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

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.

مزایای دیوارهای سیل بند

• کاربری مناسب دیوارهای سیل بند در رودخانه‌های کم عرض
• امکان ساخت دیوارهای سیل بند با استفاده از مصالح مختلف مانند بتن، سنگ‌، آجر، چوب و غیره که در منطقه طرح موجود باشند.
• کاربری مناسب دیوارهای سیل بند در نزدیکی پل‌ها و سایر تاسیسات در بستر‌ یا نزدیکی رودخانه برای حفاظت آنها
• ایجاد آثار اجتماعی مثبت به لحاظ جلوگیری از تخریب مناطق مسکونی و کشاورزی، زیبا‌سازی، بهداشتی و زمینه‌های کاربری‌های مختلف در حاشیه 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.

معایب دیوارهای سیل بند

• ایجاد آثار زیان بار زیست محیطی در صورت تجمع زباله‌ها و آشغال در حد فاصل خالی بین دیوارهای سیل‌بند تا سواحل طبیعی رودخانه‌ها به ویژه در مناطق شهری
• ایجاد مناطق تجمع رسوبات ریز دانه رودخانه‌ای و بر هم زدن وضعیت ریخت شناسی رودخانه
• تغییر در رژیم جریان رودخانه‌ای و افزایش یا کاهش سرعت جریان
• هزینه بسیار زیاد ساخت دیوارهای سیل بند به ویژه در مناطقی که مصالح ساخت دیوار در دسترس نیست.
• هزینه نسبتاً زیاد تعمیر و نگهداری دیوارهای سیل بند
• مسایل اجتماعی و تملک اراضی
• قطع ارتباط کشاورزان با رودخانه و محدودیت برداشت آب

حفظ کیفیت محیط زیست به صورت یک امر ملی اولویت خاصی دارد. بنابر‌این تصمیم گیری در مورد موقعیت طرح و اجرای هر پروژ‌ه‌ای باید به طریقی باشد که از تاثیرات زیان بخش بر کیفیت محیط زیست از جمله گونه‌های گیاهی و جانوری، چشم‌اندازهای محیط، موقعیت باستان شناسی، ارزش‌های اجتماعی و به طور کلی منابع با ارزش موجود در منطقه اجرای پروژه به حداقل برساند.

قدم اول تعیین گزینه‌های متعدد از مناطقی است که بتوان دیوار سیل بند را به آسانی در آن مکان‌ها اجرا نمود‌. قدم دوم سازماندهی مطالعه منظم و دقیق برای تبیین اثر طرح‌های انتخابی متفاوت روی عوامل زیست محیطی شناسایی شده در گام نخست است. قدم سوم تهیه نقشه‌های مقدماتی برای مناطق مورد نظر و برآورد هزینه‌های مربوط است که بر اساس این برآوردها بتوان بهترین گزینه را درباره مسایل اقتصادی و محیط زیست انتخاب کرد.

از مواردی که به عنوان آسیب‌های احداث دیوارهای سیل بند از آن‌ها یاد شد، در شهر پلدختر با معضل تجمع زباله‌ها در حدفاصل خالی بین دیوارهای سیل‌بند تا جداره‌ی طبیعی 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 هیدرولیک در طراحی دیوارهای سیل بند

مطالعات هیدرولیک یکی از مهم ترین جنبه‌های مطالعاتی تمامی پروژه‌های مهندسی رودخانه است. مطالعات هیدرولیک در یک رودخانه معمولاً مشتمل بر دو بخش «هیدرولیک جریان» و «هیدرولیک رسوب» بوده که هر یک به نوبه خود تاثیر تعیین کننده‌ای در انتخاب روش‌های مهار سیل و ساماندهی رودخانه و همچنین تعیین مبانی طراحی ساز‌ه‌های رودخانه‌ای از جمله دیوارهای سیل بند دارد.

در مطالعات هیدرولیک، مشخصات جریان مانند سرعت، عمق، تراز و شیب (نیمرخ طولی) سطح آب، تنش برشی جریان، ظرفیت حمل رسوب، عمق آبشستگی و تعیین گستره سیلاب برای بده‌های مختلف و به ویژه سیل، طراحی و تعیین می‌شود. از طرف دیگر در صورت وجود موانع یا تغییرات ناگهانی در مسیر جریان نظیر سد، بند انحرافی، پل، پیچ‌های تند، آبشار، گشاد یا تنگ شدگی مقطع، تلاقی گاه و دو شاخگی باید شرایط خاص جریان و تاثیر این موانع و یا تغییرات 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 فرسایش و رسوب رودخانه

فرآیند فرسایش و رسوب گذاری با تاثیرگذاری بر رفتار ریخت شناسی و هیدرولیک رودخانه‌ها، عملکرد و ساختار سازه‌ای و پایداری دیوارهای سیل بند را به صورت‌های مختلف تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. از این رو در طراحی دیوارهای سیل بند لازم است با انجام مطالعات و بررسی‌های کارشناسی، روند فرسایش و رسوب گذاری و تبعات ناشی از آن مورد بررسی قرار گیرد. فرآیندهای مرتبط با رسوب از جمله فرسایش، حمل و ته نشینی از یک طرف تابع خصوصیات جریان (میزان تلاطم جریان، قدرت حمل رسوب جریان، سرعت جریان و …) و از طرف دیگر، تابع خواص فیزیکی رسوبات (وزن مخصوص ابعاد و شکل) 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 هیدرولیکی دیوار سیل بند

طراحی هیدرولیکی دیوار سیل بند شامل طراحی هیدرولیک جریان و هیدرولیک رسوب است. در هیدرولیک جریان، عوامل موثر بر سرعت جریان، نیمرخ سطح آب و ارتفاع دیوار سیل بند بررسی می‌شوند. در هیدرولیک رسوب مسائل مربوط به آبشستگی عمومی ناشی از تنگ شدگی مقطع آبشستگی‌های موضعی و نیز رسوب گذاری احتمالی مورد بررسی قرار می‌گیرد. تنگ شدن مقطع رودخانه سرعت جریان را افزایش داده و احتمال وقوع فرسایش عمومی تشدید می‌شود. همچنین در اثر افزایش سرعت جریان، ممکن است به مرور زمان، پنجه دیوار سیل بند در سمت رودخانه فرسایش یافته و با خالی شدن قسمت زیرین آن زمینه لغزش دیوار سیل بند فراهم شود. تراوش آب در زیر دیوار سیل بند نیز باعث زیرشویی و ناپایداری آن خواهد شد. توجه به آبشستگی زیر شالوده دیوار بسیار مهم بوده و در صورت احتمال چنین مساله‌ای، باید با لایه‌های سنگ‌چین بر اساس مشخصات فنی مربوط و سایر تمهیدات، حفاظت لازم در مقابل آن صورت گیرد. 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.

تعیین ارتفاع آزاد و تراز تاج سیل بند

تعیین ارتفاع دیوار سیل بند به دلیل اهداف خاصی که مهم‌ترین آنها پایداری دیوار و به دنبال آن تامین امنیت مالی و جانی است، نیاز به دقت و توجه خاصی را دارد‌. عبور جریان سیلاب از بالای دیوار علاوه بر بروز خسارت به خود دیوار سبب ورود سیلاب به اراضی حفاظت شده مجاور دیوار شده و خسارات جبران ناپذیری را به وجود می‌آورد. تراز تاج دیوار سیل بند از مجموع ارتفاع ترازسطح آب (سیلاب) و ارتفاع آزاد به دست می‌آید. این مقدار در دیوار ساحلی پلدختر در بعضی نواحی به … می‌رسد.

محاسبه فرسایش عمومی بستر ناشی از تنگ شدگی مقطع

چنانچه میزان آورد رسوب در مقطعی از رودخانه کم‌تر از حد پتانسیل انتقال‌ یا ظرفیت حمل آن باشد، احتمال وقوع فرسایش وجود دارد. یکی از دلایل وقوع چنین فرایندی، کاهش عرض رودخانه بر اثر ساخت خاکریز‌ یا دیوار سیل بند است. مثلا در بستر رودخانه پلدختر وقتی بازه رودخانه در مرکز شهر به دلیل احداث دیوارهای ساحلی تنگ شود، انرژی اضافی ناشی از افزایش سرعت و تنش برشی صرف حمل رسوبات کف می‌شود، به طوری که تراز بستر رودخانه در بازه مورد نظر پایین افتاده و پدیده آبشستگی عمومی رخ می‌هد. این کنش جریان آب به شکل خاص، باعث پدیده آبشستگی در پاشنه دیوار ساحلی پلدختر می گردد. با افزایش عمق، به تدریج سرعت و تنش برشی نیز کاهش می‌یابد تا حالت تعادل دوباره برقرار شده و میزان رسوبات ورودی معادل رسوبات خروجی از بازه شود. از این رو در شرایط تعادل، عمق آبشستگی تابعی از سرعت و میزان تنگ شدگی مقطع خواهد بود.

محاسبه عمق آبشستگی در مجاورت پی

برای محاسبه عمق آبشستگی در مجاورت پی، لازم است آبشستگی موضعی در مجاورت دیوار سیل بند محاسبه شود. آبشستگی موضعی زمانی رخ می‌دهد که نرخ رسوبات حمل شده از یک نقطه، بیش از نرخ رسوبات آورده شده به همان نقطه باشد. از آن جا که با افزایش میزان تنش برشی نرخ انتقال رسوب افزایش می‌یابد، بنابراین آبشستگی زمانی به وقوع می‌‌پیوندد که تغییر شرایط جریان موجب ایجاد افزایشی در میزان تنش برشی بر روی بستر شود. از این رو در محل احداث سازه، پیش بینی تحلیلی آبشستگی موضعی، نخست می‌تواند با پیش بینی نحوه توزیع تنش برشی بر بستر اطراف سازه صورت پذیرد. با پیشرفت آبشستگی، تنش برشی کاهش خواهد می‌یابد. ‌آبشستگی هنگامی به آخرین حد خود می‌رسد که تنش برشی در هر نقطه به حد بحرانی خود برسد، یا آن که رسوبات حمل شده با رسوبات خارج شده یکسان شوند.

کنترل زیرشویی

در اثر جریان آب، به مرور زمان پنجه دیوار سیل بند در سمت رودخانه فرسایش یافته و با خالی شدن قسمت زیرین آن زمینه لغزش دیوار سیل بند را فراهم می‌آورد. همچنین تراوش آب در زیر دیوار سیل بند باعث زیرشویی و ناپایداری آن خواهد شد. توجه به آبشستگی زیر شالوده دیوار بسیار مهم بوده و در صورت احتمال چنین پدیده‌ای به شکل ویژه در مورد دیوار ساحلی پلدختر باید با لایه‌های سنگ چین و رعایت مشخصات فنی مربوط حفاظت در مقابل آن صورت گیرد.

ساخت پرده آب بند

ساخت پرده آب بند علاوه بر جلوگیری از زیرشویی سازه در سمت رودخانه، از تراوش جریان در زیر آن‌ جلوگیری می‌نماید. این روش بسیار پرهزینه بوده، به ویژه زمانی که عمق آبشستگی محاسبه شده زیاد باشد، استفاده از روش فوق مقرون به صرفه نیست. پرده آب بند می‌تواند شامل ترانشه پر شده با مصالح متراکم نفوذ ناپذیر، ترانشه پر شده با گل بنتونیت، زبانه برشی بتنی در مقیاس بزرگتر و یا سپر کوبیده 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.

یک دیوار سیل بند ممکن است تحت تاثیر بارهای زیر ‌یا ترکیبات نامساعدی از آنها قرار گیرند.

• بار مرده
• وزن خاک
• فشار جانبی خاک
• فشار آب زیرزمینی
• فشار برکنش
• فشار جانبی ناشی از سربار
• فشار برخورد امواج
• نیروهای زلزله
• فشار یخ

ملاحظات خاص برای دیوارهای سیل بند

عملکرد اصلی دیوارهای سیل بند پلدختر هدایت جریان و جلوگیری از گسترش سیل در منطقه مسکونی مجاور رودخانه است. دیواره سیل بند در یک وجه تحت تاثیر بار گذاری فشار هیدرواستاتیک سیلاب و در وجه دیگر تحت تاثیر فشار خاک و آب زیر زمینی است. دو نوع اصلی سیل بندها عبارتند از سیل‌بندهای رودخانه‌ای و سیل بند‌های ساحلی. سیل بند‌های رودخانه‌ای مانند آنچه در مسیل درون شهر پلدختر اجرا شده است در طول مشخصی از ساحل رودخانه یا مسیر اجرا می‌شود.‌ در هنگام سیلاب با جلوگیری از ورود سیل به اراضی کشاورزی و شهری، تحت تاثیر فشار هیدرواستاتیک از سمت رودخانه تا تراز سیلاب قرار می‌گیرند. در مقابل سیل بند‌های ساحلی شبیه به بخشی از دیواره ساحلی پلدختر که خارج از شهر و در محدوده روستای بابازید تا ورودی شهر قرار دارد، در کنار دریاها اجرا می‌شوند، تحت تاثیر بار‌های کوتاه مدت ناشی از بالا آمدن آب در اثر موج، ضربات موج، ‌یا اثر جزر و مد دریا(در سواحل دریاها) هستند.

امواج ساحلی ماهیت دینامیکی داشته و در مدت چند ثانیه بر سازه اثر می‌کند. در خلال طوفان، به علت سرعت باد و شدت برخورد امواج، اجرای عملیات ترمیم در دیوار ساحلی و همچنین شریان‌های حیاتی مرتبط با آنها بسیار مشکل است. لذا باید با اعمال تدابیر طراحی و جزییات اجرایی مناسب، از عملکرد رضایت بخش دیوارها در شرایط 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 دیوارهای سیل بند

یکی از مراحل طراحی که در آن ملاحظات اجتماعی مورد توجه قرار می‌گیرد، مرحله جانمایی دیوار سیل بند و اصلاح مسیر رودخانه است. چنانچه در مرحله جانمایی دیوار سیل بند و اصلاح مسیر رودخانه تنها ملاحظات سازه‌ای و مقاومت خاک مورد نظر قرار گیرد، ممکن است که احداث دیوار سیل بند منجر به تسخیر زمین‌هایی با کاربری مسکونی و جابجایی مردم اطراف با وسعت زیاد 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 دیوارهای سیل بند

در طراحی دیوار سیل بند لازم است که ملاحظات معماری مورد توجه قرار گیرد. دیوار ساخته شده باید زیبا، دارای چشم انداز مناسب و سازگار با محیط باشد. چنانچه پروژه پس از اجرا دارای چشم انداز خوبی باشد، موجب توسعه گردشگری و ایجاد جاذبه‌های توریستی خواهد شد. همچنین، زیباسازی و ایجاد جاذبه‌های توریستی و توسعه گردشگری نیز به نوبه خود عامل رونق اقتصادی پایدار 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.