بخشی از مقاله
بررسی و ارزیابی سازه های کنترل ، هدایت و پخش سیلاب در
ایستگاههای پخش سیلاب بر آبخوان استان سمنان
چکیده :
از ویژگی های اقلیمی مناطق خشک ونیمه خشک ، وجود بارشهای نامناسب و نیز غیر قابل پیش بینی بودن دقیق آن از نظر کمیت , زمان و مکان آنها ، می باشد . با توجه به شرایط حاکم بر این مناطق ، استفاده از روش های مختلف
پخش سیلاب اهمیت مضاعفی یافته است . روش های مختلفی برای بهره برداری از سیلاب وجود دارد که نقطه
اشتراک همه آنها ، سازه های کنترل ، هدایت و مهار سیلاب است که در هر روش ،بنا به اهداف موردیا نظر ، یک چند نوع سازه کارایی و اهمیت بیشتری می یابد . در این مقاله ضمن اشاره به برخی از روشهای مهم بهره وری از سیلاب همچون سیستم کلی پخش سیلاب (ابخوان داری), روش تغذیه مصنوعی, روش خوشاب و روش بندسار ، مهمترین سازه های به کار رفته در سیستم پخش سیلاب مورد ارزیابی قرار گرفت . زیرا در سیستم پخش سیلاب ،
تنوع سازه ای بیشتر از سایر روش ها است . این سازه ها شامل بند های توری سنگ ( گابیونی ) ، بند های سنگ و
ملاتی ، بتن خشک (کیسه چینی ) ، خاکریز ( متراکم ، نیمه متراکم وبدون تراکم ) ، ریپ رپ یا سنگ چینی بدون محافظ ، کانال های انتقال و کانال های پخش می باشد . با توجه به توع استفاده از این سازه ها ، مناسبترین عملکرد را سازه های سنگ و ملات و خاکریز نیمه متراکم برای کنترل و مهار سیلاب ، کانال های آبرسان برای هدایت سیلاب و بتن خشک به کار رفته در دروازه ها برای پخش سیلاب ، داشته است . سازه های توری سنگ ( گابیونی ) ، خاکریز
های بدون تراکم ، سنگ چینی بدون محافظ و کانال های پخش عملکرد مناسبی نداشته و عملا سبب افزایش هزینه های ترمیم و نگهداری شده اند که می توان با جایگزینی سازه های مناسب و تغییر در طراحی کانال های پخش ،
عملکرد آنها را به طرز چشمگیری افزایش داد .
واژه های کلیدی : سازه ، کنترل و پخش سیلاب ، آبخوانداری ، استان سمنان
مقدمه :
مناطق وسیعی از کشور ایران با توجه به قرار گرفتن در عرض جغرافیایی خاص و وجود دو رشته کوه زاگرس و البرز و همچنین تحت تاثیر عواملی مانند کمیت و کیفیت توده های هوای خارجی ، جزو مناطق خشک و نیمه خشک متر مکعب بوده که غالبا بصورت سیل های مخرب جاری می گردد ( مهدیان ، ( 1378 .با توجه به آمـار و گزارشـات ارائه شده توسط سازمان ملل متحد ، کشور ما در آینده نزدیک دچار کم آبی خواهد شد ، بنا براین لـزوم بهـره گیـری صحیح از منابع آبی موجود بایستی مورد اهتمام جدی قرار گیرد. بسته به شرایط توپوگرافی ،بافـت خـاک و هـدف از
بهره برداری ، شیوه های مختلف بهره برداری از سیلاب در دنیا و کشور ما وجود دارد که از مهمترین آنها می توان بـه
بند سار ، خوشاب ، پخش سیلاب . تغذیه مصنوعی و هدایت سیلاب روی تراسها یا نهرچه های کنتوری اشاره نمـود
( مهدیان ، . ( 1378 برای احداث سیسیتم های فوق ، از سازه های مختلـف و متعـددی اسـتفاده مـی شـود . وجـود مصالح اولیه در محل و وضعیت توپوگرافی در تعیین نوع سیـستم مورداسـتفاده مـوثر اسـت . آنچـه کـه در موفقیـت عملکرد یک سازه نقش اساسی و مهم دارد ، دقت در طراحی و اجرای آنها می باشد . در طراحـی سـازه ، اسـتفاده از
تجربیات موجود امری اجتناب ناپذیر است . عملکرد سازه های مختلـف در مواجهـه بـا شـرایط گونـاگون ، ارزیـابی
مناسبی برای انتخاب نوع سازه و حجم مورد نیاز را ارائه می دهد . در این مقاله با توجه بـه تنـوع سـازه هـا و امکـان ارزیابی از عملکرد آنها در ایستگاههای پخش سیلاب بر آبخوان ، سعی شده است تا نکات اساسی در ارزیابی سازه ها
مورد بررسی قرار گیرد .
