کمیت سیلی که برای طراحی سازه های تحت تاثیر وقایع هیدرولوژیکی با توجه به عواملی چون ایمنی سازه، هزینه، طول عمر و خسارت محتمل به کار می رود، سیل طراحی نام دارد. سیل طراحی معمولا در سه دسته سیل های بر پایه فراوانی، حداکثر سیلاب محتمل و سیل استاندارد پروژه تقسیم بندی می شوند. ابعاد خسارات حاصل از شکست سدها در مقابل منافع حاصل از ساخت و بهره برداری بهینه از آنها، حساسیت بسیار بالای انتخاب سیل طراحی به منظور حفظ پایداری سدها را نشان می دهد. روش های کمی تحلیل ریسک برای تعیین سیل طراحی، از یک طرف احتمالات وقایع هیدرولوژیک حدی و از طرف دیگر اثرات و خسارات حاصل از تجاوز سیل از سیلاب طراحی شامل خسارات افزایشی حاصل از شکست سد و تاخیر در بهره برداری را دخالت می دهد. تحلیل ریسک با هدف یافتن تعادل قابل قبول بین هزینه های بهبود و افزایش ایمنی در ازای کاهش خسارات مورد انتظار سیل انجام می گیرد. تحلیل ریسک اقتصادی هم چنین ابزار مناسبی برای ارزیابی انواع گزینه های بهسازی سرریز سدهای موجود و افزایش ایمنی آنها محسوب می شود. اما به دلایل زیر استفاده از این روش با مشکل مواجه است.

1- اطلاعات تجربی (و نه فرضی و ذهنی) درباره خسارات سیلاب های عظیم و مصیب تبار معمولا وجود ندارد و در نتیجه توسل به مفروضات مختلف درباره خسارات مستقیم و غیرمستقیم ضروری است. تحقیقات نشان می دهد که نتایج محاسبات به این گونه مفروضات حساسیت زیادی نشان می دهند.

2- ارزش گذاری جان انسانها، خصوصا در مواردی که شکست سد یک فاجعه اجتماعی به بار می آورد، کار فوق العاده دشوار و پیچید های تلقی می شود و کاربرد روش تحلیل ریسک را با مشکلات جدی مواجه می سازد.

3- نتایج محاسبات تحلیل ریسک اقتصادی که بر اساس شرایط فعلی و در پایاب و سراب سد صورت می گیرد، نمی تواند معیار خوبی برای تصمیم گیری درباره سیلاب طراحی بهینه باشد، زیرا در بسیاری موارد پس از احداث سد، توسعه عمرانی چشمگیری خصوصا در نواحی پایاب سد صورت می گیرد. پیش بینی این توسعه برای افق های بلندمدت دشوار است.

سدها و مخازن بزرگی که در پایاب آنها کانون های مهم جمعیتی و یا مراکز پراهمیت صنعتی وجود دارد، سازه های پرخطر محسوب می شوند که شکست آنها غالبا به فاجعه ای منطقه ای و ملی منجر می شود. روگذری از سد که عمدتا به علت وقوع سیلابی بزر گتر از ظرفیت تعدیل مخزن و افزون بر قدرت تخلیه سرریز حادث می شود، یکی از رایج ترین علل شکست سدها است. برخی از گزارشات حاکی از آنست که 41 درصد از سوانح شکست سدها ناشی از کمبود ظرفیت سرریز سدها و 7 درصد ناشی از خطا و اشتباه در بهره برداری از سد و مابقی به علت اندرکنش آب و سازه و زلزله بوده است. بدین ترتیب نزدیک به نیمی از سوانح شکست سدها را می توان ناشی از روگذری از سد دانست. گزارشات و مقالات متعدد دیگری نیز خطر شکست سد بر اثر روگذری را حداقل 30 درصد و غالبا بین 30 تا 40 درصد از کل شکس تهای گزارش شده سدها عنوان کرده اند. به طور کلی از تعداد 100 سانحه شکست سد در بین سال های 1950 تا 1990 میلادی، 40 مورد مربوط به روگذری از سدها بوده است.

