سیل و سیلاب

مقدمه

در بین بلایای طبیعی, سیل ، زلزله و خشکسالی به لحاظ خسارات مالی و جانی ناشی از وقوع آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند. به استناد آمار و اطلاعات موجود، خسارات ناشی از سیل در پاره ای از نقاط دنیا به ویژه آسیا و اقیانوسیه بیشترین میزان را در بین خسارات حاصل از بلایای طبیعی به خود اختصاص می دهد.هرچند تاکنون آمار و اطلاعات مقایسه ای در خصوص خسارات ناشی از سیل و زلزله در کشور ما منتشر نشده است.لیکن چنین می رسد که گذشته از اهمیت خسارات جانی ناشی از زلزله،خسارات مالی سیل به لحاظ تناوب زیاد وقوع سیل از یک سو و گسترش وسیع آن از سوی دیگر در مرتبه بالاتری قرار می گیرد.

در واقع بلایای طبیعی حاصل از اندرکنش فعالیت های انسانی و پدیده های فعال طبیعی تصادفی است.به عبارت دیگر در صورت نبود فعالیت های انسانی در حوزه عمل پدیده های طبیعی، نه تنها پدیده های طبیعی کوچک ،حتی می توان گفت وقوع پدیده های طبیعی بزرگ نیز،منجر به ظهور بلایای طبیعی نخواهد شد.این نکته در مورد سیل به دلیل تمرکز نسبی فعالیت های اقتصادی بیشتر در سیلابدشتها حائز اهمیت است.

ضمنا باید توجه کرد که اندرکنش بین رخداد سیل و استفاده انسان از سیلابدشت دارای ماهیت پویایی است.در حالی که واقعه سیل می تواند به عنوان یک عامل معلوم در نظر گرفته شود.کاربرد سیلابدشت به صورت پویا در حال تغییر است.لذا می توان گفت که خسارت سیل دائما با زمان تغییر می کند. در پاره ای از موارد ، انجام اقدامات مهارسیلاب و حفاظت از خطرات آن، موجبات تسریع در تغییرات سیلابدشت را فراهم می کند.به این ترتیب که به علت اطمینان کاذبی که در اذهان ساکنان سیلابدشت به وجود می اید و به تبع آن به علت توسعه بیشتر سیلابدشت،خسارات سیلاب نسبت به وضعیت قیلی فزونی پیدا می کند.

نکته قابل توجه این است که خسارات سیل تنها به خسارات مستقیم و ملموس آن اعم از مالی و جانی محدود نمی شود. بلکه در مواردی خسارات غیر مستقیم و گاه غیر ملموس آن از قبیل آثار سوء اجتماعی و زیست محیطی آن که معمولا چندان مورد توجه قرار نمی گیرد.وزن بیشتری از ضایعات ناشی از سیل زدگی را در بر می گیرد(1).

با توجه به اینکه سیلاب به عنوان مهیب ترین بلاي طبیعی در جهان محسوب می گردد. شناخت هرچه بیشتر آن از نقطه نظرهاي مختلف هیدرومتئولوژي وسیستم حوزه هاي آبریز وتحلیل مدلهاي بارش، رواناب و تعیین پهنه هاي سیل گیر باتوجه به شرایط هیدرولوژیکی وهیدرولیکی حوزه، نه تنها از نظر مالی و حقوقی بلکه براي پیش بینی و کمک به سیستم هاي هشدار دهنده سیل، راه گشا می باشد(2) .

تعريف سيل

سيل در حقيقت افزايش ارتفاع آب رودخانه و مسيل و بيرون زدن آب از آن و اشغال بخشي از دشت‌هاي حاشيه رودخانه مي‌باشد كه مي‌تواند با غرقاب نمودن منطقه باعث وارد آمدن خسارات بر ساختمان و تاسيسات عمومي شده و تلفات انساني و دامي به همراه داشته باشد در مواردي نيز سيل مي‌تواند ناشي از افزايش سطح آب درياچه و يا دريا باشد كه در اين موارد جريان بادهاي شديد تاثير زيادي خواهد داشت.

