پایان نامه ارزیابی عملکرد سد های کوتاه آبخیزداری بر روی میزان رسوب حوضه سد نهند

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته ی مجموعه مهندسی عمران سازه های هیدرولیکی

مهرماه 1393

 این مطالعه برای ارزیابی کمی اثرات عملیات آبخیزداری و با هدف ارزیابی کارائی طرحهای آبخیزداری و استفاده از نتایج  برای تصمیم گیری های آینده انجام گرفته است. برای این منظور در حوضه مورد مطالعه، میزان رسوب موجود در پشت سدهای کوتاه ایجاد شده در منطقه برآورد می گردد و نیز  تغییرات شیب آبراهه در نتیجه احداث سدهای کوتاه مذکور بررسی شده و با میزان رسوب و دبی ثبت شده در ایستگاه هیدرومتری در دوره زمانی قبل از احداث سدهای کوتاه و بعد احداث آنها مورد بررسی و ارزیابی قرار میگیرد. نتایج  نشان می دهد که دبی پیک ورودی از1.3 m3/s  درزمان اوج  0.3hr به دبی پیک خروجی   1.165m3/s درزمان 0.4hrکاهش یافته است و نیز براساس برآوردهای انجام یافته در کل سازه های مورد مطالعه حدود 117073 مترمکعب رسوب به استحصال گردیده است. این بدین مفهوم است که در اثر احداث و وجود سازه های مورد اشاره به همین میزان از کاهش حجم سد نهند جلوگیری شده و در نهایت باوجود این سازه ها عمر مفید سد افزایش یافته است.

کلمات کلیدی: ارزیابی، عملیات آبخیزداری، سدهای کوتاه، رسوب، حفاظت آب وخاک، حوضه سد نهند

               فصل اول

مقدمه و کلیات

مقدمه

رشد فزاینده جمعیت در کشور و نیاز به توسعه در زمینه­های مختلف اقتصادی از جمله کشاورزی و دامداری و توسعه سکونت گاه­های روستایی و شهری، دستیابی به عرصه­های طبیعی را اجتناب ناپذیر ساخته و از سوی دیگر فراوانی وقوع سیل­های مخرب همراه با از دسترس خارج شدن حدود نیمی از 413 میلیارد متر مکعب ریزش­های جوی کشور، نابودی جنگلها و مراتع، کاهش حاصلخیزی اراضی و سایر مسائل و مشکلات دیگر، از جمله مشکلاتی است که ضرورت توجه ویژه جامع ، به آبخیزها را نمایان می­سازد.

نگاهی به گذشته نشان می هد بروز فرسایش فزاینده احتمالا همزمان با آغاز و کشاورزی و بهره وری از زمین شروع شده و در نتیجه هرج و مرج تحمیلی از سوی انسان به محیط زیست و سرزمینهای آباد و سرسبز را به کویر لخت و بی آب و علف تبدیل کرده و زیستگاه مردمان در اثر بروز سیلاب و نابودی اراضی حاصلخیز و ویران و سپس رها گریده است. بعد از بروز این رویدادها انسان به فکر مبارزه با فرسایش و عوامل قهرآمیز طبیعت بر می آید و باعث تاثیر در نحوه کاشت و برداشت و استفاده از تراسهای پهن و ... میشود. بر این اساس در قرن میلادی گذشته تا حال حاضر مطالعات مختلفی در زمینه مبارزه با فرسایش و استفاده بهینه از کشاورزی و آب و خاک انجام گرفته است (آقا مجیدی و همکاران 1383).

خاک تحت تاثیر عوامل فرساینده بتدریج فرسایش یافته و توسط جریان آب از نقاط مرتفع به مناطق پست انتقال مییابد. فرسایش به جابجائی خاک از محل اصلی خود که بوسیله آب و یا باد صورت می پذیرد، گفته می شود .پدیده فرسایش در سه مرحله بشرح زیر صورت می گیرد:

