چکیده

بطور کلی بخش اعظم آب سطحی حاصل از بارندگی در سطح دشت از طریق رودخانه ها بدون استفاده به دریا میریزد. وجود مخازن ذخیره آب در میانه دشت و کنترل آبهای اضافی حوزه و همچنین روانآبهای سطحی دشت و آبهای برگشتی به منظور استفاده کشاورزی در اراضی پایین دست از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. شیب بسیار کم اراضی ساحلی موجب شده که تغییرات دورهای و فصلی سطح آب و همچنین جزر و مد آب دریا خطر ورود آب شور را به این اراضی فراهم نماید. با بررسیهای انجام شده سیستمی که بتواند ضمن جمع آوری آب در بستر باریک رودخانهها و تقویت سفره سطحی آب زیرزمینی از ورود آب شور دریا جلوگیری نموده و هیچگونه رسوبی نیز در آن جمع نگردد، احداث سدهای لاستیکی خواهد بود. دراین تحقیق با تهیه مدل برنامه ریزی منابع آب برای رودخانه های منتهی به دریا در نوار ساحلی دریای خزر ، میزان آب تنظیمی در شرایط با و بدون مخزن سد لاستیکی بر اساس میزان آبدهی رودخانه و منحنی سطح- حجم – ارتفاع سدلاستیکی برآورد و میزان افزایش بهره وری منابع آب بطور کمی مورد مطالعه قرار گرفته است . براساس نتایج این مطالعات در برخی از رودخانه های نوار ساحلی دریای خزر با احداث چند سد لاستیکی متوالی می توان از منابع آب موجود حداکثر بهره وری را به عمل آورد .

واژه های کلیدی : سد لاستیکی ، منابع آب ، اراضی ساحلی ، تداخل آب شور و شیرین ، مدل برنامهریزی

۱

-۱ مقدمه

رودخانههای استان مازندران به دلیل قرار گیری شهرها و بخشها و مراکز عمده جمعیتی استان در کنار آنها مانند شهرهای نکا، ساری، بابل، آمل، قائمشهر و … یکی از المانهای تاثیرگذار در جنبههای مختلف اجتماعی، اقتصادی و حتی سیاسی این استان بودهاند. از طرف دیگر دائمی بودن این رودخانهها و شرایط اقلیمی این منطقه ارتباط بین رودخانهها و مراکز جمعیتی کنار آنها را گسترش زیادی داده است، بطوریکه این رودخانها منشا بسیاری از فعالیتهای اقتصادی منطقه بوده که عمدتاً بر اساس ساز و کارهای سنتی بنا شدهاند.

علی رغم اینکه در منطقه شمالی ایران میزان بارش نسبت به دیگر نقاط کشور از وضع مناسب تری برخوردار است، اما به دلیل پراکنش بارش در فصول مختلف، مشکل تامین آب زراعی در زمان نیاز ابی از مسائل عمده استان های شمالی کشور به حساب می اید. از طرفی به دلیل پایین افتادن سطح آب رودخانه ها در فصول کم آبی (زراعی) نسبت به رقوم آب دریای خزر، باعث برگشت آب دریا به داخل رودخانه ها و تداخل آن با آب شیرین می گردد. بنابراین کشاورزان حتی قادر به استفاده از دبی پایه رودخانه در فصل نیاز ابی گیاهان نبوده و این خود مزید بر مشکلات کم آبی در منطقه می باشد. همچنین به دلیل شیب کم رودخانه ها در سواحل دریا، بالا بودن دبی سیلابی و سطح مقطع محدود و ناکافی رودخانه ها درنقاط پست ساحلی، احداث سازه های صلب برای بالا آوردن سطح تراز آب، جلوگیری از تداخل آب شور و شیرین نیز میسر نمی باشد. لذا در فصول پر آبی موانعی از قبیل بندهای انحرافی صلب در مسیر رودخانه موجب غرقاب شدن اراضی کشاورزی و حتی سیل گرفتگی مناطق مسکونی در محدوده دریاچه بند می گردد تا آنجا که انتظار میرود در شرایط حاد تغییر مسیر رودخانه نیز اتفاق افتد. با توجه به مشکلات اقلیمی، مسائل فنی، طبیعی و اجتماعی چنین به نظر میرسد که سدهای لاستیکی مناسب ترین نوع سازه هایی باشند، که در منتهی الیه دشت نوار ساحلی علاوه بر ایجاد یک غشای ناتراوا جهت جلوگیری از تداخل آب شور و شیرین، آبهای برگشتی و روانابهای ناشی از بارندگی را نیز ذخیره و جهت مصارف کشاورزی و … تنظیم نمایند.

ایده استفاده از سدهای لاستیکی اولین بار در سال ۱۹۵۰ توسط ایمبرسون مطرح شد . در سال ۱۹۶۵ اولین سد لاستیکی بادی در ژاپن برای ذخیره سازی آب به بهره برداری رسید. هم اکنون بیش از ۱۰۰ سد لاستیکی در آمریکای شمالی ، بیش از ۱۰۰۰ سد لاستیکی در ژاپن و خاور دور، و بیش از ۴۰۰۰ سد لاستیکی در چین در دست بهره برداری است.

