مقاله رویکرد نوین مدیریت رواناب سطحی در شهرک سجادیه تهران

بخشی از مقاله

چکیده

آبگرفتگی معابر شهری به علت لبریز شدن شبکه مرکب جمع آوری آب و فاضلاب و عدم ظرفیت مناسب هیدرولیکی آن و دفع آبهای سطحی که خود ناشی از وقوع رگبار های شدید در سطح شهر باشد، اتفاق می افتد. در این وضعیت، خیابانها و پیاده روها و خانه های واقع در اراضی کم ارتفاع و    نقاط گود بزرگراه ها غرقاب می شوند. به نظر می رسد، قرارگیری شهرک سجادیه در ارتفاعی پایین تر از بزرگراه بعثت و خیابان شهرزاد در جنوب و غرب آن باعث آبگرفتگی معابر شهرک در مواقع بارندگی می شود.

روش ترکیبی نفوذ، ذخیره و انتقال آتلانتیس به عنوان بارزترین رویکرد مدیریت رواناب شهری شامل اجرای یک شبکه مجاری زیرسطحی، با استفاده از مصالح آتلانتیس و اجرای لایه های زهکش بر روی آن و ذخیره سازی آب جمع آوری شده در شبکه می باشد. با این روش، امکان جذب و نفوذ، انتقال و ذخیره آب فراهم می شود و سطح مفید معابر شهری افزایش یافته و    همچنین از انتقال و انباشت آلودگی نیز جلوگیری می شود.

این روش در سال 1388 به همت شرکت ماناصنعت ایران در شهرک سجادیه تهران پیاده شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که احداث یک مخزن با حجم 50 متر مکعب و کانال آتلانتیس به طول 700 متر، تأثیر بسزایی در کاهش رواناب سطحی، طی بارش های دو سال گذشته در محدوده مورد نظر داشته است. پژوهش حاضر به روش توصیفی- تحلیلی انجام شده و هدف آن بررسی نقش رویکرد نوین مدیریت رواناب سطحی در شهرک سجادیه تهران است .

مقدمه

از ویژگی های بارز مناطق شهری پیچیدگی فرایندهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی است - رستمی خلج و همکاران 1391، ص. - 83 امروزه همراه با پیشرفت جوامع و توسعه حریم شهرها، سطوح غیرقابل نفوذ آنها افزایش یافته و موجب افزایش ارتفاع و حجم رواناب شده است. به طوری که تولید رواناب اراضی شهری نسبت به اراضی بکر و طبیعی 2 تا 6 برابر بیشتر است - لطفی و جعفری،1390، ص. - 286 عدم تخلیه مناسب رواناب ناشی از بارشهای شهری، امکان سیلاب را در سطح شهر افزایش می دهد - آذرپور، 1393،ص. - 1 مدیریت کمی و کیفی روانابهای شهری کار بسیار پیچیدهای است که هر روزه بر اهمیت آن افزوده میشود.

صرف نظر از تأثیرات اقتصادی و اجتماعی، مهندسین شهری همواره نیاز دارند تا از نحوه پاسخ سیستم زهکشی شهری در برابر شرایط آب و هوایی مختلف اطلاع داشته باشند - چوی و بال، 2002، صص. - 34 -31 بنابراین سیستم های جمعآوری و دفع آبهای سطحی ناشی از بارندگی از اجزای مهم برنامهریزی و عمران مناطق شهری هستند و هرگونه کوتاهی در طراحی صحیح آنها می تواند برای جوامع بشری مشکل آفرین باشد - بدیعی زاده ،1391، ص. - 1 البته روش های متنوعی برای کنترل و مدیریت روانابهای سطحی وجود دارد که از میان آنها سیستم های تزریق و به خصوص حوضچه های نگهداری رواناب بسیار رایج است - پروین نیا و همکاران، 1387، ص . - 47 ایران از جمله کشورهای است که با دو مسئله کمبود آب و طغیان آب مواجه است.

اغلب در یک مدت کوتاهی از سال، طغیان و فراوانی آب ایجاد مسئله می کند - کردوانی، 1390، ص - 82 و سیلاب باعث به خطر افتادن زندگی مردم می شود - چنسون و همکاران، 2014، ص - 1 شهر تهران با جمعیت بالغ بر 5,7 میلیون نفر یکی از پرجمعیت ترین شهر دنیا است. - تجریشی و همکاران،1391، ص. - 30 این شهر در دامنه جنوبی رشته کوه البرز با ارتفاع متوسط 1050 متر از سطح دریا و با شیب مناسب به جنوب امتداد دارد.

میزان بارندگی در شهر تهران سالیانه بطور متوسط 235 میلی متر بوده و با توجه به وسعت حدود 700کیلومترمربع تقریباً 165 میلیون متر مکعب آب روان در این شهر جریان و از نظر زمین لرزه جزو مناطق پر زیان محسوب میگردد - مختارپور و همکاران، 1389، ص. - 2 با توجه به این مهم، راهکارهای متناسب با محوریت توسعه پایدار در زمینه مدیریت منابع آب مطرح شده است. متدولوژی شرکت آتلانتیس با تکیه بر جمع آوری، ذخیره سازی، تغذیه های زیرزمینی و استفاده مجدد از آب حاصل از بارندگی، به عنوان یکی از پیشرفته ترین و بهینه ترین روشها، طی 25 سال گذشته در بسیاری از کشورها، راه گشای مشکلات این عرصه بوده است.

اصول طراحی چنین سیستمی، بر این واقعیت استوار است که بتوان از روانابهای حاصل از بارندگی در محل بارش برای تغذیه مجدد سفره های زیرزمینی استفاده کرده و علاوه بر این مقداری از آب را نیز برای مصارف عمومی ذخیره نمود. این سیستم مبتنی بر استفاده از محصولاتی در عنوان CVF میباشد. سلولهای CVFورقهای برای زهکشی سطحی و زیرسطحی و سلولهایCVF مکعبی برای کانال ها و مخازن اکولوژیک ذخیره و نفوذ مورد استفاده قرار می گیرند.

به نظر می رسد که قرارگیری شهرک سجادیه تهران در ارتفاعی پایینتر از بزرگراه بعثت و خیابان شهرزاد در جنوب و غرب آن باعث آبگرفتگی خیابان های شهرک در زمان بارندگی می شد که با شناسایی نقاط تجمع رواناب در سطح شهر و جمع آوری و انتقال به شبکه های زهکشی توسط سیستم های نوین از هر گونه خسارت احتمالی جلوگیری کرد. همچنین بررسی می شود که آیا رویکرد نوین مدیریت رواناب سطحی در شهرک سجادیه مثمر به ثمر بوده است؟

طرح مسأله

رشد جمعیت، توسعه ی شهری و صنعتی شدن جوامع، تأثیرات نامطلوبی بر هیدرولوژی حوزه آبریز داشته و سبب تشدید سیلاب ها گردیده است. از عمده ترین مشکلات و تنگناهای اکثر شهرها، فقدان شبکه های فاضلاب شهری و عدم پیش بینی های لازم در طراحی شهری مبتنی بر ایجاد شبکه جمع آوری آبهای سطحی با عرض و شیب مناسب جهت هدایت آبهای سطحی است - سلوکی، 1392،ص. - 1 همچنین ایجاد اختلال در عبور و مرور و فعالیت های طبیعی مردم و به مخاطره انداختن مناطق مسکونی، اراضی کشاورزی و تأسیسات پایین دست و ... از اثرات سوء ناشی از روانابهای شهری می باشد - گودرزی، 1386، صص. - 671-662

البته این امر می تواند نیاز بخش های مختلف از جمله کشاورزی و صنعت را در فصول کم آبی تا حد زیادی تأمین نماید - وینار و همکاران، 2007، صص . - 1067 -1058 ایده های نوین در زمینه کنترل رواناب در مناطق شهری در قرنهای 19 و 20 متداول شد که مبتنی بر تخلیه و دفع سریع سیلاب و به فاصله های هر چه دورتر می باشد. سامانه های زهکشی و شبکه های آب سطحی با پوشش سخت با این هدف احداث می شوند تا سرعت جریان را زیادتر نموده و توان تخلیه سیلاب را افزایش دهند - بوتلر و دیویس، . - 2002

اما عدم طراحی صحیح، اشباع شدن سریع شبکه به علت توسعه شهری، عدم بهره برداری و نگهداری مناسب باعث می شود که شبکه در اکثر موارد قادر به ایفای صحیح وظایف خود نبوده و با کوچکترین بارندگی خیابانها و کوچه ها دچار آبگرفتگی شوند - تاج بخش و خداشناس، 1391،ص. - 110 هدف از ایجاد سیستم های نوین جمع آوری و هدایت آب های سطحی و سیستم زهکشی رواناب شهری این است که در شرایط وقوع رگبارهای شدید بهتر عمل کند. با شناسایی نقاط تجمع رواناب در سطح شهر و جمع آوری آن ها و انتقال به شبکه های زهکشی از هر گونه خسارت احتمالی جلوگیری می شود.

