اصلاح گستره های سیل گیر (بررسی سد شهید یعقوبی)

علم جوان و نوپای مهندسی رودخانه ،از ترکیب تخصصهای چند از جمله تلفیق دو علم هیدرولیک و هیدرولوژی ،به بحث و بررسی حرکت موج سیل در مجرای رودخانه می پردازد.با بررسی حرکت موج سیل و با در دست داشتن اطلاعاتی از سیل در بالا دست می توان زمان وقوع حداکثر سیل لحظه ای و مقدار آن را در ایستگاه پایین دست مسیر رودخانه به دست آورد.
جهت پیشگیری از خسارات حاصل از وقوع سیلاب رودخانه، می بایست با به کار گیری روشهای مناسب ، میزان وقوع سیلهای احتمالی را برآورد کرد و با اعمال روشها و شیوه های فنی و اقتصادی اثرات تخریب آن را کنترل نمود.
مقدمه:

رودخانه ها همواره از گذشته های دور مورد توجه جوامع انسانی بوده اند بطوریکه رودخانه ها نه تنها در سیمای کلی سطح زمین نقش دارند، بلکه شکل زیستن انسان در کره زمین را تعیین می کنند که تشکیل تمدنهای بزرگ و کهن در کناره رودخانه ها از آن جمله است.رودخانه ها تحت تاثیر عوامل طبیعی و یا دخالتهای انسانی دچار فرسایش یا کف کنی و نیز فرسایش کناره ای و جابجایی های عرضی می گردند.تداوم رفتارهای فرسایشی رودخانه ها هر ساله موجب تخریب اراضی کشاورزی، تاسیسات ساحلی، پلها و اماکن عمومی حاشیه اینها می شود.رشد روز افزون جمعیت ، ضرورت بهره برداری بیشتر از منابع رودخانه و مسیلها را ایجاب نموده است.از دیدگاه کشاورزان حاشیه رودخانه ها، دو مسئله حائز اهمیت است:اولا استفاده از این منابع آبی برای توسعه کشاورزی و برطرف کردن نیازهای آبی خود و ثانیا حفاظت و بازیافت اراضی کشاورزی موجود در حتی در صورت فراهم شدن شرایط، اقدام به بازیافت اراضی از بستر رودخانه نمایند.اراضی حاشیه رودخانه کامه ، از نظر کشاورزی بسیار مستعد و حاصلخیز می باشند بطوریکه استفاده از آب آن چه بصورت گرفتن مستقیم آب از رودخانه و یا با حفر چاه دستی سبب بوجود آمدن اراضی آبی بسیار ارزشمندی در حاشیه رودخانه شده که حفظ این اراضی از خطر تخریب و فرسایش آن توسط رودخانه، همواره از مشکلات اساسی کشاورزان بوده است.لذا با توجه به این مسائل ستاد اجرایی طرح آبخیزداری حوزه سد شهید یعقوبی و مدیریت آبخیزداری استان خراسان رضوی با هدف ساماندهی وضعیت رودخانه و جلوگیری از تخریب و فرسایش اراضی زراعی اطراف رودخانه اقدام به اجرای طرح ساماندهی مسیر رودخانه کامه نموده است.هدف این تحقیق و مطالعه در واقع بررسی عملکرد و پایداری سازه های مهندسی رودخانه ای احداث شده در این طرح می باشد.در این راستا از سال 1375 تاکنون مدیریت آبخیزداری استان ، به منظور ساماندهی مسیر اصلی رودخانه نسبت به احداث تعدادی سازه اپی (Epi)، دیواره ساحلی ، کف بندواسکله ریزی نموده و در آبراهه های فرعی نسبت به احداث بندهای خشکه چین، بندهای گابیونی، بندهای چپری ، بندهای خاکی و بندهای بتونی نموده است.این مقاله بر گرفته از نتایج طرح تحقیقاتی خاتمه یافته تحت عنوان ارزیابی فنی عملکرد عملیات آبخیزداری اجرا شده در حوزه آبخیز سد شهید یعقوبی می باشد.در این مقاله نسبت به بررسی فنی سازه های مهندسی بکار رفته در ساماندهی رودخانه کامه و همچنین بررسی فنی سازه های بکار گرفته شده در آبراهه های فرعی به منظور کاهش فرسایش و رسوب حوزه ، اقدام گردیده است.



