پهنه بندی سیل و تعیین حریم رودخانه ها

با توجه به نیاز انسان به آب اکثر تمدن های بشری در کنار آب و رودخانه ها پدید آمدند. با توسعه شهرنشینی و اجرای طرح های عمرانی و دور شدن انسان ها از رودخانه ها، انسان با برداشت بی رویه شن و ماسه از بستر رودخانه، خانه و شهرک سازی در حریم و بستر رودخانه، احداث سازه های تقاطعی و غیره اقدام به تعرض  به رودخانه و بر هم زدن رژیم متعادل و پایدار آن نمود. رودخانه ها مانند موجودات زنده ای هستند که در مقابل این تعارض اقدام متقابل نموده و لذا رژیم هیدرولیکی آن در یک روند برای رسیدن به تعادل مجدد قرار می گیرد. 

مهندسی رودخانه علمی است که این اعمال اندر کنشی را به طور سیستماتیک هماهنگ و هدایت خواهد نمود و به عبارتی دیگر مهندسی رودخانه شامل تمام مراحل  برنامه ریزی،  طراحی، اجرا و بهره برداری از عملیات مختلفی است که به منظور بهبود وضعیت رودخانه در جهت استفاده بهتر از آن اعمال می گردد. اغلب سیستم های رودخانه ای تحت تاثیر متغیرهای خارجی از جمله تغییرات زمین شناسی، اقلیمی و انسانی دچار آشفتگی می شوند. الگو ها و میزان تعدیل های رودخانه ای و یا تغییر پذیری آن ها، ماهیت رویدادهای آشفتگی را نشان می دهند. این آشفتگی مانند یک سیل فصلی می تواند پدیده ای دوره ای با وقوع کم، شدت زیاد و کوتاه مدت باشد و اثر موضعی بر رودخانه بر جای گذارد.

سیل یکی از بلایایی است که هر ساله موجب خسارات و آسیب های جدی به محیط زیست و زیرساخت ها می گردد. مدیریت سیلاب از اقدامات اساسی در برنامه ریزی منابع آب است که برای کمینه کردن خسارات بالقوه و رسیدن به توسعه پایدار جوامع به کار می رود. به منظور مدیریت سیلاب دو نوع اقدام انجام می گردد که شامل اقدامات سازه ای و غیرسازه ای است.

تجربه های به دست آمده از سیل های تاریخی نشان می دهد که اقدامات سازه ای به تنهایی برای بازرسی و مدیریت سیلاب کافی نبوده و باید روش های غیر سازه ای نیز همزمان و به طور مکمل در کنار روش های سازه ای به کار گرفته شود. از جمله اقدامات غیرسازه ای و پر اهمیت در بحث مدیریت سیل، پهنه بندی سیل در رودخانه ها و مسیل ها در دوره بازگشت های مختلف و شناسایی مناطق در معرض وقوع سیل می باشد. متاسفانه تهیه نقشه های احتمال خطر در بسیاری از کشورها به علت عدم دسترسی به داده های هیدرولوژیکی کافی، داده های تاریخی و تخمین ناهمواری ها و شرایط مرزی و توپوگرافی وجود ندارد. در شکل زیر نوعی از نقشه های احتمال خطر سیلاب را مشاهده می کنید.

کاربردهای نقشه های پهنه بندی سیل در اقدامات مقابله با سیل

– تدوین طرح مقابله اضطراری با سیل

– مشخص کردن اراضی سیل گیر در سامانه های هشدار سیلاب

– کمک رسانی و تخلیه مناطق در خطر سیلاب

– تعیین نرخ بیمه سیلاب با پهنه بندی با خطرهای متفاوت

– تحلیل اقتصادی طرح های مهار سیلاب

که این کاربردها تهیه نقشه های پهنه بندی سیلاب را ضروری می سازند. نگرش قانونی هر کشور به بستر و حریم رودخانه ها با کشور دیگر متفاوت است. در اکثر کشورهای جهان دوره بازگشت ۱۰۰ سال را مبنای سیل قرار داده ­اند و یا در حال افزایش دوره بازگشت ها به ۱۰۰ سال هستند در حالی که تجمیع جریان سیل ۲۵ ساله از هر دو کناره و به سمت داخل، معیار تعیین حد بستر رودخانه ها در ایران است. به این ترتیب بستر رودخانه که محل عبور سیلاب با دوره بازگشت ۲۵ سال است، خالی از هرگونه ساخت و ساز باقی مانده و خسارات ناشی از سیلاب روی تاسیسات احداثی کاهش می یابد.