معرفی روشهای مختلف بهره برداری از سیلاب :
سار - 1 بند : بند سار یا کرت ، محدوده محصور با خاکریز با مساحت بـین 0/01 تـا 25 هکتـار وبـا ارتفـاع
دیواره بین 50 تا 350 سانتیمتر در مسیر مسیل ها و یا اطراف آنها احداث می شود . پـس از وقـوع سـیلاب ، روانـاب
حاصله به داخل بند سار هدایت و نگهداری می شود تا به تدریج در خاک نفوذ کند . رسوبات ریزدانه باقی مانده نیـز سبب افزایش کیفیت بافت و ساختمان خاک می گردد ( عرب خدری ، . ( 1378 این روش در مناطق مختلـف اسـتان خراسان مورد استفاده قرار می گیرد. مهمترین سازه به کار رفته در بند سار ، خاکریز های بدون تراکمی است که بر اثر مرور زمان و در مواجهه با سیلاب ها ، لندکی متراکم شده اند. البته برای سیل گیری از مسیل ، ممکـن اسـت از سـازه
های سنگ و ساروج نیز استفاده شود که در مجموع از وسعت کمی برخوردار می باشد .
-2 خوشاب : نوعی زراعت سیلابی است که در استان سیستان و بلوچستان مورد استفاده قرار می گیرد . خوشـابها بـر اساس محل استقرار به سه دسته تقسیم می گردد: -1-2 خوشاب کوهـستانی : در مـسیر پرشـیب حـوزه هـای آبخیـز کوچک ، در پشت بند های احداث شده، رسوبات ریزدانه و درشت دانه تجمع یافته و بستر مناسبی را بـرای کـشت و زرع فراهم می نماید. وسعت این گونه خوشابها معمولا کم و حداکثر به یک هکتار مـی رسـد و بـرای تجمـع و تهیـه
خاک به زمان بیشتری نیاز دارد . -2-2 خوشاب دره ای : از نظر فنی شبیه خوشاب کوهستانی است ، با این تفاوت که
شیب طولی آنها کمتر است. محل احداث آن معمولا در محل تلاقی چند رودخانه یا مسیل می باشد. وسعت این نـوع خوشاب ها تا 10 هکتار نیز می رسد. -3-2 خوشاب انحرافی : این نوع خوشاب ، بزرگتر بوده و از اهمیـت بیـشتری
برخوردار است . با استفاده از کف بند ، سیلاب مهار شده و از طریق کانال به محوطه محـصور شـده توسـط خـاکریز منتقل می شود.خوشاب ها تحت کشت گونه های گیاهی مختلف از جمله گندم ، جو ، ارزن ، ماش ، درختان مثمـر و
غیر مثمر قرار می گیرد ( توسلی ، . ( 1378 خوشاب ها در اراضی با شیب نسبتا ملایمدشت ( ) و بدون پـستی و
بلندی و یا کوهستانی ( در آبراهه های نسبتا عریض ) احداث می گردد . مهمترین سازه به کار رفته در خوشـاب هـا ، شامل دیواره سنگ چین در خوشابهای کوهستانی و دره ای و خاکریز های کم ارتفاع و بدون تراکم و دیـواره سـنگی محدود در جلوی بند خاکی در خوشاب های انحرافی ، می باشد .