-  مرحله جدا شدن ذرات خاک

-  مرحله انتقال ذرات خاک

-  مرحله ته نشین شدن ذرات خاک

این سه مر حله اگر بصورت طبیعی صورت پذیرد زیان آور نخواهد بود، ولی چنانچه تعادل طبیعی خاک در اثر تغییر پوشش گیاهی با اشکال مختلف به هم خورد فرسایش تشدید شده و زیان آور خواهد بود(ضیائی 1380) . در حال حاضر فرسایش خاک یک خطر جدی برای حیات انسان به شمارمی رود. فرسایش باعث کاهش حاصلخیزی خاک و متروک شدن مزارع گردیده، رسوب حاصل از آن در کانال ها، آبراهه ها و مخازن سدها، ته نشین شده و ظرفیت آبگیری آن ها را کاهش می دهد . بنابراین حفاظت از خاک و مبارزه با فرسایش ضرورت دارد . عملیات حفاظت از آب و خاک از قرن ها پیش در بین جوامع بشری معمول بو ده است . در آن سال ها این عملیات بصورت ابتدائی انجام میگرفت. پیشرفت و گسترش عملیات حفاظت از آب و خاک در پنجاه سال اخیر رشد چشمگیری یافته است، ولی نتوانسته فرسایش خاک را مهار نماید . توجه به عملیات کنترل آب و مبارزه با فرسایش و رسوب در طرح های کشاورزی، آبخیز داری، سدسازی، آبیاری، راهسازی و عمران روستائی و منطقه ای از اهمیت زیادی برخوردار است. یکی از فاکتورهای اصلی طرح های جامع آبخیزداری، در احیاء و جلوگیری از به هدر رفتن ثروت ملی یک حوضه آبخیز، شناخت فرسایش حوضه میباشد. بررسی میزان فرسایش و تولید رسوب حوضه و پراکنش مکانی آن از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. این تحقیق به منظور شناخت مکانیسم فرسایش سطح حوضه آبخیز و برآورد میزان رسوب تولیدی از طریق ارزیابی کلیه عوامل موثر در ایجاد فرسایش مورد بررسی قرار گرفت (رفاهی 1380). امروزه بحث ارزیابی یکی از ارکان اساسی طرحها و پروژ ه ها است و در جوامع پیشرفته بعنوان ابزاری در جهت سنجش و میزان اثرگذاری طرحها و برنامه ها با توجه به اهداف منظور شده به کار می رود. ارزیابی طرحهای آبخیزداری با توجه به اهداف و اثرات محیطی طرح بر حوضه آبخیز و خارج از آن ضروری می باشد (قدرتی 1383).

مطابق آمار تهیه شده توسط سازمان ملل متحد در میان بلایای طبیعی، سیل و طوفان بیشترین تلفات و خسارات را به جوامع بشری وارد آورده­اند (صانعی و همکاران، 1384). روند وقوع سیل در سال­های اخیر حاکی از آن است که اکثر مناطق کشور در معرض تهاجم سیلاب­های مخرب قرار دارند و ابعاد خسارات و تلفات جانی و مالی سیل در حال افزایش است (خسروشاهی و ثقفیان، 1384 ب). از آنجا که سیل و مخاطرات آن همواره یکی از بلایای طبیعی شمرده شده و با آثار مخرب و خسارات جانی و مالی گسترده خود به ویژه در سال­های اخیر از مشغله­های اصلی مسؤلین کشور بوده و درجه ایمنی و اطمینان مردم و ساکنین حاشیه رودخانه­ها و سیلاب دشت­ها را به طور جدی کاهش داده است (بی­نام، 1387) ولی متأسفانه مسئله مدیریت و کاهش خسارات آن در کشور مورد توجه جدی قرار نگرفته و فقط زمانی که سیلاب مخربی جاری می­شود و فاجعه­ای به وجود می­آید، توجه مسئولین و متخصصین به آن جلب   می­شود (صانعی و همکاران، 1384). 

1-2  بیان مسئله

در کشور نیمه خشک ایران اجرای طرحهای آبخیزداری و آب و خاک برای حفظ منافع ملی ضروری بوده و باعث استفاده صحیح از منابع آب و خاک، جلوگیری از فرسایش خاک و بهبود بهره وری آب می شود. طرحهای آبخیزداری نقطه شروع حفظ منابع طبیعی و استمرار دهنده آنها برای بهره برداری بهتر و ممانعت از هدررفت منابع ملی هستند و با ارزیابی کمی آنها میتوان به دیدگاه روشنی در مورد بازدهی چنین اقداماتی در حوضه های آبخیز دست یافت.

راه حل مشکلات چالش آب از یک سو، افزایش جمعیت و نیاز بیشتر مردم به غذای سالم، کمبود آب مورد نیاز بخش کشاورزی، افت سطح سفره های زیرزمینی، کمبود نزولات جوی و کاهش تولیدات کشاورزی ازسوی دیگر ضرورت اجرای طرحهای آبخیزداری را بیش از پیش رقم زده است . نکته مهم در این رابطه میزان اثربخشی و سوددهی طرحهای آبخیزداری است که بررسی و ارزیابی عملیات آبخیزداری انجام شده را طلب مینماید تا بتوان بر اساس نتایج حاصله، ضمن تعیین راندمان عملیات آبخیزداری درحوضه فوق ،تصمیم گیری در خصوص اجرای طرحهای مشابه در سایر حوضه های آبخیزرا نیز تصمیم گیری فراهم    می نماید.ارزیابی طرحهای آبخیزداری به منظور بررسی میزان تحقق اهداف، بهبود روشها، بازنگری سیاستهای کلان و خرد و ابداع شیوه های نوین ، ضرورتی اجتناب ناپذیر است. چنانچه عملکرد این طرحها به روشهای مناسب و از جنبه های مختلف فنی و مهندسی مورد ارزیابی قرار گیرد، نتایج حاصله میتواند منجر به یافتن علل شکست عملیات پیشنهادی و ارائه راهکارهای مناسب در جهت رفع آنها شود (اسکندری و همکاران 1391).