اطلاعات لازم جهت تهیه نقشه های پهنه بندی سیلاب

– نقشه های توپوگرافی

– نقشه های رقومی

– آمار و اطلاعات هواشناسی

– آمار و اطلاعات آب سنجی و سیلاب

– نقشه های زمین شناسی

– آمار جمعیتی

– آمار خسارات سیلاب

– نقشه ها و گزارش های تعیین بستر و حریم و…

تجربه های جهانی کاربرد پهنه بندی سیل و تعیین حریم رودخانه

در کشورهای غربی و دارای اقتصاد آزاد، مالکیت منابع و عرصه های طبیعی مانند مالکیت بستر رودخانه ها نفی نشده است ولی نوع کاربری این اراضی محدود گردیده است. در کشورهای آمریکا و استرالیا به جای تعریف حد بستر و حریم به تعریف سیل ­راه و حاشیه سیلاب می پردازند. در ایالات متحده آمریکا افزایش تراز سیل مبنا به اندازه ۳۳ سانتی­متر درون بستر بر اثر تجمیع جریان را به عنوان تصمیم ملی اتخاذ کرده ­اند. در کشور استرالیا برای تعیین سیل ­راه از شاخص متفاوتی نسبت به آمریکا استفاده می­ شود که این شاخص حاصل ضرب سرعت جریان در عمق جریان می باشد و در پهنه های سیل گیری که این شاخص کمتر از ۱ باشد، سیل­ راه محسوب نمی شود و نوع کاربری و ارتفاع ساختمان ها در دستور راهنمای مدیریت سیلاب بیان شده است. در کشور کانادا دشت سیلابی را زمین هایی معرفی کرده اند که طی سیلاب به زیر آب می روند و دشت سیلابی را به دو بخش سیل­راه و حاشیه سیلاب تقسیم بندی می ­کنند.

در کشورهای آسیایی مانند ژاپن، چین و ویتنام نیز از پهنه بندی سیل و تعیین سیل­ راه به عنوان یکی از روش های غیرسازه ای کاهش خسارات سیل استفاده می­ گردد. در مواردی که دشت سیلابی قبلا توسعه نیافته و تغییر کاربری اراضی امکان پذیر باشد، برای تعیین کاربری از پهنه ­بندی سیل استفاده می شود.

مدل سازی جهت پهنه بندی سیلاب

استفاده از مدل سازی هیدرولیکی جهت تعیین مناطق پرخطر یکی از راه های موثر و نوین می باشد. در مبحث پهنه‌بندی سیلاب، شبیه‌سازی مناسب تراز سطح آب و پهنه سیل از اهمیت بسیار زیادی به ویژه در برآورد میزان خسارات برخوردار می‌باشد. شبیه‌سازی مناسب پارامترهای مذکور وابسته به عوامل مختلفی همچون: نوع مدل عددی مورد استفاده (یک بعدی، دو بعدی و حتی سه بعدی)، کیفیت و مقیاس نقشه‌های توپوگرافی، نحوه برآورد ضرایب زبری بستر و سیلاب‌دشت‌های رودخانه، شرایط مرزی مدل عددی و . . .وابسته می‌باشد. به منظور پهنه­بندی سیلاب مدل های عددی متعددی توسط موسسات تحقیقات دنیا ارائه شده است که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند.

مدل هیدرولیکی HEC-RAS از پرکاربردترین مدل های هیدرولیکی جهت برآورد پهنه­بندی سیلاب متناسب با دبی با دوره بازگشت های مختلف است که توسط اداره مهندسی ارتش آمریکا توسعه یافت. این مدل علاوه ‌بر شبیه‌ سازی جریان، توانایی مدل سازی انتقال رسوب، کیفیت آب و همچنین شبیه ‌سازی جریان غیرماندگار را نیز دارد. اتصال مدل HEC-RAS به نرم افزارهایی همچون GIS جهت دریافت مدل های هندسی و خصوصیات هیدرولیکی از جمله ویژگی های خاص این مدل است. جهت استخراج خودکار مقاطع عرضی از روی مدل‌های رقومی ارتفاع (DEM) در محیط GIS، الحاقیه‌ای به نام HEC-GeoRAS وجود دارد که در کمترین زمان ممکن مدل هندسی مورد نیاز مدل هیدرولیکی HEC-RAS را ایجاد می کند.

همچنین استفاده از این مدل ها این توانایی را دارد که تاثیرات ناشی از شکست سد در پایین دست آن را شبیه سازی نموده و به عنوان ابزاری قدرتمند در امر تصمیم گیری برای شرایط بحرانی، در اختیار مدیران مربوطه قرار گیرد. بنابراین با توجه به مباحث مطرح شده پیش­بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه مقابل سیلاب های احتمالی جهت کاهش خسارت وارده به مزارع و شهرها یا تاسیسات در حال ساخت در اطراف رودخانه از اهمیت ویژه­ای برخوردار می باشد که با توجه به این مسائل بسیاری از خسارات جانی و مالی که هر ساله به مردم مناطق سیل­خیز وارد می گردد، کاهش می یابد.