در هنگام بارش باران و برف, مقداري از آب جذب خاك و گياهان مي شود, درصدي تبخير ميشود و باقيمانده جاري شده و رواناب ناميده مي شود. سيلاب زماني روي مي دهد كه خاك و گياهان نتوانند بارش را جذب نموده و در نتيجه كانال طبيعي رودخانه كشش گذردهي رواناب ايجاد شده را نداشته باشد. بطور متوسط تقريبا 30 درصد بارش به رواناب تبديل مي شود كه اين ميزان با ذوب برف افزايش مي يابد. سيلابهايي كه بصورت متفاوت روي مي دهد منطقه اي به نام سيلابدشت را در اطراف رودخانه بوجود مي آورند.

سيلابهاي رودخانه اغلب ناشي از بارش هاي شديد مي باشد كه در برخي موارد همراه با ذوب برف مي باشد. سيلابي كه بدون پيش هشدار يا پيش هشدار كمي در رودخانه جاري شود تند سيل ناميده مي شود. تلفات جاني اين تند سيلابها كه در حوزه هاي كوچك بوقوع مي پيوندند عموما بيشتر از تلفات جاني سيلابهاي رودخانه هاي بزرگ مي‌باشند .

روشهاي اصلي مهار سيلاب از زمانهاي دور بكار گرفته مي شوند. اينها شامل احياء جنگلها ، احداث سيل بندها ، سدها ، مخازن و كانالهاي سيلاب بر مي باشند. در زمانهاي دور در كشور چين در كناره هاي رودخانه زرد سيل بندهاي طويلي احداث گرديد . تصور سازندگان اين سيل بندها اين بود كه با محدود كردن رودخانه ، احداث سيل بندها موجب افزايش سرعت و فرسايش و عميق تر شدن بستر مي شوند و در نتيجه گذردهي رودخانه افزايش مي يابد. بر خلاف تصور اوليه ، احداث سيل بندها موجب بالا آمدن بستر رودخانه گرديد و بجاي آن در گستره وسيعي رسوب گذاري شود اين امر در محدوده سيل بندها صورت مي گرفت. با بالا آمدن بستر رودخانه اجباراً ارتفاع سيل بندها نيز افزايش يافت و پس از 4000 سال بستر رودخانه در برخي نقاط به حداكثر 21 متر بالاتر از دشتهاي اطراف رسيد. در سال 1887 ، يكي از بدترين سيلابهاي تاريخ در اين رودخانه بوقوع پيوست و يك ميليون نفر در اثر اين سيلاب كشته شدند. سيل بندهايي كه در قرون وسطي در رودخانه هاي پو ، دانوب ، راين ، رون و ولگا احداث شده اند در قرن بيستم با برنامه احياﺀ جنگلها واحداث مخازن تقويت شده اند.

سیلاب ها چطور به وجود می آیند؟

سیلاب ها در مناطق مختلف بنابه دلایل مختلف به وجودمی آیند.درمناطق حاره وجاهائیکه زمین نمناک است، سیلاب به دلیل شدت بارش یعنی فرودآمدن مقدارباران زیاددرزمان کوتاه، واقع میشود. به عبارات دیگر نظام انتقال دهی آب ازسطح زمین به آب های زیرزمین(Ground water )یا به جهیل ها،آب های ایستاده،یانهرهاودریاها، گنجایش مقدارآب فروریخته شده رانداشته باشد.درکشورهای پیشرفته اروپائی مانندهالند، لوکزامبورگ وشمال آلمان مهندسین اداره آب تمام آب هارابایکدیگرمتصل ساخته اند. چون آب همیشه سطحش را هموار ومستوی نگه میدارددرصورت بارش زیاددریک نقطه آب های فروریخته شده به تمام نقاط متصله تقسیم میشود.درهالندکه تجارب صدهاسال مبارزه باآب رادارد، خریطه های بزرگ رابری رادرنقاط معین کارگذاشته اندکه اگرمقدارآب زیادشود،آب ازمجاری زیرزمینی به واسطه پمپ هائی که بابالاآمدن سطح آب اتوماتیک فعال میشوند،به این خریطه های چندهزارمترمکعبی پمپ میگردد.هنگامیکه باران ایستادشدوسطح آب درجهیل هاونهرهاپائین آمد،این خریطه ها اتوماتیک بازمیشوندوآب هارابه نهرهاودریاپمپ میکنند.امادرممالک فقیروعقب مانده مانندبنگلدیش،سریلانکا،برازیل، کولمباوغیره شدت باران وبالاآمدن سطح آب ازیکطرف خودویران سازاست وازطرف دیگرهنگامیکه آنهابه دریاچه هامیرسند چند برابر ویرانگر میشوند.

