مقاله معرفی پارامترها و روشهای احیای رودخانه ( مطالعه موردی : رودخانه کن )

بخشی از مقاله

معرفی پارامترها و روشهای احیای رودخانه (مطالعه موردی: رودخانه کن)

خلاصه

آب یکی از مهمترین منابع حیاتی انسانهاست. بشر به موازات گسترش جمعیت خود بطور روزافزونی از منابع آب سطحی و زیرزمینی استفاده نموده است. عموما در گذشته برداشت آب بدون مد نظر قرار دادن توسعه پایدار و محدودیتهای حوضه آبریز بوده است، که این به نوبه خود تبعات منفی برای انسان و محیط زیست به همراه داشته است. بطوریکه به دلیل استفاده بی رویه، رودخانه ها از شرایط مطلوب طبیعی خود دور شده اند.برای بازگرداندن رودخانهها به وضعیت مطلوب، ابتدا نیاز به انجام یک سری مطالعات جهت شناخت وضعیت طبیعی رودخانه می باشد. دلایل ناپایداری و اهداف پروژه باید مشخص شود. سپس پارامترهای احیای رودخانه برطبق اولویت تعیین و بر مبنای آن، روش مناسب احیا انتخاب و طرح اجرایی مناسب معرفی میگردد. در این پژوهش ضمن تشریح مباحث مزبور، به معرفی جامع و کاملی از انواع روشهای احیای رودخانه پرداخته شده است. همچنین ضمن مقایسه روشهای سنتی مهندسی رودخانه و روشهای نوین احیا، مراحل اجرای احیای رودخانه معرفی شدهاند. در نهایت یک نمونه طرح احیای رودخانه با کاربرد سلسله مراتب مزبور، برای بازهای از رودخانه کن معرفی شده است.

کلمات کلیدی: احیای رودخانه، توسعه پایدار، حوضه آبریز

1. مقدمه

با توجه به اینکه زندگی بشر از دیرباز در حاشیه رودخانهها شکل یافته است، بالتبع تغییرات زیادی را در مقطع و حاشیه رودخانهها ایجاد نموده است. تغییر شرایط طبیعی رودخانهها توسط بشر باعث شده تا آسیبهای زیادی بر اکوسیستم، ظرفیت آبگذری، شرایط مورفولوژیکی و تعادل فرسایش و رسوبگذاری رودخانهها وارد شود. ناپایداری و مشکلات ایجاد شده بر روی رودخانهها در اثر دخالت بشر، باعث شده تا مشکلات فراوانی برای خود او نیز ایجاد شود. چون همواره برای تامین نیازهای خود به رودخانهها وابسته است. در نگاه اول بنظر میرسد روشهای سنتی مهندسی، نقش مهمی در کنترل رودخانه ایفا کردهاند، ولیکن گذر زمان نشان داده است که بکارگیری نادرست این روشها مشکلات زیادی را برای رودخانه و محیط اطراف آن ایجاد نمودهاند. از جمله آنها، میتوان به تفکر بازهای بجای تفکر حوضهای اشاره نمود، زیرا تفکر بازهای تک منظوره بوده و فقط ساماندهی رودخانه را در نظر میگیرد، در حالیکه تفکر حوضهای در سطح کلان بوده و مدیریت رودخانه را بصورت یکپارچه مد نظر قرار میدهد. علیرغم اینکه به کار بردن سازههای صلب و محدودسازی رودخانهها از روشهای پر کاربرد ساماندهی رودخانه میباشند و اگر چه این روشها مدت مدیدی است در ایران و در کشورهای پیشرفته دنیا مورد استفاده قرار میگیرند، ولیکن تجربه نشان داده است که آنها دوستدار محیط زیست نمیباشند. علاوه بر این، عدم قطعیتها در طبیعت در استفاده از این سازهها کمتر مورد توجه قرار گرفته میشود. از طرف دیگر میتوان گفت تغییرات شرایط اولیه و طبیعی رودخانهها بواسطه بهکارگیری روشهای سنتی مهندسی باعث شده در شرایط سیلابی مناطق مسکونی و حاشیه آن دچار خسارت شوند، زیرا تغییر مقطع طبیعی رودخانهها در ظرفیت آبگذری آنها تأثیرگذار است، بطوریکه در جریانهای سیلابی به دلیل تغییر رژیم طبیعی رودخانه، گسترش سیلاب در برخی قسمتها
ممکن است بیش از حد انتظار باشد. محدودسازی و تغییر ظرفیت رودخانه باعث ایجاد گسستگی بین رودخانه و حاشیههای اطراف آن1 شده که این خود خود موجب از بین رفتن گونههای گیاهی و جانوری شده است. از طرف دیگر، تبدیل رودخانههای طبیعی به کانال با کف صلب، تهدیدی برای سطح آب زیرزمینی است و میتواند زندگی ساکنین پایین دست راکه آب مورد نیاز آنها از منابع زیر زمینی تامین میشود تحت تاثیر قرار دهد.