موقعیت جغرافیایی حوضه آبخیز کامه :

حوزه آبخیز شهید یعقوبی در محدوده از 15 کیلومتری شمال شهرستان تربت حیدریه شروع و به طرف شرق گسترش یافته و مکان خروجی آن منتهی به سد شهید یعقوبی در 36 کیلومتری شرق شهرستان تربت حیدریه است. این حوزه به وسعت 213900 هکتار، بخشی از حوزه آبریز کویر نمک محسوب می گردد که در طول جغرافیایی ׳ 15 º59 تا º 60 و عرض جغرافیاییº 35 تا ׳ 30 º 35 واقع شده است. همزمان با شروع فعالیتهای احداث ساختمان سد، کار تهیه و اجرای طرحهای آبخیزداری در حوزه مذکور در دستور کار مدیریت آبخیزداری استان خراسان قرار گرفت و اقداماتی جهت مهار رسوب در منطقه برداشته شد. مطالعات توجیهی در مقیاس 1:50000 و در سطح 72545 هکتار و مطالعات اجرایی در مقیاس 1:20000 در سه حوزه کامه، قلعه نو، و ساق با مساحت 18930 هکتار در طی سالهای 1372 تا 1374 به انجام رسید و از همان سال فعالیتهای اجرایی آغاز شد.

حوزه کامه دارای 4 پارسل به نام های کامه بالا، کامه پایین، بکاول، و تروسگ می باشد.





مواد و روشها:

بطور خلاصه مراحل انجام و مواد مورد استفاده در این تحقیق بشرح زیر است:

1- انجام مطالعات کتابخانه ای و جمع آوری کلیه اطلاعات موجود در این زمینه و سوابق طراحی و اجرایی طرح آبخیزداری و طرحهای ساماندهی رودخانه.

2-جمع آوری آمار و اطلاعات مربوط به وضعیت اقلیم منطقه و پردازش و سامان دهی آنها.

3-فراهم کردن نقشه های مورد نیاز شامل:نقشه های پایه، زمین شناسی ، پوشش گیاهی، خاکشناسی، کاربری اراضی، موقعیت عملیات مکانیکی پیشنهادی و...

4-انجام مطالعات صحرایی و متره برآورد وارزیابی عملیات آبخیزداری اجرا شده در منطقه.

5- تکمیل پرسش نامه های مربوط به عملیات اجرا شده و پیشنهادی.

6-پردازش و سازماندهی داده های جمع آوری شده و تشکیل بانک اطلاعاتی (Database).

7-تلفیق داده ها و اطلاعات جمع آوری شده و انجام تجزیه و تحلیلها نهایی و استخراج نتایج تحقیق.



موقعیت و انواع سازه های احداث:

در مطالعات مصوب آبخیزداری حوزه چندین زیرپروژه به منظور مبارزه مستقیم با فرسایش پیشنهاد شده است. سدهای سبک فلزی، سدهای توری سنگی ( گابیون )، اپی و دیواره حائل زیرپروژه‌های مکانیکی پیشنهادی بوده و احداث بانکت‌های منقطع زیگزاگی و کشت درخت بادام در آنها زیرپروژه بیومکانیکی پیشنهادی می‌باشند.

در طرح آبخیزداری اجرایی حوزه چندین زیرپروژه به منظور مبارزه مستقیم با فرسایش اجرا شده است. این عملیات به شرح ذیل می‌باشند:

- زیرپروژه سدهای توری سنگی (گابیونی):

در حوزه كامه ، تعداد 18 عدد سد گابیونی با حجم كل 5/1602 متر مكعب طی سالهای 1375 تا 1378 احداث گردیده است. با توجه به پر شدن اغلب این سازه ها توسط اهالی نسبت به غرس نهال بادام در پشت این سازه ها اقدام گردیده است. . اعتبار پیش‌بینی شده برای احداث هر سد توری سنگی بطور متوسط میزان 300000 ریال اعتبار پیش‌بینی شده است.

- زیرپروژه دیواره حائل

با توجه به تخریب اراضی حاشیه رودخانه کامه در روستای بکاول وهمچنین در اراضی حاشیه رودخانه روستای تروسگ در طرح مطالعات آبخیزداری منطقه احداث دیواره حائل و كف بند به حجم 6500 متر مكعب به منظور حفاظت اراضی کشاورزی واقع در اطراف رودخانه اصلی و آبراهه های بزرگ منطقه پیشنهاد شده است. اعتبار پیش‌بینی شده برای احداث هر متر دیواره طولی بطور متوسط 875 ریال اعتبار پیش‌بینی شده است.

- زیرپروژه بندهای خاكی

- تعداد 5 عدد بند خاكی با حجم 49225 متر مكعب در آبراهه های فرعی این حوزه احداث گردیده است.هدف از اجرای این بندها جمع آوری رواناب و تغذیه سفره آب زیر زمینی و افزایش آبدهی قنوات منطقه می باشد.

- زیرپروژه بندهای چپری

سدهای چپری ، بندهایی هستند كه با استفاده از مصالح چوب و سر شاخه درختان و تور وخاشاك و پوشال بصورت دیواره قوسی و یا مستقیم در آبراهه های با فرسایش شدید و بسترهای لومی ساخته می شوند. تعداد دوازده عدد سد چپری با حجم بالغ بر 1900 متر مربع در حوزه كامه احداث گردیده است.

- زیرپروژه بانكت بندی

در حوزه كامه در 5 منطقه مختلف به میزان 8047 متر عملیات احداث بانكت اجرا گردیده است.

هدف از اجرای این بندها جمع آوری رواناب و تغذیه سفره آب زیر زمینی و افزایش آبدهی قنوات منطقه می باشد.

- زیرپروژه سد خشکه چین

- در آبراهه های فرعی و اصلی حوزه كامه تعداد 127 عدد سد خشكه چین با حجمی بالغ بر 45/7095 متر مكعب احداث شده است. طبق مطالعات تفضیلی-اجرایی می بایستی تعداد 105 عدد سد خشكه چین به حجم 6700 متر مكعب در آبراهه های اصلی و فرعی حوزه كامه احداث گردد .

- زیر پروژه سنگ ریزی و اسكله ریزی

- تعداد 5 مورد با حجم بالغ بر 875 متر مكعب در حوزه اجرا گردیده است. به منظورحفاظت از سواحل رودخانه و اراضی كشاورزی ، نسبت به سنگ ریزی و اسكله ریزی این نواحی اقدام می گردد .در مجموع 3750 متر مكعب پیشنهاد گردیده است.

جدول شماره 1: مقایسه حجم عملیات فنی و مكانیكی پیش بینی شده در طرح مطالعات با طرح آبخیزداری اجرا شده

نوع عملیات

دیواره حائل

سد چپری

بندخاكی

اسکله ریزی

سدتوری سنگی

خشكه چین

بانكت بندی

مترمکعب

عدد

مترمکعب

عدد

مترمکعب

مترمکعب

هکتار

پیش بینی شده

6500

4

23000

3750

810

2500

97

اجرا شده

15800

12

49225

875

5/1602

45/7045

205

میزان تفاوت

300-

8-

26225-

+2875

-5/792

4545-

108-

درصد تفاوت

143%

200%

114%

76%

98%

181%

111%

نتایج:

بر اساس تلفیق نتایج حاصل از بررسی عملیات فنی و مكانیكی بین مقایسه نتایج و مرحله اقدامات دفتری (حجم عملیات پیش بینی شده با مرحله تفضیلی – اجرایی ) روند و دقت انجام مطالعات در حوزه بخصوص در مرحله تفصیلی-اجرایی بشرح زیر می باشد:

ارزیابی نتایج در مرحله اقدامات دفتری عملیات فنی، مكانیكی و پارامترهای بیولوژیكی نشان میدهد كه بین عملیات پیش بینی شده و اجرا درآمده اختلاف معنی داری وجود دارد . چنانكه در جدول شماره 1 ملاحظه می گردد، در بانكت بندی 111 درصد ، خشكه چین 181 درصد ، سدهای توری سنگی (گابیونی ) 98 درصد، سد چپری 200 درصد، دیواره حائل 143 درصد و اسكله ریزی 76 درصد تفاوت را می توان مشاهده نمود.

با توجه به چك لیست اطلاعات حاصل از جداول ضمیمه عملیات پیش بینی شده، و عملیات اجرا شده طرح آبخیزداری حوزه کامه، بعضی از سازه های بكار رفته در اجرای طرح مانند سازه های خشكه چین، در محل مناسب احداث نشده كه این امر باعث تخریب تعدادی از سازه ها شده است، همچنین از لحاظ تعداد سازه ها، حجم عملیات، تیپ كاری، و وسعت عملیات، بعضا. عملیات بیولوژیكی ومكانیكی مطابق با پیش بینی نبوده است.

درصد تطابق پارامترهای مورد نظر در طرح های آبخیزداری و رابطه آن با هر یك از اقدامات اجرایی جهت تعیین كارآیی پارامترهای فنی و مهندسی سازه های اجرا شده و پیش بینی شده در جدول شماره 2 آورده شده است.

طبق جدول فوق ونتایج بدست آمده هدف 7/69 درصد، عمر مفید 7/64 درصد و كارآیی 7/56 درصد تعیین گردیده و در نتیجه عملكرد این عملیات در حوزه كامه مثبت ارزیابی می گردد.

بنابراین با توجه به جمع بندی کلی از آمار و اطلاعات موجود ، به این نتیجه می رسیم که عملیات آبخیزداری حوزه در بالادست با احداث سازه های مکانیکی از قبیل خشکه چین، بندهای گابیونی، بندخای خاکی، و... در مهار سیل و تثبیت رسوب و کاهش فرسایش حوزه کامه بسیار موفق عمل نموده است.و عملیات تثبیت کناره های رودخانه کامه ، از قبیل اپی، دیواره، سنگ ریزی و اسکله ریزی ، و احداث کف بند در مسیر رودخانه نیز در تثبیت کناره های رودخانه و کاهش فرسایش بالارونده و کاهش میزان سیل در مسیر رودخانه موفق عمل نموده است.








جدول شماره2 : مقایسه نسبی پارامترهای فنی و مهندسی اجرا شده در تطابق با طرح مطالعات آبخیزداری

عملكرد نسبی در عرصه

كارآیی

عمر مفید

هدف

عمر مفید

(سال)

حجم عملیات

نوع عملیات

شماره

مثبت

55

72

77

10-8

5/1602

(مترمكعب)

سدهای توری سنگی

1

مثبت

60

80

60

10-7

49225

(متر مكعب)

سد خاكی

2

مثبت

50

58

75

4-3

12 عدد

سد چپری

3

مثبت

80

60

80

8-6

8047

(متر مكعب)

بانكت بندی

4

مثبت

55

58

66

8-7

45/7095

(متر مكعب)

سد خشكه چین

5

مثبت

40

60

60

5

875

(متر مكعب)

سنگ ریزی و اسكله ریزی

6

مثبت

7/56

7/64

7/69

میانگین

منبع: پایگاه اساتید و دانشجویان مهندسی عمران - civilica.ir