کارشناسان آب در برخی کشورها، حداکثر سیلاب محتمل را به عنوان سیلاب ایمنی سدهای بزرگ که در پایین دست آن ها خطرات جانی قابل توجهی وجود دارد و هی چگونه ریسک تلفات قابل پذیرش نیست، محسوب می نمایند. از جمله از حدود 50 سال قبل در آمریکا، PMF از مقبولیت عام به عنوان سیلاب ایمنی سدهای با تهدید خطر بالا برای جامعه پایین دست برخوردار بوده است. در ایران نیز مطالعات PMF به عنوان سیلاب ایمنی سدهای بزرگ اهمیت و حساسیت فراوانی دارد.

- تاریخچه معیار سیل طراحی

توسعه روش های برآورد PMF به طور عمده در کشور آمریکا پیشنهاد و عملیاتی شد، به نحوی که روند تکمیل روش های پیشنهادی از تاریخچه حدود 50 ساله بهره می برد. یک گروه کاری در زمینه سیل های طراحی سرریز توسط جامعه مهندسین عمران آمریکا (ASCE) در سال 1956 تاسیس شد. در مقاله ای که توسط یک عضو گروه کاری در نشست هیدرولوژی سال 1962 ارائه شد، چنین نتیجه گیری شده بود: "برای سازه های بزرگ که در معرض خطر شکست قرار دارند، اگر سیلی واقع شود که از ظرفیت انتخابی آن ها عبور نماید، هیچ معیاری به اندازه حداکثر سیل محتمل توجیه پذیر نیست".

در سال 1970 گزارشی تحت عنوان "معیارها و کارهای عملی تعیین ظرفیت موردنیاز سرریزها" در US COLD تهیه شد. مولفین این گزارش پاسخ پرسشنامه های ارسالی به سازندگان سدهای فدرال، بهره برداران سدها و مالکین و همچنین شرکت های مهندسی خصوصی را جمع آوری کردند. پاسخ ها مبین این بود که سدهای مرتفعی که دارای احجام بزرگ مخزن می باشند، باید به گونه ای طراحی شوند که مجموعه تخلیه کننده های سد و سرریز آن ها آنقدر بزرگ باشند که اطمینان از عبور ایمن جریان های بزرگ تر از حداکثر سیل محتمل، بدون روگذری از سد وجود داشته باشد. این گزارش همچنین بیان کرد که سیاست های زمان حاضر ( 1970 ) به طور بنیادی با سیاست های دنبال شده در 20 سال گذشته و قبل از آن توسط سازمان های مسوول متفاوت نیستند.

یک کمیته کاری ASCE در سال 1973 در زمینه ارزیابی مجدد کافی بودن اندازه سرریز سدهای موجود، روش دیگری را در مقاله ای تحت عنوان "ارزیابی مجدد کفایت ظرفیت سرریز سدهای موجود" ارائه کرد. این مقاله از نظر ارائه پیشنهاداتی متفاوت با تفکر معمول آن زمان، برجسته محسوب می شود. کمیته کاری پیشنهاد کرد که کفایت ظرفیت سرریز سدهای موجود باید براساس یک تحلیل اقتصادی کامل از هزینه های ریسک (شکست سد) در مقابل هزینه های سرمایه گذاری سرریز سد، بنا شود. هزینه های ریسک از جمله تعیین ارزش اقتصادی برای مرگ هر انسان را نیز در بر می گیرد. به PMF احتمال رویداد سالانه یک در 10000 داده شد. کمیته اذعان داشت که شهروندان از طریق هزاران عامل مختلف می توانند در معرض ریسک مرگ قرار گیرند. جالب توجه است که اعضای کمیته توانستند رضایت عمومی را نسبت به توصی ههایشان جلب نمایند. کار کمیته طوفانی از بحث را ایجاد کرد به نحوی که میزان پذیرش توصیه های آن ها به وسیله جامعه مهندسین کم بود. بعضی از نقد کنند ههای توصیه های کمیته، با اختصاص دادن یک احتمال وقوع به PMF موافق نبودند. در حالی که برخی با تعیین ارزش اقتصادی برای جان انسان ها مخالفت کردند. شاید زمان انتشار نتایج کار کمیته تحت تاثیر شکست سد در دو ایالت آمریکا در 1972 یعنی اندکی قبل از انتشار نتایج قرار گرفته باشد. یکی از اعضای کمیته سال 1973 بعدها چنین نوشت: "بعد از همه این سال ها، من هنوز فکر م یکنم که گزارش کمیته استحقاق توجه عمیقی را داشت".

