بخشی از مقاله
.1 مقدمه
سدها سازه هایی چند کاربردی و یکی از اجزای مهم در منابع آب هستند. ذخیره و تأمین آب، جلوگیری از بروز سیلاب در پایین دست و تولید برق آبی از کاربردهای عمومی سدهاست. بنابراین طراحی نامتناسب و عدم نگهداری صحیح این سازه ها باعث بروز اثرات مخرب بر تأسیسات و جوامع پایین دست سد ها می شود .[1] بررسی انجام شده بر روی تعداد 534 ریزش و تخریب سد در 43 کشور نشان داد که بیشترین تخریب، در سدهای خاکی اتفاق افتاده است. همچنین سرریز شدن سد به دلیل بروز سیلاب سهم 9 درصدی در علل تخریب سدهای خاکی داشته است .[2] بنابراین سهم قابل توجه تخریب سازه سد به دلیل سرریز شدن در شرایط بروز سیلاب بررسی دوره ای ایمنی سازه را در مقابل بروز سیلاب ضروری می نماید .[3]
بیشترین میزان سیل تخمینی برای یک سازه آبی، سیل طراحی نامیده می شود. به عنوان یک روش در جمهوری چک بر مبنای توزیع تجمعی دوره های سیل در حوزه های آبریز بالادست یک سد احتمال وقوع سیلاب بیشینه در یک حوزه آبریز به مساحت 1186هکتار مورد محاسبه قرار گرفت .[4] ظرفیت خروجی سرریز براساس بیشینهسیلاب محتمل - PMF1 - یکی از عوامل تأثیر گذار در طراحی سازه سدهاست که سیلاب طراحی برای سرریز - SDF - نامیده می شود .[5]
سرریزها سازه های غالب در سدها هستند که علاوه بر انتقال آب اضافی پشت سد به پایین دست، سازه اصلی سد را نیز در مقابل سد ریز شدن در فصول سیلابی محافظت می کنند. بدیهی است چنانچه طراحی ظرفیت خروجی از سرریز متناسب با PMF نباشد، مخاطرات سرریز شدن سازه سد افزایش می یابد PMF .[6] از بیشینه بارش محتمل - PMP2 - مشتق می گردد در عین حال PMF با توجه به تغییرات کاربری اراضی و اقلیم تغییر می یابد.
تغییرات کاربری اراضی تأثیر مستقیم بر روی فرآیند های هیدرولوژیکی حوزه آبریز داشته در حالیکه تشکیل رواناب تحت تأثیر درجه و نوع پوشش اراضی است ,7] .[8 تغییر کاربری اراضی در قالب تخریب اراضی جنگلی از یک منظر و احیاء اراضی بیابانی از منظر دیگر وجوه مشترک در کشورهای درحال توسعه هستند در حالیکه افزایش جمعیت سبب تبدیل اراضی طبیعی به زمینهای کشاورزی می شود. این تغییرات تأثیراتی منفی نیز بر زیست بوم و اراضی طبیعی دارند .[10 ,9] متعاقب تغییرات کاربری اراضی، تغییراتی نیز در سامانه های رودخانه ای به وجود می آید که بر روی نظام سیلاب تاثیر غیر قابل انکاری دارد .[12 ,11]
در وقوع سیلاب در حوزه های آبریز دو مرحله متمایز وجود دارد اولی پیدایش رواناب و دومی جریان در شبکه رودخانه های حوزه آبریز. فعالیت های کشاورزی و توسعه شهر سازی بر پیدایش رواناب تأثیر مستقیم دارند در حالیکه فعالیت های مهندسی رودخانه بر میزان بده شبکه رودخانه ها تأثیر مستقیم دارند .[13] مطالعت تغییر اقلیم نشان داد که افزایش دما سبب افزایش تبخیر سطوح و تبخیر و تعرق گیاهان شده است که سبب تغییرات زمان و تکرار بارندگی ها شده است .[14]
همچنین نشان داده شد که تغییرات الگوی بارندگی به سوی افزایش شدت بارندگی و کاهش مدت بارندگی تمایل پیدا کرده است بنابراین عدم توجه به تغییرات اقلیم سبب کاهش ضریب ایمنی در طراحی سازه های آبی در پایین دست حوزه های آبریز می گردد .[15] تغییرات در مناطق یاد شده سبب تشکیک در ضرایب اولیه طراحی شده برای سازه های آبی شده است که با اقلیم فعلی ممکن است همخوانی نداشته باشند .[16] در عین لحاظ نمودن کلیه تغییرات احتمالی در طراحی بخصوص برای حفاظت در مقابل سیلاب بسیار دشوار است زیرا که در نظر گرفتن احتمالات سبب کاهش یا افزایش مقادیر در زمان طراحی می شود .[17 ,6]
با وجود این شرایط، استفاده از ضریب تغییرات بارندگی در اقلیم برای طراحی سازه های آبی یک عامل ضروری بوده که برای به روز رسانی منحنی شدت مدت بارندگی - IDF1 - مورد استفاده قرار می گیرد .[18] برای به روز رسانی IDF توصیه شده است که از مدل اقلیم منطقه ای - RCM2 - و یا مدل هیدرواقیلم منطقه - RegHCM3 - در طراحی استفاه شود .[20 ,19] مرور پیشینه تحقیق نشان داد که تاثیر تغییرات اقلیم و کاربری اراضی بر منابع آب به دفعات و جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است در حالیکه موارد بسیار نادری در خصوص بررسی تأثیر همزمان این تغییرات بر بیشینهسیلاب محتمل یافت شد. در نتیجه تحقیق حاضر برای ارتقا معلومات مهندسی و یک بررسی مستند بر تاثیر متقابل تغییرات اقلیم و کاربری اراضی بر افزایش مخاطرات سرریز شدن سازه سد در اثر سیلاب طراحی و انجام شده است. در این مقاله مشاهدات تجربی و مدل حاصل از آن مرتبط با تغییرات یاد شده بر سیلاب مورد بحث قرار می گیرد.
.2 آشنایی با محدوده مطالعات
سد رد هیل4 در سال 1960 میلادی برای تأمین آب شرب و حفاظت از خطر سیلاب در پایین دست آن در پایین دست یک حوزه آبریز به همین نام به مساحت 450 کیلومترمربع در بخش غربی کشور مالزی ساخته شد. سه رودخانه اصلی در حوزه آبریز یاد شده جاری هستند. سد یاد شده از جنس هسته خاکی با تاجی به طول 550 متر و با ارتفاع 11/28 متر از سطح دریا می باشد که برای خروج آب بالاتر از سطح تراز طراحی دو عدد سرریز در سد طراحی و ساخته شده است. بررسی آمار سالهای بهره برداری سد نشان داد که سطح نرمال آب در پشت سد در در غالب موارد ارتفاعی برابر با 8/5 متر دارد که در این حالت ذخیره آب مخزن سد به میزان 97/8 میلیون متر مکعب و سطح دریاچه مخزن 25 کیلومترمربع است. شکل شماره 1 محل قرارگیری سد و ایستگاههای باران سنجی محدوده حوزه آبریز مربوط به سد را نشان می دهد.