همچنین سیستم جمع آوری آبهای سطحی هر شهر که به کلیه فعالیت های شهری خدمات می دهند خود موضوع قابل توجهی است و جزئی از روند برنامه ریزی توسعه شهر به حساب می آید و با توجه به این که در بررسی سیستم هدایت و دفع آبهای سطحی کانالهای احداثیبعضاً دارای مقاطع هندسی با ابعاد نامناسب بوده بطوری که در اجرا نیز ملاحظات اجرائی از جمله وضعیت توپوگرافی، هیدرولیک جریان مورد توجه قرار نگرفته است و دفع آب های سطحی با هدف ایمن سازی مناطق مسکونی از خطر وقوع سیلاب و رفع خسارات احتمالی از مناطق شهری است - آلکانتارا،2002،صص. - 124 -107

پروژه شهرک سجادیه در محدوده منطقه پانزده تهران، یکی از پروژههای نوین انجام شده در زمینه مدیریت آبهای سطحی است. این پروژه یک نمونهعینی از مدیریت روانابها به جای جمعآوری و انتقال آن است. در این پروژه با استفاده از قطعات پلیمری مکعب شکل، کانالهایی احداثشده که میتواند بهدلیل برخورداری از پوششهای ژئوتکستایل، بخشیاز آب را به لایههای زیرینزمین انتقال دهد. جمع آوری و مدیریت آبهای سطحی در شهرک سجادیه تهران به صورت شبکه سه بعدی زهکش CVF می باشد. استفاده از جدیدترین سیستم های مدیریت، هدایت و جمع آوری آبهای شهری با نام زهکش های مسطح یا ژئودرانس، در شهرک سجادیه توانسته است مشکلات ناشی آبهای سطحی را برطرف نماید.

پیشینه پژوهش

در میان پژوهشگران و متخصصان علوم مختلف به اشکال گوناگون کوشیده شد به نوعی برای حل مشکل رواناب سطحی شهری چاره جویی شود. شاعری و همکاران - 1392 - به مطالعه ضرورت بهره گیری از رویکرد نوین سیستم زهکش شهری پایدار در طرح های ساماندهی رواناب سطحی شهرها پرداختند و به این نتیجه رسیدند که به سبب عواملی مانند فقدان آگاهی لازم نسبت به مبانی طراحی سیستم های زهکش شهری پایدار، میزان موفقیت و هزینه اجرای آنها، بکارگیری چنین روشهایی در کشورمان هنوز مورد توجه واقع نشده است.

طباطبایی قمشه - 1391 - در تحقیقی به مدلسازی طرح جدید آتلانتیس در حوزه آبریز سرافرازان مشهد پرداخت. دو حالت اصلی برای احداث شبکه آتلانتیس مطرح شد - شبکه براساس مقاطع با ابعاد طرح مصوب شهرداری و شبکه بر اساس اندازه مقاطع کانالهای خاکی موجود - . نتایج بدست آمده از هر دو گزینه نشان می دهد، شدت موج سیلاب بیش از 40 درصد کاهش و زمان تمرکز بیش از 70 درصد افزایش دارد. بیش از 40 هزار متر مکعب آب تصفیه شده نیز در انتهای شبکه قابل ذخیره سازی می باشد. تحلیل هزینههای دو گزینه مذکور نشان می دهد، برای یک دوره 10 ساله، گزینه دو نسبت به گزینه یک نسبت برتری اقتصادی دارد.

بزی و همکاران - 1389 - به نقش مدیریت کاربری اراضی در کاهش سیلگیری شهر قوچان پرداختند و به این نتیجه رسیده اند که با مدیریت صحیح در اختصاص کاربری اراضی مناسب هر منطقه به وسیله شناخت عوامل از جمله توپوگرافی، زمین شناسی، ژئومورفولوژی و ..، از نظر سیل گرفتگی می توان خسارت ناشی از سیلابهای شهری را در شهر قوچان به حداقل رساند. قهرودی تالی - 1388 - در تحقیقی به کاربرد مدل یکپارچه سیلاب شهری در شمال شرق تهران پرداخت و نتیجه گرفت که مدیریت سیلاب شهری در تهران بدون توجه به عناصر هیدروژئومورفولوژیکی و کالبد شهری امکان پذیر نمی باشد و با بکارگیری مدل یکپارچه سیلاب شهری امکان حضور تمام شاخصها در واحدبندی مدیریتی عملی می باشد.

روش تحقیق

روش تحقیق، مجموعه ای از قواعد، ابزار و راه های معتبر و نظام یافته برای بررسی واقعیات، کشف مجهولات و دستیابی به راه حل مشکلات است - خاکی، 1378، ص . - 201 روش تحقیق در مقاله حاضر از نظر هدف، از نوع تحقیقات کاربردی و از لحاظ ماهیت، از نوع تحلیلی و توصیفی می باشد. گردآوری اطلاعات به روش اسنادی و میدانی است. اطلاعات پایه ای  تحقیق از طرح مدیریت آبهای سطحی شهرک سجادیه تهران که توسط شرکت ماناصنعت ایران به همت شهرداری تهران و مهندسین مشاور طرح و سازه کاسپین در تابستان سال 1388 انجام شده است، گرفته شده اند. همه نقشه ها، در سیستم اطلاعات جغرافیایی وارد و در نرم افزار ArcGIS نسخه10,1 ایجاد شده اند. سیستم تصویر UTM برای کلیه نقشه ها انتخاب و نقشه های رستری با پیکسل 25×25 متر ساخته شده اند.

مبانی نظری رواناب سطحی شهری

رواناب سطحی حاصل از رگبار، مهمترین پارامتر برای روندیابی جریان آب در طول یک کانال، سیستم زهکشی و یا در آبراهه های طبیعی است - کلرک،1997،ص - 413 سیلاب شهری همان آب گرفتگی اراضی و مساکن در مناطق پرجمعیت است - چنسون و همکاران، 2014، ص - 1 سیل گیری شهرها حاصل دو دسته اقدامات است که توسط شهرنشینان صورت پذیرفتهاست؛ اولاً: استقرار بافت های قدیمی برخی از شهرها در حاشیه رودخانها، ثانیاً: زمانی شهرها بر روی اراضی توسعه می یابند که به علت نفوذ ناپذیری بسیار مناسب فاقد شبکه جریانات سطحی مشهودی می باشند.

بنابراین آبهای حاصل از بارندگی قادر به نفوذ در زمین نشده و ابتدا در نواحی پست و گودی های سطح شهر جمع شده و سپس به صورت جریاناتی در سطح معابر درآمده و به طرف محلات پست تر جریان می یابند. اینگونه جریانات می توانند خسارات زیادی به ساخت و سازها و تأسیسات شهری وارد آورند - تقوایی و سلیمانی،1390، ص. - 67 منظور از روانابهای شهری آبهایی است که در سطوح شهری در اثر بارش باران و یا آب حاصل از ذوب برف تولید و به سمت منابع پذیرنده سرازیر می گردند - پورکی و افشاری آزاد،1391، ص. - 26

نحوه دفع آبهای سطحی و آب باران در شهر و معابر آن با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی ایران در فصول پاییز و زمستان و گاهی هم در بهار نزولات جوی در مناطق مختلف کشور اتفاق می افتد، این نزولات بصورت برف یا باران بوده که دارای اهمیت زیادی می باشند. در مناطقی باعث حاصلخیزی خاک و متأسفانه در مناطقی منجر به آبگرفتگی می شود. عمده مشکل آبگرفتگی در مناطق شهریمخصوصاً در کلان شهرها دیده می شود که برخی دلایل آن جمعیت زیاد ناشی از مهاجرت به سمت کلانشهرها و پایتخت می باشد؛ جمعیت زیاد، وسایل نقلیه، ترافیک، زباله های رها شده در سطح شهر و شیب نادرست معابر هنگام بارندگی می باشد. در تهران ؛ زباله بیشترین عامل در آبگرفتگی معابر بشمار می رود.