سدهای لاستیکی در زمره سدهای کوتاه قرار داشته و به عنوان سدهای انحرافی، به منظور کنترل سیلاب، کنترل جذر و مد و همچنین برای افزایش ارتفاع سر ریز در سرریزهای بتنی و غیره مورد استفاده قرار میگیرند.

ابوالفضل شمسایی و همکاران در سال ۱۳۸۳ به بررسی تعیین ضریب جریان در سدهای لاستیکی پرداخته اند. مدل فیزیکی سد لاستیکی از نوع پر شده با هوا ساخته شده و تاثیر پارامترهای موثر بر این ضریب مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ضریب جریان در سدهای لاستیکی متاثر :از ارتفاع تیغه آب روی تاج سرریز به ارتفاع سد میباشد.

حسین پور کاشانی و همکاران در سال ۱۳۸۴ مدل ریاضی سد لاستیکی را در محیط نرم افزار تحلیل سازه SAP2000 به صورت سه بعدی و به روش المان محدود ارائه کرده اند.

در چهار دهه اخیر، بسته های نرم افزاری بسیاری در جنبه های مختلف شبیه سازی منابع آب به بازار ارائه شده است .شاید بتوان گروه مهندسین ارتش را که در سال ۱۸۰۲ تاسیس و در سال ۱۸۵۰ مسئولیت برنامه ریزی منابع آب آمریکا را عهده دار شد، از پیشگامان مدلهای (USACE) آمریکا شبیه سازی در صنعت آب دانست. این گروه نخستین مدل شبیه سازی خود را در سال ۱۹۵۳ برای مطالعات شش سد بر روی رودخانه میسوری توسعه داد. از دیگر مدل های اولیه شبیه سازی میتوان به مدل هایی که برای سیستم های چند-مخزنی چند-منظوره رودخانه های نیل و لی تهیه شده اشاره کرد باید توجه داشت که تصویری که از سیستم واقعی با پیچیدگیهای خاص خود در مدل ارائه میشود، تا حدودی به دریافت برنامهریز از پارامترهای مهمی که باید بر اساس طرح مسئله شبیهسازی شوند، بستگی دارد. بدین لحاظ، مدلسازی هنری است که به تواناییهای

۲

مدلساز و دانستههای او از اهداف، خواستهها و دادههای مورد نیاز وابسته است. تا کنون مدلهای بسیاری برای شبیهسازی سیستمهای آبی در جهان توسعه یافته است. بسیاری از آنها برای پاسخگویی نیازهای یک حوضه یا سیستم خاص طراحی شده و بسیاری از آنها نیز دارای کاربردهای عمومی هستند. نرم افزار ۱ WEAP ابزاری برای برنامهریزی جامع منابع آب است که چارچوبی جامع، انعطافپذیر و کاربردوست برای تحلیل سیاست فراهم میکند.

الگوریتم تخصیص در WEAP بر اساس اولویت تأمین و اولویت تخصیص عمل میکند اولویتهای تامین در طول یک دوره کمآبی باعث میشود نیازهای بحرانی تامین وکمآبی به طور یکسان بین سایر نیازها با اولویت یکسان تقسیم شود از طرفی در تامین نیاز از منابع مختلف، اولویتهای تخصیص ترتیب برداشت از منابع مختلف را مشخص میکند. در WEAP انتقال آب بر اساس تامین نیازها با در نظر گرفتن اولویت نیازها و برتری منابع موجود آب، برقراری رابطه تعادل و سایر قیود صورت می گیرد .این نرم افزار از یک مدل برنامهریزی خطی برای بهینهسازی برآورده کردن نیازها انجام در هر گام زمانی استفاده میکند. به عبارت دیگر این نرم افزار محاسبات تامین نیاز را با بهینهسازی تکزمانهٍ روابط بیلان آبی اساسیترین معادلهای است که WEAP در محاسبات خود در نظر میگیرد.

موسسهی علمیمحیطی استکهلمَ پشتیبانیهای اولیه را برای توسعهی WEAP انجام داد. مرکز مهندسی هیدرولوژیکی مهندسان ارتش آمریکا نیز سرمایهگذاری شایان توجهی برای توسعه ی آن داده است. چندین آژانس بین المللی شامل بانک جهانیُ، آژانس امریکایی توسعههای بینالمللیِ و صندوق زیرسازی جهانی کشور ژاپن ّ، پروژه های حمایتی از WEAP ارائه دادهاند. در کشورهای زیادی مثل امریکا، مکزیک، برزیل، آلمان، افریقای جنوبی، آسیای مرکزی و هندوستان از WEAP برای ارزیابی پروژه های آبی استفاده شده است. جهت بررسی یکی از سیستم های چند مخزنی در سطح جهان از پروژه دشت مرکزی کالیفرنیا، که به دلیل پیچیدگی و نیز چندمنظوره بودن از اهمیت خاصی برخوردار است استفاده شده است. این تحقیق نیز یک سیستم چندمخزنی میباشد که از مدل WEAP استفاده شده است.

در ایران در سالهای اخیر از این مدل برای شبیه سازی یکپارچه سیستم تامین آب شهر تهران و تدوین منحنی فرمان بصورت چند سدی استفاده شده است.