عملکرد مثبت دیوار ساحلی پلدختر در مواجهه با سیل اسفند 98 لرستان

به گزارش راهبرد معاصر، خوشبختانه در بارش‌های سیل آسای روزهای گذشته در لرستان، دیوار سیل بند و دیوار ساحلی احداث شده از مقاومت و ایستایی خوبی برخوردار بود و امتحان خود را به خوبی پس داد. در بخش اول این یادداشت گفتیم که بیش از ۶ ماه است پروژه احداث «دیوار سیل بند» که نوعی از «دیوارهای حائل» است و به «دیوار ساحلی» در پلدختر معروف شده است، آغاز گردیده و تا 85 درصد پیشرفت فیزیکی داشته است. طول نهایی مسیر این جدار حائل ، دوهزار و ۳۰۰ متر است و اجرای آن نیازمند ۱۳۰۰ شمع در دیواره‌ها است.

نقش دیواره‌های ساحلی در جلوگیری از هجوم امواج سهمگین رودخانه کشکان به شهر پلدختر در سیل اسفندماه 98 بسیار تعیین‌کننده بود و مقاومت سرسختانه دیواره ساحلی در برابر طغیان امواج خروشان رودخانه کشکان، نشان از اجرای صحیح و اصولی این سازه قدرتمند است. طول این دیواره ساحلی 2000 متر است و به گفته مجریان طرح، تا پایان سال جاری تکمیل و به مردم شهر پلدختر تحویل داده خواهد شد.

مزايای ديوارهای سيل بند

• كاربری مناسب ديوارهای سيل بند در رودخانه‌های كم عرض
• امكان ساخت ديوارهای سيل بند با استفاده از مصالح مختلف مانند بتن، سنگ‌، آجر، چوب و غيره كه در منطقه طرح موجود باشند.
• كاربری مناسب ديوارهای سيل بند در نزديكي پل‌ها و ساير تاسيسات در بستر‌ يا نزديكی رودخانه برای حفاظت آنها
• ايجاد آثار اجتماعی مثبت به لحاظ جلوگيری از تخريب مناطق مسكونی و كشاورزی، زيبا‌سازی، بهداشتی و زمينه‌های كاربری‌های مختلف در حاشيه رودخانه

اینکه چرا احداث دیوار سیل بند در شهر پلدختر ضروری بود و احداث آن در شهر معمولان ضروری است، به علت شرایط خاص جغرافیایی این دو شهر است. کشکان رود از میان شهر پلدختر عبور می‌کند به‌نحوی که این شهر را به دو بخش مجزا تقسیم می‌نماید. در ثانی محل عبور کشکان رود از دل پلدختر، واقع در کوهپایه و محصور به منازل مسکونی است. یعنی عملا فضای برای تعریض بستر رودخانه وجود ندارد. فلذا دو راهکار ضروری و قطعی بعد از سیل فروردین‌ماه لرستان وجود داشت. اول لایروبی بستر رودخانه که مدت‌ها در مورد آن سهل‌انگاری شده بود و بعد احداث دیوار ساحلی در دوطرف مسیل. لایروبی عمق خانه‌ی رود را افزایش می‌دهد و احداث دیوار سیل بند ساحلی موجب کنترل سیل در دو طرف رودخانه و کاهش سرعت آن در برخورد با جداره‌ی اصلی رودخانه را در پی دارد.

معايب ديوارهای سيل بند

• ايجاد آثار زيان بار زيست محيطی در صورت تجمع زباله‌ها و آشغال در حد فاصل خالی بين ديوارهای سيل‌بند تا سواحل طبيعی رودخانه‌ها به ويژه در مناطق شهری
• ايجاد مناطق تجمع رسوبات ريز دانه رودخانه‌ای و بر هم زدن وضعيت ريخت شناسی رودخانه
• تغيير در رژيم جريان رودخانه‌ای و افزايش يا كاهش سرعت جريان
• هزينه بسيار زياد ساخت ديوارهای سيل بند به ويژه در مناطقی كه مصالح ساخت ديوار در دسترس نیست.
• هزينه نسبتاً زياد تعمير و نگهداری ديوارهای سيل بند
• مسايل اجتماعی و تملك اراضی
• قطع ارتباط كشاورزان با رودخانه و محدوديت برداشت آب

حفظ كيفيت محيط زيست به صورت يك امر ملی اولويت خاصی دارد. بنابر‌اين تصميم گيری در مورد موقعيت طرح و اجرای هر پروژ‌ه‌ای بايد به طريقی باشد كه از تاثيرات زيان بخش بر كيفيت محيط زيست از جمله گونه‌های گياهی و جانوری، چشم‌اندازهای محيط، موقعيت باستان شناسی، ارزش‌های اجتماعی و به طور كلی منابع با ارزش موجود در منطقه اجرای پروژه به حداقل برساند.

قدم اول تعيين گزينه‌های متعدد از مناطقی است كه بتوان ديوار سيل بند را به آسانی در آن مكان‌ها اجرا نمود‌. قدم دوم سازماندهی مطالعه منظم و دقيق برای تبيين اثر طرح‌های انتخابی متفاوت روی عوامل زيست محيطی شناسایی شده در گام نخست است. قدم سوم تهيه نقشه‌های مقدماتی برای مناطق مورد نظر و برآورد هزينه‌های مربوط است كه بر اساس اين برآوردها بتوان بهترين گزينه را درباره مسايل اقتصادی و محيط زيست انتخاب كرد.

از مواردی که به عنوان آسیب‌های احداث دیوارهای سیل بند از آن‌ها یاد شد، در شهر پلدختر با معضل تجمع زباله‌ها در حدفاصل خالی بين ديوارهای سيل‌بند تا جداره‌ی طبيعی رودخانه روبروییم. این معضل باعث کاهش امنیت بصری شهروندان در حوزه زیبایی‌های شهری است و به همین علت همکاری سازمان زیباسازی شهری و دفع پسماند و زباله شهرداری پلدختر در این مورد ضروری به نظر می‌رسد. در موارد دیگری که به عنوان آسیب‌های احداث سیل بند مطرح کردیم، خصوصا در شهر پلدختر با معضل ویژه‌ای روبرو نیستیم مگر در مورد هزینه‌های نگهداری دیوار ساحلی که البته در مقایسه با هزینه‌هایی که سیل ویرانگر به مردم و دولت در این شهر تحمیل می‌کند قابل چشم‌پوشی است.

مطالعات هيدروليك در طراحی دیوارهای سیل بند

مطالعات هيدروليك يكی از مهم ترين جنبه‌های مطالعاتی تمامی پروژه‌های مهندسی رودخانه است. مطالعات هيدروليك در يك رودخانه معمولاً مشتمل بر دو بخش «هيدروليك جريان» و «هيدروليك رسوب» بوده كه هر يك به نوبه خود تاثير تعيين كننده‌ای در انتخاب روش‌های مهار سيل و ساماندهی رودخانه و همچنين تعيين مبانی طراحی ساز‌ه‌های رودخانه‌ای از جمله ديوارهای سيل بند دارد.

در مطالعات هيدروليك، مشخصات جريان مانند سرعت، عمق، تراز و شيب (نيمرخ طولی) سطح آب، تنش برشی جريان، ظرفيت حمل رسوب، عمق آبشستگی و تعيين گستره سيلاب برای بده‌های مختلف و به ويژه سيل، طراحی و تعيين می‌شود. از طرف ديگر در صورت وجود موانع يا تغييرات ناگهانی در مسير جريان نظير سد، بند انحرافی، پل، پيچ‌های تند، آبشار، گشاد يا تنگ شدگی مقطع، تلاقی گاه و دو شاخگی بايد شرايط خاص جريان و تاثير اين موانع و يا تغييرات آن را بررسی نمود. پس از سیل فروردین ماه 98 در پلدختر، این مطالعات صورت پذیرفت و برون‌داد مطالعات، تصمیم برای احداث دیوار ساحلی بود. دیواری که با ایفای نقش موثر در مقابل سیل اسفند 98، برای دقت و درستی مطالعات احداث خود صحه گذاشت.