در سال 1979 "راهنمای فدرال برای ایمنی سد" در پایان دهه ای که تعداد زیادی شکست سد در ایالات متحده تجربه شد، منتشر گردید. در این راهنما چنین آمده است که "زمانی که سیلاب بتواند خطرهای مهمی برای جان انسان ها یا خسارت های عمده مالی ایجاد کند، برای وقوع سیلی بزرگ تر از سیل انتخاب شده طراحی نباید شانسی وجود داشته باشد" این توصیه صریح برای انتخاب PMF، استفاده از روش تحلیل ریسک را در چنین شرایطی مردود دانست.

انجمن تحقیق ملی آمریکا گزارش معیارهای سیل و زمین لرزه را در سال 1985 منتشر کرد. این گزارش چنین بیان داشت که یک روش رضایت بخش جهانی برای تعیین معیار ظرفیت سرریز برای سدهای پرخطر وجود ندارد. برای بعضی از سدها، جایی که خسارات جانی و مالی مازاد حاصل از شکست سد به خاطر روگذری وجود دارد، حفاظت در مقابل حداکثر سیل محتمل توجیه پذیر است. در سایر موارد ممکن است حفاظت در مقابل PMF مطلوب باشد، اما اندکی مسامحه نیز می تواند صورت گیرد.

در سال 1986 ، یک گروه کاری در کمیته میانجی گری راهنمای فدرال ایمنی سد، انتخاب و اصلاح سیل های طراحی ورودی به سدها را بررسی کردند. برای سدهای موجود جایی که شکست باعث خسارات جانی و مالی سنگین یا ضربه های شدید اجتماعی می شود، PMF به عنوان سیل طراحی ورودی توصیه می شود. این راهنما همچنین پیشنهاد کرد که آژانس های فدرال می توانند معیارهای خاص دیگری را نیز توسعه دهند. بدین صورت راه حلی پیش پای آژانس ها در استفاده از روش های دیگری از جمله روش تحلیل ریسک قرار داده شد.

کمیته دیگری از ASCE در سال 1988 در زمینه انتخاب سیل طراحی سرریز مقال های با عنوان "روش های ارزیابی ایمنی هیدرولوژیکی سدها" تهیه کرد. کمیته چنین پیشنهاد کرد که در شرایطی که تعداد 100 نفر یا بیش تر، در سطوح سیل زده طی 4 ساعت اول بعد از شکست سد، در معرض خطر قرار می گیرند، PMF باید به عنوان سیل طراحی انتخاب شود. روش ارزیابی کمی ریسک برای سدهای با خطر کم تر پیشنهاد شد که در آن وزن دهی نسبی به خسارات غیرمادی و مقایسه آن ها با ذخایر مادی فرض می شود. در نتیجه هیچ معیار واحدی برای اتخاذ یک تصمیم نهایی برای طراحی ایمن توصیه نگردید.

در اکتبر 1998 "راهنمای فدرال برای انتخاب و اصلاح سیل طراحی ورودی سدها" مجددا منتشر شد "پیامدهای افزایشی قابل قبول" به عنوان پایه ای برای تعیین سیل طراحی ورودی مناسب معرفی شد. اختلاف در میزان خطر مالی و جانی حاصل از سیل، با و بدون شکست سد، به عنوان پیامدهای افزایشی تعریف می شوند. راهنما یک روش تکرار شونده را برای تحلیل جریان های سیل افزایشی، تا زمانی که جریان سیل قابل قبول مشخص شود یا کل PMF حاصل شود، توصیه می کند. همچنین اگر وقوع PMF باعث شکست سد شده و پیامدهای مازاد غیر قابل قبولی را ایجاد کند، PMF باید به عنوان سیل طراحی ورودی پذیرفته شود. راهنما همچنین بیان م یکندکه "مواقعی وجود دارد که روش انتخاب سیل طراحی با استفاده از روش خطر افزایشی پیچیده می شود و ممکن است اجرای تحلیل های بیشتر با یک روش براساس ریسک ضروری باشد".

دریافت پروژه عملی محاسبه بارش طرح در یکی از حوضه های آبریز ایران

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح