده و در صورت آموزش و استفاده از این نوع راهکار با ورود صنعت آن میتوان اشتغال مناسبی براي تحصیل کردگان رشتههاي مرتبط ایجاد کرد.
دیوار هاي نگهدارنده(:(Crib wall
در کناره هاي مسیل هاي بزرگ میتوان انواع دیوارهاي نگهدارنده مخصوصا از چوب و قلمههاي گیاهی ایجاد کرد تا بتوان ضمن جلوگیري از رانش کناره مسیل بر زیبائی آن نیز افزود. این راه کار براي مناطقی مناسب است که مسیلهاي طبیعی داراي انحناء ، فضاي محدود بوده و مواد مورد نیاز در منطقه به وفور وجود داشته باشد(شکل .(7
حصار نگهدارنده رواناب سطحی و رسوب(:(silt fence
این اقدام براي مناطقی مناسب است که ارتفاع رواناب سطحی 30 تا 50 سانتی متر باشد و با افزایش شیب زمین یا بستر آبراهه فاصله بین آنها کاهش می یابد به طوریکه براي شیبهاي کمتر از 2 درصد فاصله 30 متر و براي شیبهاي بزرگتر از 33 درصد فاصله حدود 6 متر بین آنها رعایت میگردد( شکل .(8
