احتمال سیلاب

بدون شك سيلاب بعنوان يك بلاي طبيعي شناخته شده است . ولي در عمل سيلاب هم از نظر تلفات جاني و هم از نظر خسارات مالي مهيب ترين بلاي طبيعي در جهان محسوب مي شود .
از سال 1988 تا 1997 حدود 390000 نفر در اثر بلاياي طبيعي در جهان كشته شدند كه 58 درصد مربوط به سيلاب، 26 درصد در اثر زلزله 16 درصد در اثر طوفان و بلاياي ديگر بوده است. خسارات كل در اين 10 سال حدود 700 ميليارد دلار بوده است كه به ترتيب 33، 29، 28 درصد مربوط به سيلاب، طوفان و زلزله بوده است. در اين رابطه نكته نگران كننده، روند افزايشي تلفات و خسارات سيلاب در جهان در دهه هاي اخير بوده است. افزايش جمعيت و دارايي ها در سيلابدشتها تغييرات هيدرو سيستمها و اثرات مخرب فعاليتهاي انساني از دلايل عمده اين روند افزايش بوده است .

تعريف سيل
 

سيل در حقيقت افزايش ارتفاع آب رودخانه و مسيل و بيرون زدن آب از آن و اشغال بخشي از دشت‌هاي حاشيه رودخانه مي‌باشد كه مي‌تواند با غرقاب نمودن منطقه باعث وارد آمدن خسارات بر ساختمان و تاسيسات عمومي شده و تلفات انساني و دامي به همراه داشته باشد در مواردي نيز سيل مي‌تواند ناشي از افزايش سطح آب درياچه و يا دريا باشد كه در اين موارد جريان بادهاي شديد تاثير زيادي خواهد داشت. در هنگام بارش باران و برف, مقداري از آب جذب خاك و گياهان مي شود, درصدي تبخير ميشود و باقيمانده جاري شده و رواناب ناميده مي شود. سيلاب زماني روي مي دهد كه خاك و گياهان نتوانند بارش را جذب نموده و در نتيجه كانال طبيعي رودخانه كشش گذردهي رواناب ايجاد شده را نداشته باشد. بطور متوسط تقريبا 30 درصد بارش به رواناب تبديل مي شود كه اين ميزان با ذوب برف افزايش مي يابد. سيلابهايي كه بصورت متفاوت روي مي دهد منطقه اي به نام سيلابدشت را در اطراف رودخانه بوجود مي آورند. سيلابهاي رودخانه اغلب ناشي از بارش هاي شديد مي باشد كه در برخي موارد همراه با ذوب برف مي باشد. سيلابي كه بدون پيش هشدار يا پيش هشدار كمي در رودخانه جاري شود تند سيل ناميده مي شود. تلفات جاني اين تند سيلابها كه در حوزه هاي كوچك بوقوع مي پيوندند عموما بيشتر از تلفات جاني سيلابهاي رودخانه هاي بزرگ مي‌باشند. روشهاي اصلي مهار سيلاب از زمانهاي دور بكار گرفته مي شوند. اينها شامل احياء جنگلها ، احداث سيل بندها ، سدها ، مخازن و كانالهاي سيلاب بر مي باشند.
در زمانهاي دور در كشور چين در كناره هاي رودخانه زرد سيل بندهاي طويلي احداث گرديد . تصور سازندگان اين سيل بندها اين بود كه با محدود كردن رودخانه ، احداث سيل بندها موجب افزايش سرعت و فرسايش و عميق تر شدن بستر مي شوند و در نتيجه گذردهي رودخانه افزايش مي يابد. بر خلاف تصور اوليه ، احداث سيل بندها موجب بالا آمدن بستر رودخانه گرديد و بجاي آن در گستره وسيعي رسوب گذاري شود اين امر در محدوده سيل بندها صورت مي گرفت. با بالا آمدن بستر رودخانه اجباراً ارتفاع سيل بندها نيز افزايش يافت و پس از 4000 سال بستر رودخانه در برخي نقاط به حداكثر 21 متر بالاتر از دشتهاي اطراف رسيد. در سال 1887 ، يكي از بدترين سيلابهاي تاريخ در اين رودخانه بوقوع پيوست و يك ميليون نفر در اثر اين سيلاب كشته شدند. سيل بندهايي كه در قرون وسطي در رودخانه هاي پو ، دانوب ، راين ، رون و ولگا احداث شده اند در قرن بيستم با برنامه احياﺀ جنگلها واحداث مخازن تقويت شده اند.

فراواني سيلاب
 

روشي مورد اطمينان براي اينكه پيش بيني شود كه سيلاب بعدي چه زماني بوقوع مي پيوندد و ابعاد آن در چه مقياسي است وجود ندارد . با اين وجود سيلابهاي گذشته سرنخ ها را از آنچه محتمل است بدست ميدهد . مهندسين با مطالعه سيلابهاي گذشته و استفاده از علم آمار احتمال وقوع سيلابهايي با ابعاد مختلف را برآورد مي نمايند .مثلا در 100 سال در 33 سال سيلاب بزرگتر از يك سيلاب 3 و در 10 سال بزرگتر از سيلاب 10 ساله خواهد بود . اين به معناي آن نخواهد بود كه درست در هر 10 سال يكبار سيلاب 10 ساله اتفاق مي افتد . در يك سال پر آب ممكن است چندين سيلاب بزرگتر از سيلاب 10 ساله بوقوع پيوندد . حتي ممكن است دو سيلاب 100 ساله يا بزرگتر در فاصله كمي روي دهند . درصد احتمال وقوع يك سيلاب بر اساس متوسط در يك دوره طولاني مدت مي باشد .در يك سال پر آب ممكن است چندين سيلاب بزرگتر از سيلاب 10 ساله بوقوع پيوندداحتمال وقوع دو سيلاب بزرگ بصورت پياپي مشابه شير و خط كردن سكه است. چون براي مثال 5 بار متوالي شير آمده دليل نيست كه بار ششم هم شير نيايد. احتمال وقوع همان 50 در 50 است.روشي مورد اطمينان براي اينكه پيش بيني شود كه سيلاب بعدي چه زماني بوقوع مي پيوندد و ابعاد آن در چه مقياسي است وجود ندارد

چه ميزان ريسك قابل قبول است؟
 

احتمال وقوع سيلاب تقريبا در تمامي نواحي بسته به شرايط موجود دارد. واضح است كه در برخي مناطق احتمال سيلاب بزرگتر از ديگر مناطق است. براي اهداف عملي, ريسك قابل قبول بستگي به مورد خاص دارد. براي مثال آبگرفتگي يك پارك, مزرعه يا زمين گلف هر 10 سال يكبار قابل قبول است ولي در مورد مدارس و بيمارستانها كه خطر جاني بيشتري وجود دارد, ريسك 1 در 500 سال انتخاب مي شود. بقيه موارد در ميان اين دو حد نهايي (1 در 10 سال تا 1 در 500 سال) قرار مي گيرند.. ريسك مجاز بسته به سرمايه گذاري هاي انجام شده, ريسك خطرات جاني, دسترسي به مناطق امن در صورت وقوع سيلاب و ديگر عوامل دارد. حتي با در نظر گرفتن كليه عوامل جواب سر راست و مشخصي وجود ندارد.

مهار سیلابها
 

روشهای اصلی مهار سیلاب از زمانهای دور بکار گرفته می شوند. اینها شامل احیای جنگلها, احداث سیل بندها , سدها, مخازن و کانالهای سیلاب بر می باشند. در زمانهای دور در کشور چین در کناره های رودخانه زرد سیل بندهای طویلی احداث گردید. تصور سازندگان این سیل بندها این بود که با محدود کردن رودخانه, احداث سیل بندها موجب افزایش سرعت و فرسایش و عمیق تر شدن بستر می شوند و در نتیجه گذردهی رودخانه افزایش می یابد. بر خلاف تصور اولیه, احداث سیل بندها موجب بالا آمدن بستر رودخانه گردید و بجای آن در گستره وسیعی رسوب گذاری شود این امر در محدوده سیل بندها صورت می گرفت. با بالا آمدن بستر رودخانه اجبارا ارتفاع سیل بندها نیز افزایش یافت و پس از 4000 سال بستر رودخانه در برخی نقاط به حداکثر 21 متر بالاتر از دشتهای اطراف رسید. در سال 1887, یکی از بدترین سیلابهای تاریخ در این رودخانه بوقوع پیوست و یک میلیون نفر در اثر این سیلاب کشته شدند. سیل بندهایی که در قرون وسطی در رودخانه های پو, دانوب, راین, رون و ولگا احداث شده اند در قرن بیستم با برنامه احیای جنگلها واحداث مخازن تقویت شده اند.
دررودخانه می سی سی پی لایروبی های منظم برای حفظ عمق رودخانه هزینه های هنگفتی به همراه داشته است. سیلابهای این رودخانه بخصوص در سال 1993 نشان داد که سیل بندها به تنهایی حفاظت کافی را فراهم نمی کنند و روشهای دیگر مدیریت سیلاب مورد نیاز می باشند. سازه های کنترل سیلاب در جریان سیلاب 1993 نتوانسته سیلاب را مهار کنند و 1 میلیون هکتار زمین دچار آبگرفتگی گردید و خسارات وارده بیش از 10 میلیارد دلار برآورد می شود. بیشترین تراز سیلاب در سال 1993 در رودخانه میسوری به 15 متر بلندتر از کناره های رودخانه رسید.
یکی از روشهای موثر مدیریت سیلاب, احداث سیستم سدهای زنجیره ای بالادست حوزه میباشد. سیلابها در این سدها ذخیره شده و بتدریج در فصل های خشک رها می شوند. تجارب جهانی استفاده از این سدها, عملی بودن مدیریت کارآی سیلاب را بوسیله مخازن سدها مورد تایید قرار می دهند.
در شرایط عادی, بهره برداری از این سدها با هدف تولید انرژی و ذخیره آب صورت می گیرد. در جریان سیلابها سدهایی که به سرشاخه ها نزدیک می باشند, سیلابها را ذخیره می کنند. در همین حال سدهای پایین دست به آرامی تخلیه می شوند. سپس سیلابها به سدهای پایین تر انتقال می یابند و در نهایت به رودخانه اصلی که گذردهی آن با اصلاح مسیر بهبود یافته است تخلیه می شوند.
یکی از پروژه های بزرگ مهار سیلاب پروژه دلتا در هلند می باشد. این پروژه از سال 1958 تا سال 1985 احداث گردید. این پروژه شامل سدهای عظیمی است که جزیره های دلتاهای روخانه راین, ماس و شیله را بهم متصل می کنند. دریچه های سد طوفان 9 کیلومتری تنها زمانیکه سیلاب پیش بینی شود بسته می شوند. در غیر اینصورت مد دریا آزادانه از سد طوفان عبور می کند. یک پروژه مشابه در مقیاس کوچکتر بر روی رودخانه تایمز در فاصله کوتاهی از لندن در سال 1983 احداث گردید.
در طی قرون متمادی، انسان با قطع درختان و نابود کردن پوشش گیاهی خاک, موجب افزایش پتانسیل سیلاب و فرسایش خاک گردیده است. کشت اراضی, قابلیت خاک را در جذب آب کاهش می دهد و موجب افزایش رواناب می گردد. اراضی وسیعی در بالادست رودخانه ها در اثر کشاورزی وفرسایش خاک حاصله دچار تخریب گردیده است. مدیریت سیلاب در این مناطق در جهت احیای پوشش گیاهی و حفظ خاک مانند تغییر الگوی کشاورزی و شخم زدن در جهت خطوط تراز متمرکز گردیده است.
روش دیگر مدیریت سیلاب, احداث کانالهای سیل بر در پایین دست رودخانه به منظور انحراف سیلاب می باشد. رودخانه در برخی نقاط عریض تر می نمایند و سیلاب می تواند در سیلابدشت جاری شود. انحراف سیلاب به مناطق محدود شده نیز می تواند خسارات را در دیگر نقاط کاهش دهد. مصریها هزاران سال است از سیلابها برای افزایش حاصلخیزی اراضی کشاورزی استفاده کرده اند. زیرا رسوباتی که بر روی اراضی ته نشین می شود موجب غنی شدن خاک می شود.

قوانین مهار سیلاب
 

در آمریکا در اواخر قرن نوزدهم میلادی, دولت به منظور مهار سیلاب, سیل بندهای زیادی را بر روی رودخانه می سی سی پی احداث نمود.
زمانیکه تحقیقات علمی در مورد عوامل وقوع و تشدید سیلاب نشان داد که احداث سیلاب بندها بعنوان یک روش مهار سیلاب کافی نیست, اولین گامها به منظور احیای جنگلها و حفظ خاک برداشته شد. در سال 1935, اداره حفظ خاک توسط کنگره تاسیس گردید. در دهه 1930, جنگلهای ملی زیادی در راستای برنامه حفظ خاک ایجاد گردید.