-3 تغذیه مصنوعی : مهار سیلاب و نفوذ آن بوسیله عملیات مکانیکی در سطح زمین به نحوی که افزایش ذخایر آبهای
زیر زمینی را سبب شود ،بنام تغذیه مصنوعی نامیده می شود ( مهدیان ، . ( 1378 روشهای متنوعی دارد . سیستم های پخش سیلاب ، غلام گردشی ، تغذیه حوضچه ای و تغذیه از طریق چاه از مهمترین شیوه های تغذیه مصنوعی است .
-4 پخش سیلاب : عبارت است از کنترل و مهار سیلاب و هدایت آن به سمت دشت ها و اراضی نفوذ پذیر بـا بافـت درشت دانه ( سر دشت اپانداژ ) ، توسط سازه های مختلف و به منظور تغذیه آبخوان ها و سفره هـای زیـر زمینـی و
همچنین بهبود رشد و نمو گیاهان و تقویت پوشش ،گیاهی ( قربانیان . ( 1382
-5 هدایت سیلاب بر روی نهرچه های کنتوری و یا تراسها : از این روش در اراضی با شیب زیاد استفاده مـی شـود .
سیلاب در سطوح وسیع پخش نمی شود ، بلکه در محدوده خاکریزها یا تراس های احداث شده روی خطـوط تـراز ،
پخش شده و شرایط را برای کاشت درختان جنگلی و بوته های مرتعی مناسب فراهم می، نماید( مهدیان . ( 1378
در روش های مختلف بهره برداری از سیلاب ، استفاده از سازه های مختلف خاکی و سنگی مرسومسازه است . این
ها در مقابل قدرت فرسایندگی و تحرک سیلاب ، مقاومت مختلفی را بروز می دهد . به منظور بـالا بـردن عمـر مفیـد سیستم های کنترل و مهار سیلاب ، استفاده از سازه های مناسبتر و مقاومتر در اولویت قرار دلرد . بر همین اساس ، بـا توجه به اینکه در سیستم پخش سیلاب بر آبخوانها ، از سازه های متعدد و متنوعی استفاده شده و طی ده سال پایش و مرمت ، تا حدودی به نحوه عملکرد آنها پی برده شده ، بنابراین ارزیابی مناسبی از کارایی این سازه هـا مـی تـوان بـه
عمل آورد.
معرفی ایستگاه تحقیقاتی پخش سیلاب بر آبخوان قوشه دامغان:
این ایستگاه در انتهای حوزه آبخیـز وسـیعی بـه نـام دریـان بـا وسـعت بـیش از 818 کیلـومتر مربـع ، بـین شهرستانهای دامغان و سمنان واقع شده است(40 کیلومتری غرب شهرستان دامغان). متوسط بارش حوزه180 میلیمتر و حجم متوسط تولید سیلاب سالانه آن حدود 50 میلیون متر مکعب بر آورد شده است. وسعت عرصـه پخـش سـیلاب
500 هکتار و میزان سیلاب مورد نیاز جهت پخش 30 متر مکعب درثانیه، پیش بینی شد. این مقدار سیلاب توسـط دو سیستم آبگیر توری سنگی ، از رودخانه اخذ می گردد . این ابگیر شامل یک کف بند، یک دهانه ابگیری و یـک کانـال آبرسان می باشد. کف بند عمود بر مسیر جریان سیلاب، در عرض رودخانه احداث شده است . این سازه گابیونی ، بر اساس محاسبات انجام شده، دارای عرض کف 35 متر، ارتفاع از کف رودخانه 0/6 متر و عمق پی 0/5 متر می باشـد.