سیلاب هادر مناطقی مانندافغانستان،تاجکستان، ازبکستان،قرقیزستان،وقسمت های ازایران و...غیره به دلیل تزائید سطح مخصوص ذرات ریگ به وقوع می پیوندند. اما؛ سیلاب هادرمناطق ساحلی علل وعوامل مختلفی دارند.طوفانها،آبخیزی ها،سونامی ها،زلزله های دریایی،انرژی ای که ازنشست زمین دربستردریاآزادمیشودویاوقوع آتش فشان های زیردریائی و...غیره.امااین واقعات،به حساب حوادث میروندوبخشی ازحرکت سکون وتکوین یاتکامل کره زمین میباشند.حرف مابرسرسیلاب هائی است که به دلیل تخریب طبیعت صورت میگیرد.همانطورکه درمناطق دیگر، سیلاب ها نتایج غیر مستقیم تخریب طبیعت هستند، دراین مناطق نیزنتایج غیرمستقیم تغییراقلیم میباشد.عمده ترین دلیل پیدایش آب خیزی ها، ترسب نمک دربستردریا میباشد. درژئوفیزیک این پروسه راThermohalineeffectمینامند.پروسه ترموهالین نتیجه مستقیم گرم شدن اقلیم است. براساس گرم شدن سطح دریا یک مقدارنمک دربستردریاترسب میکند وبستردریا رابطورمیکانکی تغییر میدهد.این امر جریان حرکت طبیعی امواج راتغییرمیدهد ودرصورت آب خیزی سطح آب بالاترآمده وزمین های ساحلی راکه اغلبا مزارع برنج، نیشکر، قهوه، کاکائوو...غیره اند، زیرمیگیرد(3).

تفاوت سیل با طغیان

سیل حرکت آب به صورتی که هر چه در مسیر خود دارد را به همراه ببرد و طغیان به سکون این آبها و پیوستن آن به آب رودخانه‎ها، دریاچه‎ها و در نتیجه بالاآمدن سطح آبهای جاری و زیر آب رفتن مناطق مسکونی و کشاورزی گفته می‎شود. معمولاً طغیان در پی سیل بوده و به همین علت هر دو را به یک معنی به کار می‎گیرند .

همانطور که می دانیم، سیل از بلایای طبیعی است که همه ساله در گوشه و کنار جهان اتفاق می افتد و باعث خسارت های مالی و جانی زیادی می شود. سیل‌ها می‌توانند بسیار خطرناک‌تر از طغیان رودخانه‌ها عمل کنند زیرا فشار بسیار بیشتری دارند و می توانند بسیار قدرتمند باشند. فشار بیش از حد آب هنگام به راه افتادن سیل است که بیشترین تخریب را به همراه خود دارد و می‌تواند به راحتی اتومبیل‌ها را حرکت داده و خانه‌ها را تخریب کند. خطرناک‌ترین انواع سیلاب‌ها همان سیل‌های ناگهانی هستند که شهروندان از وقوع آنها کاملا بی‌خبرند و به طور ناگهانی با آنها مواجه می‌شوند. این سیل‌های ناگهانی معمولا بر اثر بارندگی بسیار زیاد در کوهستان‌ها اتفاق می‌افتد که طی آنها بخش زیادی از آب باران بر روی زمین جاری شده و به طور ناگهانی و با فشار روانه نقاط پایین دست می شوند(4).

انواع سیلابها:

در یک دسته بندی فشرده می توان سیلاب ها را به انواع فصلی، ناگهانی، سیلاب های ناشی از شکست سدها، سیلاب های نواحی ساحلی ، سیلاب های ناشی از گرم شدن یخ مناطق یخچالی و یخ زده،طوفانهای دریایی و اقیانو سی تهاجمی به سواحل، سیلاب های ناشی از بارش های تند در مناطق کوهستانی و با شیب تند و ... دسته بندی کرد. سیلابها بیشتر بر اثر ذوب برفها، طغیان رودخانه ها و بارندگیهای شدید در مقاطع زمانی کوتاه به وقوع می پیوندند و به لحاظ نوع بستر ، بیشتر در اراضی لم یزرع، خیس و غرقابی و یخ زده جاری می شوند .