با وجود رسوبگیریهایی که در طول سال انجام میشود باز هم درصد بالایی از آبگرفتگیها در شهر تهران براثر ریختن زباله در نهرها ایجاد میشود - معتقدالحق، - 1392 می باید مسیلها و جویها و کانالهای آب باران در یک شهر به صورت هماهنگ شده ای با هم کار کنند تا در مواقع حاد سیلابی بتوانند حجم بزرگ آبهای سطحی را بدون آن که صدمه ای به شهر بزند از خود عبور دهند. دفع آبهای سطحی آب باران در شهر نیاز به بررسی های معینی دارد به این معنی که در وهله اول می باید اطلاعات مربوطه به حجم دقیق آب باران و تغییرات آن در یک شهر جمع آوری شود و سپس حجم مسیلها و جویها نیز برداشته شوند و این دو به صورت مشخص با هم مطابقت داده شوند.برای جلوگیری از فرسایش سطوح جریان رواناب باید متر بر ثانیه باشد. 0/ 8 تا 0/ 9 کمتر از 25 میلی متر و سرعت آن نباید بیشتر ازدر صورت عدم تطابق این دو عامل می باید طی راه حل های معینی مسیل ها و جویها تعریض شوند و از ابراز دیگری چون استخرهای تأخیری سیل در مکانهای معینی استفاده شود.

نقش شیب در برنامه ریزی شهری

مجموعه ناهمواری های سطح زمین به طور عمده از سه عنصر تشکیل شده که عبارتند از: خط الرأس، خط القعر و سطح شیبدار بین آنها یعنی دامنه. عنصر شیب یا دامنه که در همه اشکال ماکرو و میکرو، ولو به صورت اندک، وجود دارد، یکی از مهمترین عوامل تغییر و تحول ناهمواری های سطح زمین به شمار آمده و به این ترتیب در زندگی انسان و فعالیتهای وی بطور مستقیم یا غیرمستقیم اثر می گذارد. به طور کلی در طراحی و برنامه ریزی شهری به ویژه هنگام ارائه طریق برای ساخت خیابانهای جدید باید به نکاتی توجه نمود. جهت خیابان نباید عمود بر جهت شیب باشد. بلکه با جهت شیب امتداد خطوط تراز زاویه ای منفرجه یا حاده درست کند.

چرا که در صورتعمود بودن اولاً شیب خیابان زیاد خواهد شد و لذا حمل و نقل شهری بهکندی و با اتلاف انرژی و وقت زیاد انجام می گیرد، ثانیاً اضلاع جنوبی خیابانها اغلب از آب، برف و یا یخ انباشته می شود. ظرفیت تخلیه کانالهای کنار خیابان و شبکه فاضلاب شهری - اگو - باید از رأس شیب به سمت قاعده افزایش داده شود. با رعایت این نکات و سایر موارد می توان بر روی دامنه های شیبدار، بالاخص در شهرهای پایکوهی ایران، آمد و شد نسبتاً کارآمد و کم خطر را تأمین نمود - زمردیان، 1391، صص . - 29 -25 شیب بیشتر از آن جهت مورد توجه است که آب باران در سطح خیابان باقی نماندشیب. خیابانها معمولاً %5 است و این در مورد طول خیابان است ولی به ملاحظات توپوگرافی شاید لازم آید شیب خیابانهای اصلی بین 6 تا 7 درصدو خیابانهای فرعی 10 تا 12 درصد باشد. عرض خیابان آسفالت نیز معمولاً 1/5 تا 2 درصد است.

شبکه زهکش، هدایت و جمع آوری رواناب های شهری

شبکههای زهکش مسطح و سلول های CVF، می توانند عملکردهای متنوعی را در سطح و حاشیه معابر، پیاده روها و پارکینگ ها داشته باشند. عملکرد آن شامل زهکشی سطح سواره رو یا شانه راه به سمت کانالها و مخازن و ایجاد کانال های سرپوشیدهCVF در طرفین معابر می باشد. با سرپوشیده شدن کانال های طرفین معابر علاوه بر افزایش ایمنی و کاهش آلودگی، عرض مفید معبر به میزان قابل توجهی افزایش می یابد که به فضای سبز اختصاص می یابد - شرکت ماناصنعت ایران، . - 1389