در پایاب سرریز، یک پله با عرض 2 متر، ارتفاع 0/4 متر و طول کف بند احداث شده است تا از کـنش کـف بـر اثـر
سقوط آب، جلوگیری نماید. وظیفه این کف بند، مهار سیلاب در رودخانه و منحرف کردن آن به سمت دهانـه آبگیـر می باشد. دهانه آبگیر با عرض 5 متر و پی 0/5 متر، سیلاب مهار شده توسط کف بند را از خود عبور داده و به کانـال آبرسان اول می ریزد. طراحی دهانه آبگیر به صورتی است که حداکثر 10 متر مکعب در ثانیه سیلاب را از خـود عبـور می دهد و باقی سیلاب از کف بند عبور می کند. سیلاب وارد شده بداخل کانال آبرسان اول پس از عبور از طول 250
متری کانال آبرسان اول، به نهر آبرسان – گسترش شماره 1 منتقل میطولشود. نهر آبرسان – گسترش. به 3000 متر،
عرض کف 17 متر و عمق 0/8 متر با مقطع ذوزنقه، بصورت یک حوضچه آرامـش و بـا شـیب کـم( حـدود 3 در ده هزار)، سیلاب را از کانال آبرسان دریافت کرده و از لبه پائینی در سراسر طول خود پخش می کند. جهت حرکت آسان سیلاب داخل نهر آبرسان- گسترش در 85 درصد طول نهر، شیب3 در ده هزار رعایت شده استو . 15 درصد انتهای
نهر روی خطر تراز احداث شده است ( حدود 500 متر انتهای نهر) . جهت پخش یکنواخت سیلاب، لبه نهر به عرض
3 متر توسط گریدرکاملاً تسطیح شده است، بنابراین سیلاب پس از پر شدن نهر. از لبه نهر بطـول 3 کیلـومتر سـرریز
شده و در عرصه پخش می شودگست.هرش،نهر آبرسان- 3 نهر گسترش را تغذیه می کند. این نهر هـا ی گـسترش، روی خط تراز با شیب صفر احداث شده است و دو طرف آنها نیز بسته است. طول هر نهر3000 متر با مقطع ذوزنقـه و با عرض کف 5 متر و عمق 0/5 متر، به موازات نهر آبرسان –گسترش، احداث شده است. با توجه به شیب عمـومی منطقه و اختلاف ارتفاع 1/5 تا 2 متر، فواصل نهرها از یکدیگر 100 تا 150 متر معیین شده است. در بالادست هر نهر، خاک ریز به ارتفاع 1,5متر وجود دارد و روی هر خاکریز با فاصله 300 متر ازیکـدیگر، دروازه هـایی از بـتن خـشک تعبیه شده است که وظیفه عبور سیلاب را بعهده دارد. سیلاب پس از ورود به نهر آبرسان- گسترش آنرا پر می کنـد و سپس از لبه پائینی نهر عبور کرده و در عرصه پخش می شود و پس از طی فاصله بین نهـر آبرسـان- گـسترش و نهـر گسترشی،(حدود 100 تا 150 متر) به خاکریز بالا دست نهر گسترشی، برخورد نموده و پـس از تجمـع ، از راه دروازه ها داخل نهر گسترشی می ریزد. میزان فریبرد در نظر گرفته شده برای دروازه ها، 25 سانتیمتر اسـت امـاعرض دروازه ها در هر خاکریز متفاوت است. یعنی در خاکریز نهر گسترشی اول، عرض دروازه ها 5 متر، در خاکریز نهر گـسترشی دوم، 4 متر و در خاکریز نهر گسترشی سوم 3 متر در نظر گرفته شده استاز. أنجائیکه 10 متر مکعب سـیلاب در هـر ثانیه وارد سیستم می شود، بنابراین باتعیین 10 دروازه به عرض 5 متر روی خاکریز نهر گسترشی اول، از هر کدام یک متر مکعب سیلاب عبور می نماید. با توجه به اینکه مقداری از این سیلاب هنگام