بنابراین برای بازگشت و یا نزدیک نمودن رودخانه به حالت اولیه و طبیعی خود، نیاز به تجدید حیات آن است. بدین منظور احیای رودخانه میبایست انجام گردد. در حقیقت احیای رودخانه مجموعه روشهایی است، برای بازگشت پیکره رودخانه و سیلابدشت آن به وضعیت اولیه خود بطوریکه به مرور زمان و پس از انجام عملیات، اصطلاحا برگشتپذیری رودخانه2 انجام گردد.

2. تعاریف و اهداف احیای رودخانه

احیا در لغت به معنای "ایجاد ساز و کارهایی در جهت بازگشت یک سیستم طبیعی به وضعیت گذشته خود". اما به طور خاص در کارهای مهندسی رودخانه، احیا، عبارت است از: "فعالیتهایی نظیر کاهش آلودگی آب، احیا جنگلها و مراتع حاشیه رودخانه برای جلوگیری از فرسایش، بازسازی شکل طبیعی کانال رودخانه برای کاهش ایجاد سیل در پاییندست، حذف و تخریب سد برای ایجاد شرایط بهتر برای جانداران و اکولوژی رودخانه"

مطابق این تعریف کلیه المانهای رودخانه از قبیل کیفیت آب، رژیم رسوب و جریان، هندسه کانال، تنوع در گونههای گیاهی و حیوانات آبزی بومی و زمینهای حاشیه رودخانه میبایست به شرایط اولیه و طبیعی خود باز گردند. این کار به معنای تکرار وضعیت سابق و اعمال ورودی و خروجیهای اولیه سیستم (نظیر دبی، حیوانات و گیاهان اولیه، کیفیت آب اولیه و غیره) به بالادست و پایین دست رودخانه است. بهعلاوه مناطق حاشیه رودخانه میبایست بطور کامل تغییر یافته و حتی شبکه ارتباطی رودخانهها نیز به وضعیت اولیه بازگردد. در این رابطه میتوان برخی از مشخصات3 رودخانه را به شرایط اولیه نزدیک نمود. به بازگرداندن برخی از مشخصات رودخانه به وضعیت اولیه خود بازتوانی4 گفته میشود.

در صورتیکه مشخصات اولیه و طبیعی رودخانه قابل دسترسی نباشد، به کمک قضاوت کارشناسی و همچنین شناخت کامل از حوضه آبریز مورد مطالعه، باید وضعیت بهینه و مطلوب رودخانه تشخیص داده شده، در جهت بهبود وضعیت آن اقدام گردد. به این روند، علاجب خشی5 رودخانه گفته میشود .[1]

یک پروژه احیای رودخانه میتواند با اهداف متعددی تعریف شود که برخی از آنها عبارتند از:

 پایدار سازی رودخانه (بهبود مشخصات ژئومورفولوژیک و بهبود شرایط هیدرولیکی جریان)
معماری مناسب رودخانه
 بهبود بیولوژیکی ساحل رودخانه
 خودپالایی رودخانه
-5 حفظ تالابها و بهبود عملکرد آنها
-6 بهبود شرایط اجتماعی و فرهنگی حاشیه رودخانه [2]

3. پارامترهای احیای رودخانه

عوامل زیادی بر روی شرایط جریان یک رودخانه موثر میباشند. وجود یک نگرش جامع نسبت به آنها باعث میشود تا طراحی پروژه احیا و اجرای آن در جهت صحیح نیل به اهداف اولیه عمل نماید. اهم این پارامترها بهشرح زیر است:

مشخصات ژئومورفولوژیک: برای موثر واقع شدن یک طرح احیای رودخانه،ابتدا وضعیت مورفولوژیکی آن میبایست مشخص گردد و بر اساس آن شرایط پایدار مورفولوژیکی تشخیص داده شود. برای تشخیص شرایط پایدار، بهترین روش، یافتن بازهها ی دستنخورده در رودخانه مورد مطالعه و یا در حوضه آبریز است. البته در این انتخاب باید احتیاطهای لازم صورت گیرد. زیرا بعنوان نمونه، ممکن است بازه ناپایدار مورد مطالعه در قسمت آبرفتی جریان داشته باشد، در حالیکه بازه مرجع دست نخورده از قسمتهای کوهستانی انتخاب شده باشد. به منظور دستهبندی مورفولوژیکی رودخانهها میتوان از روش راسگن [3] استفاده نمود. شایان ذکر است دستهبندی به روش راسگن عمدتا برای رودخانههای آبرفتی کاربرد دارد. برای دستهبندی و تشخیص نوع رودخانههای کوهستانی روش مونتگومری-بافینگتون [4] مناسبتر است.

پارامترهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی: پارامترهای هیدرولیکی رودخانه و پارامترهای هیدرولوژیکی حوضه آبریز مورد مطالعه از موارد مهم در طرح احیا میباشند. پارامترهایی از قبیل سرعت جریان، ارتفاع سطح آب، تنش برشی کنارهها و کف از خصوصیات هیدرولیکی میباشند. بررسی و شناخت این پارامترها باعث میشود تا درک صحیحی از فرآیندهای هیدرولیکی جریان آب در رودخانه بدست آید. از پارامترهای هیدرولوژیکی میتوان به بارندگی، تبخیر و تعرق، نفوذ، رطوبت خاک، سطح آب زیر زمینی و آبهای سطحی جاری در سطح حوضه آبریز اشاره نمود .[5]

ظرفیت رسوب: دادههای رسوب، مانند دانهبندی ذرات رسوبی، حجم رسوبات بستر و غلظت رسوبات (معلق)، از اندازهگیریهای میدانی از پشتههای رسوبی و مصالح بستر بدست میآیند. ظرفیت انتقال رسوب بصورت بار بستر و بار معلق از توابع تجربی قابل محاسبه میباشد. تغییر در ابعاد کانال، شکل و پروفیل بصورت تغییر در پارامترهای هیدرولیکی پدیدار میشود.

پارامترهای زیستمحیطی: عوامل فیزیکی (از قبیل پسماندهای زباله شهری، نخالههای ساختمانی و غیره) و شیمیایی (از قبیل پساب کارخانهها، پساب پرورش ماهی، پساب زهکشهای کشاورزی و غیره) آلوده کننده رودخانه باید مشخص گردد. از طرف دیگر شناخت فون و فلور در منطقه مورد مطالعه حائز اهمیت است و در کنار آنها زیستگاههای از بین رفته بر اثر دستخوردگی رودخانه و راهکارهای احیای آنها باید مدنظر قرار گیرد.

روشهای احیای رودخانه

روشهای احیای رودخانهها به سه دسته کلی روشهای سازهای، روشهای غیر سازهای و روش مدیریت حوضه آبریز قابل تقسیمبندی میباشند.

روشهای سازهای احیای رودخانه: برخی از این سازهها، در روش سنتی نیز مورد استفاده قرار میگیرند، اما در بحث احیای رودخانه با مد نظر قرار دادن نقش آنها در کل رودخانه و حوضه آبریز قابل استفاده میباشند. در حقیقت در طراحی و پیشنهاد سازهها بیش از یک هدف باید مد نظر قرار گیرد. بعنوان نمونه در صورت پیشنهاد یک سازه کنترل شیب، نقش آن در فرسایش و رسوبگذاری رودخانه در بازه طولی و زمانی و همچنین تاثیر آن بر محیط زیست بستر و سیلابدشت نیز حائز اهمیت میباشند .[5] این روشها شامل: سازههای طولی (گوره، دیوار سیلبند، پوشش حفاظتی بستر و کناره)، سازههای عرضی (آبشکن، سازههای کنترل شیب، سرریز، صفحات مستغرق) می باشند.

روشهای غیر سازهای احیای رودخانه: روشهای غیر سازهای غالبا دوستدار محیط زیست میباشند. در این روشها همواره سعی بر آن است که رودخانه بطور طبیعی ساماندهی شود. هزینه اجرای این روشها پایینتر از روشهای سازهای بوده و در برابر بلایای طبیعی انعطافپذیری بیشتری دارند. در عین حال مدیریت و نظارت بر آنها نسبت به روشهای سازهای آسانتر است. در روشهای غیر سازهای رودخانه بطور تدریجی اصلاح میگردد و بدیهی است که اصلاح تدریجی رودخانه شرایط پایدارتری را بهدنبال خواهد داشت .[6] این روشها عبارتند از: پوشش غیر سازهای (پوشش گیاهی، پوشش ژئوسنتتیک)، بازیافت (حوضچههای نگهداری آب، سنگ فرشهای متخلخل،حوضچههای متخلخل، ترانشههای پر شده با مصالح شنی)

مدیریت حوضه آبریز: مدیریت حوضه آبریز برای تعیین پتانسیل فرسایش و رسوبگذاری رودخانه، بهبود وضعیت فعلی و برقراری مجدد شبکه آبراههای میبایست انجام شود. در مدیریت حوضه آبریز الف) بازنگری تاریخچه کاربری اراضی و دورههای زمانی تغییرات رودخانه؛ ب) مشخص نمودن دلایل اولیه ناپایداری؛ پ) جمعآوری و تحلیل دادههای میدانی برای تعیین پارامترهای رسوبگذاری؛ هیدرولیکی و مورفولوژیکی و ت) کمی کردن تغییرات رژیم جریان و رسوب؛ میبایست انجام شود. [7]

مراحل اجرای احیای رودخانه

با توجه به اینکه در این فاز کلیه مباحث تئوری و طرحهای مد نظر قرار گرفته شده، به عمل تبدیل شده و اجرا میگردد، داشتن دید کلی از مراحل اجرایی و انجام صحیح این مراحل نقش مهمی در اجرای صحیح آن خواهد داشت. این مراحل در شکل 1 نمایش داده شده است.

شکل -1 روند نمای احیای رودخانه [8]

معرفی بازه مورد مطالعه و مشکلات آن

رودخانه کن به نام سولقان هم معروف میباشد و از شاخههای رودخانه کرج به حساب میآید رودخانه کن بزرگترین و پرآبترین رودخانهای است که وارد دشت تهران میشود. این رودخانه از دامنههای قله معروف توچال واقع در شمال شهر تهران سرچشمه میگیرد و از روستاهای امامزاده داوود، کیگا و دره عمیقی گذشته و شاخههای فرعی سنگان، تالون، کیگا و کشار را دریافت مینماید، سپس وارد اراضی سولقان گردیده و در ادامه مسیر خود در دشت جنوب تهران بعد از دریافت زهآبهای انتهای انهار فیروزآباد و سرخهحصار در نهایت در محل بند علیخانی به رودخانه کرج میپیوندد. این رودخانه در اواخر زمستان و اوایل بهار دارای آب زیادی است که منشاء آب آن اکثراً ذوب برف بوده، ضمن آنکه چشمههای با آبدهی کم تغذیهکننده این رودخانه میباشد. این رودخانه در سالهای پر آب دائمی است. رودخانه کن مابین رودخانه کرج از سمت غرب و حصارک، فرحزاد از سمت شرق قرار گرفته است. در داخل حوزه آبریز کن روستاهای سنگان، رندان، تالون و کشار وجود دارد و بلندترین نقطه ارتفاعی در این حوزه 3840 متر از سطح دریا میباشد. [9]
بازه مورد مطالعه در این بازه سنگان از سرشاخههای رودخانه کن میباشد. این رودخانه از دره زعایهگاه سرچشمه گرفته و پس از عبور از امامزاده قاسم وارد روستای سنگان میشود و در انتها به رودخانه سولقان (کن) میریزد. طول تقریبی این بازه 1/9 کیلومتر بوده و از مختصات x=520888 و y=3970474 تا x=523360 و y=3967571 ادامه دارد. در این بازه از رودخانه تجاوز باغات و منازل مسکونی به حد بستر و حریم رودخانه دیده می شود که نمونهای از آن در شکل 2 نشان داده شده است. آورد رسوبات این رودخانه بسیار زیاد است و جریانهای سیلابی در سالهای اخیر در آن رخ داده است. این جریانها علاوه بر رسوبات رودخانهای تنه درختان را از بالادست حمل نموده، منجر به مسدود شدن مسیر جریان میشوند. جمعیت روستای سنگان 749 نفر میباشد .[10] وضعیت آلودگی رودخانه بر اثر دفع فاضلاب به شرح جدول 1 است. علاوه بر این به دلیل ورود زهآبهای کشاورزی (آلوده به کودهای شیمیایی)، آب این رودخانه آلوده میشود.