در سطح جهانی نیز سازمان خوار و بار جهانی[1] به موضوع ارزیابی عملیات آبخیزداری توجه ویژه ای کرده است، به گونه ای که نشریات و دیدگاههای مختلفی در این زمینه منتشر کرده و روش کار آن بر این اساس است که در ابتدا بایستی قبل از اجرای طرح ، شرایط اولیه مطالعه گردد، سپس تاثیر هر یک از عملیات آبخیزداری درکاهش رواناب و رسوب مورد ارزیابی قرار گیرد (تیموری و همکاران 1389).

بیش از یک دهه از دوره جدید عمر آبخیزداری در کشور که همراه با تحول اساسی در ساختار و اهمیت آن بوده است، می گذرد. تحولی که حاصل آن ارتقاء سطح کیفی و کمی برنامه ها در سطوح و بخشهای متفاوت مدیریتی، اجرائی، مطالعاتی و هماهنگی با سایر بخشها ی ذیربط در عرصه های طبیعت بوده است. دیدگاه برنامه ریزان و کارگزاران بخش آبخیزداری از اجرای یک سری پروژه های اجرایی محدود، با هدف کنترل رسوب در بالا دست سدهای بزرگ، اکنون در سرتاسر کشور پهناور ایران گسترش یافته و با اهدافی همچون حفاظت آب و خاک ، مقابله با خشکسالی، کنترل سیلابها ، بهبود شرایط پوشش سبز اراضی ، توجه به منابع زیربنایی کشاورزی ، بهبود شرایط اقتصادی آبخیزنشینان و .... متحول گردیده و تکامل یافته است. شاید مهمترین دستاورد بخش آبخیزداری در این دوره جدید گام نهادن در راهی است که منتج به اراده ملی و جلب مشارکت مردمی در ابعاد مختلف می باشد در این راستا نیز با روشها و شیوه های مشارکتی گوناگون در سراسر کشور طرحهای دلگرم کننده ای به اجرا در آمده و به طور قطع باید توسعه یابد . به هر حال آبخیزداری در مسیری حرکت می کند که متجلی دیدگاه روشنی در پیش روی دلسوزان این بخش زیربنایی است.  البته اگر منصفانه قضاوت کنیم هنوز تا رسیدن به ارزش واقعی این بخش در توسعه کشاورزی ، منابع طبیعی ، مدیریت منابع آب و سایر منابع وابسته در کشور فاصله زیادی وجود دارد . امید است در آینده آبخیزداری ارزش واقعی خود را بیش از پیش پیدا کرده و جایگاه آن پررنگ تر از گذشته جلوه نماید (قاسم زاده و همکاران 1384).

در سال های اخیر اقدامات گسترده ای از نظر کنترل سیل، فرسایش و رسوب در زمینه های تحقیقاتی، مطالعاتی و اجرایی آبخیزداری انجام شده است، این در حالی است که ارزیابی طرح های آبخیزداری به منظور تجزیه و تحلیل عملکرد اقدامات و تدوین راهکارهای اصولی یکی دیگر از نیازهای اساسی در این زمینه می باشد. آگاهی از میزان اثربخشی اجرای هر نوع پروژه برای مجریان آن از اهمیت زیادی برخوردار است، چراکه با شناخت کافی از میزان آن ضمن آگاهی از میزان حصول اهداف اولیه، مزایا و معایب مرتبط شناسایی شده و تصمیم گیری لازم در خصوص اصلاح معایب و یا تجدید نظر در شیوه اجرا و یا حتی نوع عملیات اجرایی اتخاذ خواهد شد.

یکی از فاکتورهای اصلی طرح های جامع آبخیزداری، در احیاء و جلوگیری از هدر رفت ثروت ملی یک حوضه آبخیز، شناخت فرسایش حوضه بوده و بررسی میزان فرسایش و تولید رسوب حوضه و پراکنش مکانی آن از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. امروزه بحث ارزیابی یکی از ارکان اساسی طرحها و پروژ ه ها است و در جوامع پیشرفته بعنوان ابزاری در جهت سنجش و میزان اثرگذاری طرحها و برنامه ها با توجه به اهداف منظور شده به کار می رود . ارزیابی طرحهای آبخیزداری با توجه به اهداف و اثرات محیطی طرح بر حوضه آبخیز و خارج از آن ضروری می باشد (قدرتی و همکاران 1383).

1-3 ضرورت تحقیق