سیل می تواند براثر بارندگی سنگین ‌،خراب شدن سدها ،تخریب سواحل رودخانه هاودیواره دریاچه ها،ذوب سریع برف ویخ ،مسدودشدن رودخانه به علت ریزش کوه وطغیان ناگهانی رودخانه ها ،تغییر مسیررودخانه ها، بالاآمدن کف رودخانه دراثر رسوب سنگین وغیرطبیعی ویاحتی انفجار مخازن آب به وجود می آید.

اغلب سیل‎ها در اثر بارندگی شدید، آب شدن برفها و تکه یخ‎های بزرگ و یا طغیان رودخانه‎ها جاری می‎شوند. بعضی از رودخانه‎ها هر ساله به طور منظم طغیان می‎کنند و از گزارش‎های سالهای گذشته می‎توان زمان وقوع و ارتفاع بالاآمدن آب را پیش‎بینی کرد. سیل‎های غیرقابل پیش‎بینی در اثر باران‎های سیل‎آسای غیرطبیعی روی زمین لخت، خیس و یا یخ‎زده جاری می‎شوند. بعضی سیل‎ها در اثر امواج کنار دریا جاری می‎شوند. در یک موج مدی توده عظیمی از آب دریا، که گاه 6 تا 9 متر ارتفاع دارد، ناحیه‎ گسترده‎ای از زمین ساحلی را که ممکن است حد آن به 80 تا 100 کیلومتری کناره دریا برسد فرا می‎گیرد. اغلب این امواج مد دریا در اثر زلزله‎های زیر دریایی اتفاق می‎افتند ولی گاهی به دنبال طوفان نیز حادث می‎شوندمناطقی که خاک‎های چسبنده و بدون پوشش گیاهی دارند برای ایجاد سیل بسیار مستعد هستند دانه‎های باران بر اثرضربه به خاک باعث به هم فشردگی و چسبندگی لایه سطح‎رویی خاک شده و از قدرت جذب خاک و نفوذ آب در عمق خاک می‎کاهد و به همین علت آب بارندگی در خاک نفوذ نکرده و جاری می‎شود و در همین حال شدت ضربات باران باعث حرکت دانه‎های خاک شده و این دانه‎ها را همراه خود به حرکت در می‎آورد و معلق شدن این ذرات خاک باعث زیاد شدن حجم آب جاری شده می‎گردد.