پیش بینی سیل
 

هدف از پیش بینی سیل برآورد دبی جریان و سطح سیلابی است که در یک دوره بازگشت مشخص (مثلا در یک دوره 25 ، 50 یا 100 ساله) احتمال وقوع آن وجود دارد. نتایج این پیش بینی که سیلاب طراحی نام دارد، به عنوان مبنایی برای انتخاب روشهای مقابله با سیل مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیلاب طراحی معمولا بر مبنای هزینه لازم برای کنترل آن و میزان ریسک و خطری که تخریب سیستم کنترل سیلاب پیشنهادی برای جان انسانها دارد، انتخاب می‌شود.
در مواردی که گسیختگی سازه آبی منجر به از دست رفتن جان انسانها و اموال زیادی بشود، طراحی بر مبنای سیلابها با احتمال رخداد کمتر و دوره بازگشت طولانی تر ، مثلا سیلاب 1000 ساله و حتی بیشتر ، انجام می‌شود. سطح گسترش و ارتفاع این سیلابها بیش از سیلابهایی است که از احتمال رخداد بیشتری برخور دارند. پیش بینی سیلاب طراحی به دو صورت تحلیلی و زمین شناسی انجام می‌شود که اغلب مکمل یکدیگرند.
عواملی که برای پیش بینی تحلیلی سیلاب مورد توجه قرار می‌گیرند شامل موارد زیر است.
1- بررسی توپوگرافی بخشی از حوضه آبریز که جریان آب را به منطقه مورد مطالعه تامین می‌کند.
2- تعیین نوع پوشش سطح زمین (سنگ ، خاک ، گیاهان) ، جهت تخمین نسبت آب جاری شده به آب نفوذی و تبخیرشده.
3- تعیین بزرگترین رگبار و بارندگی محتمل با توجه به داده‌های موجود.
4- توجه به فصل ، زیرا شرایطی مثل اشباع بودن زمین از آب یا پوشیده بودن سطح آن از برف تاثیر مستقیمی بر جریان سطحی آب دارند.
5- تعیین ظرفیت ذخیره بستر اصلی رود و دشت سیلابی اطراف آن ، تغییرات احتمالی در ظرفیت ذخیره بخشهای پائین رود در آینده نیز مورد توجه قرار گیرد

محاسبه حداکثر سیل محتمل
 

بطور کلی محاسبه حداکثر سیل محتمل محتاج برآورد پتانسیل بارش و مقدار و نحوه توزیع بارش در داخل حوضه آبریز است. مقدار آبدهی یا سطح آب رودخانه بر حسب زمان ، معمولا توسط منحنیهای خاصی به نام هیدروگراف نشان می‌دهند. به این منظور اغلب از هیدروگراف واحد استفاده می‌شود. مقدار آبدهی رود در یک مدت زمان مشخص از روی هیدروگراف قابل محاسبه است.
به منظور پیش بینی سیل معمولا مقادیر محاسبه شده برای جریان به تراز (ارتفاع) آب تبدیل می‌شود. مبنای پیش بینیهای زمین شناسی شامل تعیین مرزهای دشت سیلابی توسط تصاویر فضایی و عکسهای هوایی ، جهت تعیین پراکندگی آبرفتها و خاکهای جدید (کواترنر) در دره و شناسایی اشکالی که به وقوع سیل مربوط می‌شوند، ازجمله پادگانه‌ها ، گودالها و مانند آن است، می‌باشد.
این بررسیها زمان دقیق وقوع یک سیل در گذشته را مشخص نمی‌سازد. بلکه ضمن تاثیر وقوع آن در زمانهای جدید زمین شناسی احتمال رخداد مجدد آن را گوشزد می‌کند. نتایج بررسیهای زمین شناسی مخصوصا در جاهایی که رکود طولانی از وضعیت آب و هوایی وجود ندارد، می‌تواند از روش تحلیلی دقیق تر باشد.

اهمیت پیش بینی وقوع سیل و نتيجه گيري
 

اطلاع از چگونگی جریان ، حجم ، شدت ، مدت ، مکان و بالاخره زمان وقوع سیلها اهمیت ویژه‌ای در طراحی و نگهداری سازه‌های مهندسی ، مخصوصا تاسیسات آبی و همچنین پیش بینی خطرات و زیانهای احتمالی ناشی از سیل دارد. به دلیل شرایط آب و هوایی کشورمان سیلابها ، چه از نوع بهاره و ناشی از ذوب برف باشند و چه از نوع ناگهانی ناشی از رگبار ، بخش عمده‌ای از جریان سطحی اغلب رودهای حوضه مرکزی را تشکیل می‌دهد.
اندازه گیری دبی رودها در کشور ما از 40 سال پیش و ابتدا از رودخانه‌های اطراف تهران آغاز شد. شبکه ایستگاههای اندازه گیری سطح آب و مقدار جریان رودهای کشور (شبکه هیدرومتری) ، در حال حاضر دارای 870 ایستگاه است که بخشی از آن فعال است. شبکه آب شناسی کشور شامل ایستگاههای اندازه گیری آب ، تبخیر ، باران ، برف و آزمایشگاههای تعیین کیفیت آب و رسوب زیر نظر دفتر بررسیهای منابع آب وزارت نیرو اداره می‌شود .

ارسال توسط کاربر محترم سایت : zamin_shenas