مطالعات فرسايش و رسوب رودخانه

فرآيند فرسايش و رسوب گذاری با تاثيرگذاری بر رفتار ريخت شناسی و هيدروليك رودخانه‌ها، عملكرد و ساختار سازه‌ای و پايداری ديوارهای سيل بند را به صورت‌های مختلف تحت تاثير خود قرار می‌دهد. از اين رو در طراحی ديوارهای سيل بند لازم است با انجام مطالعات و بررسی‌های كارشناسی، روند فرسايش و رسوب گذاری و تبعات ناشی از آن مورد بررسی قرار گيرد. فرآيندهای مرتبط با رسوب از جمله فرسايش، حمل و ته نشينی از يك طرف تابع خصوصيات جريان (ميزان تلاطم جريان، قدرت حمل رسوب جريان، سرعت جريان و …) و از طرف ديگر، تابع خواص فيزيكی رسوبات (وزن مخصوص ابعاد و شكل) است. با توجه به اینکه پلدختر در پایین دست حوزه آبریز کشکان رود قرار دارد، شدت جریان در این منطقه به حداکثر نسبی خود می‌رسد. تا پیش از رسیدن سیل به شهر پلدختر، روان آب های حوزه آبریز کوهدشت، نورآباد، خرم آباد و الشتر و بخشی از آب‌های جاری در حوزه آبریز ایلام در آن تجمیع می‌شود و از این حیث، کشکان رود هنگام عبور از شهر پلدختر در اوج شدت، سرعت و حجم خود قرار دارد. این مسئله زمانی جالب‌تر می‌شود که بدانیم شیب زمین در بستر رودخانه‌ی پلدختر به شکل میانگین 3- درصد است و به -5 درصد هم می‌رسد.

طراحی هيدروليكی ديوار سيل بند

طراحی هيدروليكی ديوار سيل بند شامل طراحی هيدروليك جريان و هيدروليك رسوب است. در هيدروليك جريان، عوامل موثر بر سرعت جريان، نيمرخ سطح آب و ارتفاع ديوار سيل بند بررسی می‌شوند. در هيدروليك رسوب مسائل مربوط به آبشستگی عمومی ناشی از تنگ شدگی مقطع آبشستگی‌های موضعی و نيز رسوب گذاری احتمالی مورد بررسی قرار می‌گيرد. تنگ شدن مقطع رودخانه سرعت جريان را افزايش داده و احتمال وقوع فرسايش عمومي تشديد می‌شود. همچنين در اثر افزايش سرعت جريان، ممكن است به مرور زمان، پنجه ديوار سيل بند در سمت رودخانه فرسايش يافته و با خالی شدن قسمت زيرين آن زمينه لغزش ديوار سيل بند فراهم شود. تراوش آب در زير ديوار سيل بند نيز باعث زيرشويی و ناپايداری آن خواهد شد. توجه به آبشستگی زير شالوده ديوار بسيار مهم بوده و در صورت احتمال چنين مساله‌ای، بايد با لايه‌های سنگ‌چين بر اساس مشخصات فنی مربوط و ساير تمهيدات، حفاظت لازم در مقابل آن صورت گيرد. برای حفاظت از دیوار ساحلی پلدختر در برابر آبشستگی به ویژه در پایه‌های دیواره، دقت شمع کوبی ها و عمق و استحکام آنها نقشی قابل توجه دارد. می‌توان گفت سه عامل مهار دیوار به واسطه سازه‌های حمایتی بین دیواره اصلی رودخانه و دیوار ساحلی، تعریض پاشنه دیوار ساحلی و پایداری شمع‌ها با توجه به شرایط زمین شناسی، نقش اساسی در استحکام دیوار ساحلی و عدم شکست آن را به عهده دارند.

تعيين ارتفاع آزاد و تراز تاج سيل بند

تعيين ارتفاع ديوار سيل بند به دليل اهداف خاصی كه مهم‌ترين آنها پايداری ديوار و به دنبال آن تامين امنيت مالی و جانی است، نياز به دقت و توجه خاصی را دارد‌. عبور جريان سيلاب از بالای ديوار علاوه بر بروز خسارت به خود ديوار سبب ورود سيلاب به اراضی حفاظت شده مجاور ديوار شده و خسارات جبران ناپذيری را به وجود می‌آورد. تراز تاج ديوار سيل بند از مجموع ارتفاع ترازسطح آب (سيلاب) و ارتفاع آزاد به دست می‌آيد. این مقدار در دیوار ساحلی پلدختر در بعضی نواحی به ... می‌رسد.

محاسبه فرسايش عمومی بستر ناشی از تنگ شدگی مقطع

چنانچه ميزان آورد رسوب در مقطعی از رودخانه كم‌تر از حد پتانسيل انتقال‌ يا ظرفيت حمل آن باشد، احتمال وقوع فرسايش وجود دارد. يكی از دلايل وقوع چنين فرايندی، كاهش عرض رودخانه بر اثر ساخت خاكريز‌ يا ديوار سيل بند است. مثلا در بستر رودخانه پلدختر وقتی بازه رودخانه در مرکز شهر به دلیل احداث ديوارهای ساحلی تنگ شود، انرژی اضافی ناشی از افزايش سرعت و تنش برشی صرف حمل رسوبات كف می‌شود، به طوری كه تراز بستر رودخانه در بازه مورد نظر پايين افتاده و پديده آبشستگی عمومی رخ می‌هد. این کنش جریان آب به شکل خاص، باعث پدیده آبشستگی در پاشنه دیوار ساحلی پلدختر می گردد. با افزايش عمق، به تدريج سرعت و تنش برشی نيز كاهش می‌يابد تا حالت تعادل دوباره برقرار شده و ميزان رسوبات ورودی معادل رسوبات خروجی از بازه شود. از اين رو در شرايط تعادل، عمق آبشستگی تابعی از سرعت و ميزان تنگ شدگی مقطع خواهد بود.

محاسبه عمق آبشستگی در مجاورت پی

برای محاسبه عمق آبشستگی در مجاورت پی، لازم است آبشستگی موضعی در مجاورت ديوار سيل بند محاسبه شود. آبشستگی موضعی زمانی رخ می‌دهد كه نرخ رسوبات حمل شده از يك نقطه، بيش از نرخ رسوبات آورده شده به همان نقطه باشد. از آن جا كه با افزايش ميزان تنش برشی نرخ انتقال رسوب افزايش می‌يابد، بنابراين آبشستگی زمانی به وقوع می‌‌پيوندد كه تغيير شرايط جريان موجب ايجاد افزايشی در ميزان تنش برشی بر روی بستر شود. از اين رو در محل احداث سازه، پيش بينی تحليلی آبشستگی موضعی، نخست می‌تواند با پيش بينی نحوه توزيع تنش برشی بر بستر اطراف سازه صورت پذيرد. با پيشرفت آبشستگی، تنش برشی كاهش خواهد می‌یابد. ‌آبشستگی هنگامی به آخرين حد خود می‌رسد كه تنش برشی در هر نقطه به حد بحرانی خود برسد، يا آن كه رسوبات حمل شده با رسوبات خارج شده يكسان شوند.

كنترل زيرشويی

در اثر جريان آب، به مرور زمان پنجه ديوار سيل بند در سمت رودخانه فرسايش يافته و با خالی شدن قسمت زيرين آن زمينه لغزش ديوار سيل بند را فراهم می‌آورد. همچنين تراوش آب در زير ديوار سيل بند باعث زيرشويی و ناپايداری آن خواهد شد. توجه به آبشستگی زير شالوده ديوار بسيار مهم بوده و در صورت احتمال چنين پديده‌ای به شکل ویژه در مورد دیوار ساحلی پلدختر بايد با لايه‌های سنگ چين و رعايت مشخصات فنی مربوط حفاظت در مقابل آن صورت گيرد.

ساخت پرده آب بند

ساخت پرده آب بند علاوه بر جلوگيری از زيرشويی سازه در سمت رودخانه، از تراوش جريان در زير آن‌ جلوگيری می‌نمايد. اين روش بسيار پرهزينه بوده، به ويژه زمانی كه عمق آبشستگی محاسبه شده زياد باشد، استفاده از روش فوق مقرون به صرفه نیست. پرده آب بند می‌تواند شامل ترانشه پر شده با مصالح متراكم نفوذ ناپذير، ترانشه پر شده با گل بنتونيت، زبانه برشی بتنی در مقياس بزرگتر و يا سپر كوبيده شده باشد. با افزایش دبی کشکان در سال‌های آینده، شاید نیاز باشد تا پرده آب بند برای جلوگیری از زیرشویی دیواره سیل بند احداث گردد. انجام مطالعات جوی در این مورد ضروری است. نکته مهم اینکه احداث سد و سیل بندهای بالادستی شهر پلدختر موجب کاهش دبی و شدت جریان آب ورودی به شهر پلدختر می‌شود و این موضوع باعث چشم پوشی از احداث آب بندهای پرهزینه می‌شود.

يك ديوار سيل بند ممكن است تحت تاثير بارهای زير ‌يا تركيبات نامساعدی از آنها قرار گيرند.

• بار مرده
• وزن خاك
• فشار جانبی خاك
• فشار آب زيرزمينی
• فشار بركنش
• فشار جانبی ناشی از سربار
• فشار برخورد امواج
• نيروهای زلزله
• فشار يخ

ملاحظات خاص برای ديوارهای سيل بند

عملكرد اصلی ديوارهای سيل بند پلدختر هدايت جريان و جلوگيری از گسترش سيل در منطقه مسکونی مجاور رودخانه است. ديواره سيل بند در يك وجه تحت تاثير بار گذاری فشار هيدرواستاتيك سيلاب و در وجه ديگر تحت تاثير فشار خاك و آب زير زمينی است. دو نوع اصلی سيل بندها عبارتند از سيل‌بندهای رودخانه‌ای و سيل بند‌های ساحلی. سيل بند‌های رودخانه‌ای مانند آنچه در مسیل درون شهر پلدختر اجرا شده است در طول مشخصی از ساحل رودخانه يا مسير اجرا می‌شود.‌ در هنگام سيلاب با جلوگيری از ورود سيل به اراضی كشاورزی و شهری، تحت تاثير فشار هيدرواستاتيك از سمت رودخانه تا تراز سيلاب قرار می‌گيرند. در مقابل سيل بند‌های ساحلی شبیه به بخشی از دیواره ساحلی پلدختر که خارج از شهر و در محدوده روستای بابازید تا ورودی شهر قرار دارد، در كنار درياها اجرا می‌شوند، تحت تاثير بار‌های كوتاه مدت ناشی از بالا آمدن آب در اثر موج، ضربات موج، ‌يا اثر جزر و مد دريا(در سواحل دریاها) هستند.

امواج ساحلی ماهيت ديناميكی داشته و در مدت چند ثانيه بر سازه اثر می‌كند. در خلال طوفان، به علت سرعت باد و شدت برخورد امواج، اجرای عمليات ترميم در ديوار ساحلی و همچنين شريان‌های حياتی مرتبط با آنها بسيار مشكل است. لذا بايد با اعمال تدابير طراحی و جزييات اجرایی مناسب، از عملكرد رضايت بخش ديوارها در شرايط بحرانی مطمئن شد. اتفاقی که در سیل فروردین 98 نیفتاد و دیوار ساحلی نیمه‌کاره در محدوده روستای بابازید کارکرد معکوس در هدایت سیل به منازل مسکونی و باغات داشت؛ اما در سیل اسفند 98 لرستان با درایت مهندسان با دقت در نکات مطالعاتی و اجرایی، در مهار خطرات سیلاب مثمرثمر ظاهر شد.

ملاحظات اجتماعی در طراحی ديوارهای سيل بند

يكی از مراحل طراحی كه در آن ملاحظات اجتماعی مورد توجه قرار می‌گيرد، مرحله جانمايی ديوار سيل بند و اصلاح مسير رودخانه است. چنانچه در مرحله جانمايی ديوار سيل بند و اصلاح مسير رودخانه تنها ملاحظات سازه‌ای و مقاومت خاك مورد نظر قرار گيرد، ممكن است كه احداث ديوار سيل بند منجر به تسخير زمين‌هايی با كاربری مسكونی و جابجايی مردم اطراف با وسعت زياد شود. با توجه به آسیب های مالی و روحی که مردم پلدختر در جریان سیل 98 دیده بودند، مجریان طرح برای تامین زمین مورد نیاز برای احداث دیوار سیل بند پلدختر به مشکل خاصی برنخوردند.

ملاحظات معماری در طراحی ديوارهای سيل بند

در طراحی ديوار سيل بند لازم است كه ملاحظات معماری مورد توجه قرار گيرد. ديوار ساخته شده بايد زيبا، دارای چشم انداز مناسب و سازگار با محيط باشد. چنانچه پروژه پس از اجرا دارای چشم انداز خوبی باشد، موجب توسعه گردشگری و ايجاد جاذبه‌های توريستی خواهد شد. همچنين، زيباسازی و ايجاد جاذبه‌های توريستی و توسعه گردشگری نيز به نوبه خود عامل رونق اقتصادی پايدار خواهد بود. این نکته از مواردی است که به دلیل کمبود وقت و ضرورت تسریع در ایجاد دیوار حائل شهری، در شهر پلدختر مغفول مانده است. پس از پشت سرگذاشتن بحران سیل سال 98 و اتفاقات احتمالی بهار 99، حتما باید فکری جدی در زیباسازی دیوار سیل بند و چشم نواز شدن آن نمود.