کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی در پهنه بندی سیلاب ناشی از شکست سد در مناطق شهری مطالعه موردی: سد شهرچای ارومیه

با توجه به خسارات بسیار زیاد ناشی از شکست سد، بخصوص سدهایی که در نزدیکی شهرهای بزرگ احداث می¬شوند، لازم است که همزمان با مطالعه و طراحی بخشهای مختلف سد پدیده شکست نیز در نظر گرفته شود. برای این کار می-بایستی هیدروگراف خروجی ناشی از شکست سد با توجه به ابعاد شکست مشخص گشته و سپس بر اساس توپوگرافی و مورفولوژی پایین دست روندیابی سیل مشخص و پهنه سیلاب ناشی از شکست سد تعیین گردد. این مهم با تلفیق مدلهای هیدرولیکی و سیستم اطلاعات جغرافیایی حاصل می¬گردد. در این تحقیق شکست سد شهرچای بر روی رودخانه شهرچای ارومیه که در 12 کیلومتری جنوب غربی شهر ارومیه واقع گردیده، مورد بررسی قرار می¬گیرد. با استفاده از برنامهhec-geo ras در محیط arcgis داده¬های هندسی رودخانه و مخزن سد شهرچای جهت مدلسازی سیلاب، استخراج ¬گردید. از برنامه hec-ras 4.1 برای آنالیز شکست، به منظور تعیین ابعاد رخنه به وجود آمده در سد و گسترش آن در طول زمان، همچنین روند یابی سیلاب ناشی از شکست سد بر اساس داده¬های هندسی آماده شده، استفاده شد. نتایج حاصله نشان داد که روستای بند که در 12 کیلومتری پایاب سد شهرچای واقع گردیده است، در اثر شکست سد بطور کامل در پهنه سیلاب قرار می¬گیرد. زمان رسیدن امواج به منطقه بند 120 دقیقه پس از شروع شکست سد و زمان رسیدن این امواج به شهر ارومیه 140 دقیقه بدست آمده است. سرزمین پهناور ایران در منطقه¬ای خشک و نیمه خشک قرار گرفته و توزیع ناموزون جریانهای سطحی محدودیت¬های عمده¬ای را در امر استفاده بهینه از آب، این عنصر حیاتی به وجود آورده است. بعلاوه قسمت اعظم این جریانها قبل از اینکه مورد استفاده قرار گیرند، از دسترس خارج شده و بسوی دریا سرازیر می¬گردند. از آنجایی که تامین آب همواره نیاز اساسی بشر برای استفاده¬های کشاورزی، صنعتی و آب شرب شهرها بوده است، لذا مهار سیلابها و آبهای جاری از طریق احداث سد، از کارهای اساسی و زیربنایی محسوب می¬شود و برای نیل به خودکفایی اقتصادی از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. این امر در کشور ما با توجه به اهمیت مساله و لزوم دستیابی به توسعه پایدار، در سالهای اخیر رشد چشمگیری به خود گرفته است (حسن¬زاده، 1383). سیل حاصل از شکست سد از جمله حوادث غیرمترقبه بوده و تهیه اقداماتی در جهت مهار آن همواره مورد توجه مهندسین و محققین بوده است. با شکست یک سد آب، پهنه وسیعتری از زمینهای مجاور رودخانه در پایین دست را فرا می¬گیرد و این پهنه به عوامل متعددی از جمله نوع شکست سد، مدت زمان شکست سد، شرایط توپوگرافی پایین دست و ضریب زبری رودخانه دارد. لذا در این مناطق لازم است از احداث سازه¬ها و تاسیسات مهم دوری کرد. سیستم¬های اطلاع رسانی سریع در هنگام شکست سد می¬تواند از زیانهای این فجایع بکاهد. برای جلوگیری از این خسارت می¬بایستی در ابتدا پهنه¬ی سیل مشخص گردد تا بتوان تمهیدات لازم را اتخاذکرد. امروزه به کمک نرم¬افزارهای پیشرفته¬ای نظیر hec-ras و arc gis و با استفاده از اطلاعات مدل رقومی ارتفاعی زمین می¬توان به تجزیه و تحلیل اطلاعات و پهنه¬بندی سیل پرداخت (مصباحی، 1386). سدهای خاکی نظیر سدهای بتنی تمایل به شکت ناگهانی ندارند. باشکست یک سد خاکی شکافی ایجاد می¬شود و این شکاف با فرسایش منظم و پیوسته بزرگ شده و موجب رها شدن آب درون مخزن می¬شود. همچنین این شکاف دارای عرض و عمقی بوده که هرچه زمان ایجاد شکاف کمتر باشد حجم آب در مدت زمان کمتری رها شده و پهنه سیل گیر بیشتری بوجود خواهد آمد. بنابراین بزرگی دبی جریان وابسته به مدت زمان شکل¬گیری شکاف داشته و ممکن است از چند دقیقه تا چند ساعت بسته به ارتفاع سد، نوع مصالح بکار رفته و بزرگی جریان طول بکشد (ابارشی، 1388). افزایش روز افزون تعداد سدهای بزرگ با ابعاد عظیم، گرچه از نظر اقتصادی، اجتماعی و سیاسی برای جوامع بشری از منافع حیاتی برخوردار است ولیکن در صورت بروز حوادث ناگوار از جمله شکستگی سدها و رها شدن ناگهانی توده عظیم آب انبار شده در پشت سدها که هرگز با حدوث دبی¬های سیلابی و پیش بینی شده معمولی قابل مقایسه نمی¬باشد، در پایین دست سد می¬تواند خطرات جانی و مالی فراوانی را ایجاد نماید. از جمله این سدها می¬توان به سد تیتان در آمریکا، سد اوروس در برزیل، سد وایونت در ایتالیا، سد جون استون در پنسیلوانیا اشاره کرد. علیرغم اعمال ضریب اطمینان بالا در طراحی و ساخت سدها، احتمال خطر شکست آنها همانند سایر تاسیسات ساخت بشر منتفی نبوده بلکه تجارب عینی از بروز این گونه حوادث در طول تاریخ هیدرولیک حکایت می¬کند. اغلب شکستگی سدها را می¬توان ناشی از بروز حوادثی نظیر رگبارهای شدید و طغیان رودخانه¬ها، ناکافی بودن ظرفیت تخلیه کننده سدها، وقوع زلزله، نارسائی¬های موجود در پی، وقوع پدیده رگاب و بالاخره بمباران دانست. پیشروی امواج ناشی از جریانهای سیلابی سهمگین در دره پایین دست محل شکستگی سدها وگسترش آنها در دشتهای مجاور، خسارتهای جانی و مالی فراوانی را بدنبال دارد. بمنظور کاهش خسارتهای ناشی از شکست سدها لازم است قبل از طرح و احداث این تاسیسات عظیم، تدابیر ایمنی کافی اتخاذ گردیده و ضمن نصب علائم هشدار دهنده در محل سدها، نقشه مناطق سیل گیر پایین دست آنها تهیه گردیده و آموزش¬های لازم نیز به کاربران و ساکنین مجتمع¬های پایین دست داده شود. یکی از روشهای مدیریتی مواجهه با سیل پهنه بندی سیل می باشد. نقشه های پهنه¬بندی سیل اطلاعات ارزشمندی را در رابطه با طبیعت سیلابها و اثرات آن بر اراضی دشت سیلاب و تعیین حریم رودخانه¬ها ارائه می¬دهند. درنتیجه امکان ارسال هشدارهای مناسب در مواقع خطر سیل و تسهیل عملیات امداد و نجات فراهم می شود (ولیزاده کامران، 1386). کاربرد نقشه های پهنه بندی در مدیریت سیلاب عبارتند از: تعیین حریم و بستر رودخانه ها، مطالعه و توجیه اقتصادی طرح¬های عمرانی، پیش بینی، هشدار و عملیات امداد و نجات و بیمه سیل (jenson,1998). کاربرد نقشه¬های سیل در اقدامات مقابله با سیل عبارتند از: تدوین طرح مقابله اضطراری با سیل، احداث سامانه هشدار سیلاب، تهیه طرح تخلیه مناطق سیل¬زده و اجرای آن، کمک¬رسانی اضطراری و امداد (سازمان مدیریت و برنامه¬ریزی کشور و وزارت نیرو، 1384). با رشد و توسعه فنّاوریهای نوین، روشهای موجود تهیه نقشه های پهنه بندی سیل و محیط، ارائه و نمایش این نقشه ها نیازمند استفاده از ابزار کاراتری می باشد. از یک سو مدلهای ریاضی جدید وپیشرفته، امکانات زیادی جهت تحلیل دقیق تر جریان سیلاب در اختیار می گذارد و از سوی دیگر سامانه های اطلاعات جغرافیایی (g.i.s) توانایی زیادی جهت تولید نقشه¬های پهنه بندی سیل و نمایش بصری آنها در اختیار کاربران قرار می دهد. در صورت برقرای ارتباط مناسب بین مدل ریاضی مورد استفاده و سامانه اطلاعات جغرافیایی، امکان اعمال تغییرات مورد نظر، اصلاح و بروزآوری این نقشه¬ها بسادگی و باصرف هزینه و زمان اندک میسر خواهد شد. چنین سیستمی توانایی قابل ملاحظه جهت مدیریت سیلاب¬ دشت پیش از وقوع سیل و حتی مدیریت بحران و امداد و نجات در حین وقوع سیل و بازسازی پس از سیلاب در اختیارات مدیران و کارشناسان مربوطه قرارمی دهد. با گذشت زمان و تولید نقشه های پهنه بندی سیل برای رودخانه مذکور، در صورت لزوم و نیاز به هرگونه تغییر در این نقشه ها باروشهای موجود مستلزم صرف وقت و هزینه زیادی است. همچنین نگهداری و انتشار نقشه های کاغذی بسیار دشوار و پر هزینه بوده و این نقشه ها نمی توانند جزئیات زیادی از پهنه سیل¬گیر را نمایش دهند. درحالیکه نقشه های تولید شده در محیط g.i.s این امکان را به کاربر میدهد تا با تلفیق لایه¬های مختلف و فعال یا غیر فعال سازی این لایه¬ها جزئیات گسترده¬ای از منطقه سیل¬گیر را نمایش دهد. ضمن اینکه نگهداری، بازیابی و انتشار نقشه¬ها در این حالت بسیار ساده، مطمئن و کم هزینه خواهد بود. 1-3- اهداف تحقیق ? روندیابی سیلاب ناشی از شکست سد شهرچای در پایاب سد ? تهیه نقشه پهنه¬بندی سیلاب ناشی از شکست سد شهرچای در محیط gis 1-4- سوالات تحقیق گام اول در پژوهش علمی، پرسش یا پرسش های اولیه است که فرضیه سازی، روش‎شناسی و چارچوب اصلی پژوهش برمبنای آن استوار است و با توجه به موضوع پژوهش، پرسش‎های آغازین مطالعه جاری به شرح زیر می‎باشد: ? آیا با استفاده از gis و مدل هیدرولیکی hec-ras می¬توان مدل دقیقی از مناطق سیل¬گیر شهر ارومیه ارائه نمود؟ ? حداکثر تراز سیلاب ناشی از شکست احتمالی سد شهرچای در نواحی مختلف شهر ارومیه چه خواهد بود؟