این آبهای گل‎آلود حوضه‎های کوچک، در حوضه خود اگر نیروی کوچکی به شمار آیند با پیوستن به هم و تشکیل حوضه‎های بزرگ و زیاد شدن حجم جاری قدرت مخربی را به وجود می‎آورند که در نهایت سبب خسارات مالی و جانی فراوان می‎گردند.
بعضی اوقات بعد از یک بارندگی شدید کوتاه مدت، در سطح حوضه آبریز و یا در یک قسمت اعظم از حوضه، باعث بوقوع پیوستن سیل می‎شود این بارندگی‎های دوم همیشه باعث سیل‎های وحشتناک و تخریب‎گری شده است. از بارندگی‎هایی که باعث سیل می شود یکی همین بارندگی‎های خارج از فصل می‎باشد (مانند بارندگی‎های تابستانی)، در تابستان رودخانه‎ها در حد کامل جاری هستند، دیگر این که به علت گرم بودن خاک و اختفای هوای گرم مرطوب در حفره‎های خاک، باران شدید تابستانی نمی‎تواند در روزنه‎های خاک نفوذ کند و ناچاراً جاری می‎شود و سیل و طغیان بوجود می‎آید.
عامل دیگری که در بروز سیل مؤثر می‎باشد شکسته شدن سدها و آب‎بندها است، که بر اثر سهل‎‎انگاری فنی و یا عوارض زمینی چون زلزله بوجود می‎آید و یا خرابی آب بندهای طبیعی که بر اثر ریزش کوه و بسته شدن گذرگاه آب حوضه آبریز دریاچه‎‎ای را تشکیل داده و بر اثر فشار زیاد آب سد از هم می‎پاشد نیز عامل دیگری از عوامل بروز سیل می‎باشد.
یکی دیگر از عوامل بروزسیل، شکسته شدن سدهای یخی می‎باشد. مکانیسم عمل بدین صورت است که وقتی رودخانه مقدار زیادی یخ از مناطق کوهستانی را همراه می‎آورد، پس از کاهش سرعت جریان، یخ‎ها به هم پیوسته و اولین شبکه یخی را تشکیل می‎دهند و با پیوستن دیگر یخ‎ها به صورت دیواره‎‎ای در شکاف به دام افتاده و سد یخی تشکیل می‎شود. شکسته شدن این دیوار بر اثر گرما یا فشار باعث سرازیر شدن آب جمع شده می‎گردد. ذوب سریع برف و یخ نیز عامل مهم دیگری در بروز سیل می‎باشد. برف معمولاً در کوهها بیشتر بوده و از فصل بهار به تدریج ذوب می‎شود، برف به علت نیاز بیشتر به گرما نمی‎تواند یکباره ذوب شود و برای ذوب هرگرم برف بیش از79 کالری حرارت لازم است. این مقدار کالری بیشتر از گرمای خورشید و یا بادهای گرم مداوم تأمین می‎شود. گاهی این ذوب به همراه بارندگی‎های شدید، طغیان رودخانه‎ها را سبب می‎گردد. فعالیت‎های آتشفشانی نیز باعث ذوب سریع برف کوهها و سیل آتی و پرحجم می‎شود. معمولاً سیل در اثر عوامل زیر ایجاد می‎شود:

1- ریزش سریع نزولات آسمانی و عدم گنجایش محل نزول.

2- عدم نفوذپذیری زمین محل و ذوب سریع برف‎ها.

3- عدم گنجایش و عدم طراحی صحیح مسیر رودخانه‎ و سیل‎ها

4- عدم استفاده از سیل بند و دیوارهای محافظ در مناطق سیل‎خیز

5- عدم گنجایش صخره‎ها و جوی‎ها جهت عبور آب درمناطق شهری و مسدود شدن رودخانه‎ به علت ریزش کوه

6- عدم لایروبی رودخانه و تجمع رسوبات سنگین و غیرطبیعی پشت سدها.

7- خرابی سیل‎بندها، سدها و مخازن آب

ازعواملی که در بروز سیلاب ویا تشدید آن تاثیر بسزایی دارد ویژگیهای طبیعی وشکل رودخانه واطراف آن است .ویژگیهای ‌مرفولوژی‌ رودخانه ‌از جمله ‌مشخصات‌ هندسی‌ بستر، شکل‌ کف‌، شیب‌ و نیمرخ ‌طولی ‌آن ‌تاثیر بسزایی‌ در وقوع‌ سیل‌ و یا تشدید آن‌ دارد.این‌ ویژگیها در طول‌ زمان‌ و تحت‌ تاثیر جریان ‌آب ‌و رسوب‌، جنس‌ مواد سازنده ‌و اندازه ‌مواد بستری‌ و وضعیت‌ پوشش‌گیاهی ‌کناره ‌و حاشیه ‌رودخانه ‌تغییر می‌کند.به ‌دلیل ‌پیچیدگی ‌اثرات‌ متقابل ‌هر یک‌ از عوامل ‌مؤثر، شناخت ‌روند و آهنگ ‌تغییرات ‌حرکت‌ آب‌ چندان ‌آسان‌ نمی‌باشد.هر یک‌ از الگوهای ‌رودخانه‌ای ‌نظیر الگوی ‌مستقیم‌، شریانی ‌و ‌عکس‌العمل‌های ‌متفاوتی ‌نسبت ‌به ‌جریان‌ سیلابی‌ در خود نشان‌ می‌دهند. از عوامل ‌مهمی‌ است‌ که‌ روی دبی رودخانه ‌اثر می‌گذارد:

- شیب ‌رودخانه‌: بررسیهای ‌متعدد نشان‌ می‌دهد که‌ شیب‌ رودخانه ‌به ‌دلیل ‌فراهم‌ بودن ‌شرایط فرسایش‌، انتقال ‌مواد و رسوبگذاری ‌اثر قابل‌ توجهی ‌در وقوع‌ سیلابها دارد.توپوگرافی‌، شیب‌ رودخانه ‌و مقدار بارندگی‌ سه‌ مشخصه‌ مهم‌ در ایجاد سیلاب‌ معرفی‌ شده‌اند.بررسیهای ‌انجام ‌شده ‌در یکی‌ از حوضه‌های ‌رودخانه ‌پنسیلوانیا، بـیانگر این‌ واقــعیت ‌است‌ که‌ دلــیل‌ وقــوع‌ سـیل‌ در آن ‌منطقه‌، شیب‌ زیاد و مقدار فراوان ‌بارکف ‌رودخانه ‌بوده ‌است‌

- ابعاد هندسی ‌رودخانه‌: از ویژگیهای ‌مهم ‌دیگر است‌ که‌ نقش‌ تعیین ‌کننده‌ای‌ در وقوع ‌سیلاب ‌دارد.دو تیپ ‌کلی ‌رودخانه ‌یعنی‌ رودخانه ‌با بستر سنگی ‌ (Bedrock) و رودخانه ‌با بستر آبرفتی (Alluvial) ‌را می‌توان ‌تشخیص‌ داد که‌ جریان ‌آب ‌و رسوب‌ در آنها کاملاً متفاوت ‌است‌ این‌ اختلاف ‌که ‌عمد تا در اثر تفاوت ‌در مکانیسم ‌انتقال ‌رسوب‌ است‌، شکل‌ رودخانه ‌و اثرات ‌بعدی ‌آن ‌را در وقوع‌ سیلاب‌ سبب‌ می‌شود.

رودخانه‌های ‌با بستر سنگی‌ معمولاً عمیق ‌و باریک‌ بوده ‌و در مواقع ‌سیلابی ‌جریانی ‌با عمق‌ و سرعت‌ زیاد دارند و قادرند حتی‌ در بسترهای‌ سنگی‌ موجبات ‌فرسایش‌ کناری ‌ و کف‌ را فراهم ‌نموده ‌و باعث ‌انتقال ‌مواد درشت ‌دانه ‌بسمت‌ پایین ‌دست‌ شوند به‌ دلیل ‌رسوبگذاری‌ دربازه‌های‌ پایینی ‌و سیلاب دشت‌ها، تغییرات قابل ‌توجهی‌ در مرفولوژی‌ رودخانه ‌و سطح ‌تر از آنها بوجود می‌آید که ‌منجر به ‌طغیان ‌جریان‌ از بستر و ایجاد سیل ‌می‌گردد.

در رودخانه‌های ‌با بستر سنگی‌ چنانچه‌ دبی ‌جریان ‌زیاد شود، عمق‌ و سرعت ‌نیز افزایش ‌می‌یابد و در نتیجه ‌نرخ ‌انتقال ‌بارکف‌ فزونی ‌می‌گیرد.این ‌عمل ‌تحت‌ تاثیر جریان ‌متلاطم ‌است‌ که‌ سبب‌ تخریب ‌بستر و ایجاد بی‌نظمی‌هایی ‌در بستر و کف‌ می‌شود.به‌ دلیل ‌همین ‌جریان ‌متلاطم‌، جریان ‌سیلابی ‌در این ‌گونه ‌رودخانه‌ها قادر به ‌انتقال ‌و حمل‌ مواد درشت‌تر بصورت‌ معلق‌ و یا جهشی‌ تا مسافت ‌زیاد می‌باشد.حجم‌ زیاد بار کف‌ که‌ در مواقع‌ سیلابهای‌ عظیم‌ به‌ پایین ‌دست‌ و سیلابدشت‌ها منتقل ‌می‌گردد بصورت‌ جزایر رسوبی‌ در بسترهای‌ باز آبرفتی ‌بر جای‌ می‌ماند که‌ در جریانهای‌ بعدی‌ سبب‌‌ طغیان ‌رودخانه ‌و گسترش‌سیلاب ‌در منطقه‌ می‌گردد.

دربسیاری موارد دخالتهای انسان باعث تغییر مورفولوژی رودخانه وایجاد سیل مهندسی بهداشت محیط...