به گزارش زیست آنلاین، کاهش چشمگیر بارش در پاییز، زمستان و بهار سال آبی 99-00 باعث شد تا علاوه برکاهش شدید آب سدها، خشکسالی شدید دامن بسیاری از استانها از جمله خوزستان را بگیرد به طوری که شاهد بروز اعتراضات گسترده اهالی شهرهای این استان در تابستان گذشته به دلیل کمبود شدید آب آشامیدنی و کشاوزی و همچنین بروز فجایع زیست محیطی در مناطقی چون تالاب هورالعظیم بودیم. شرایط فورس ماژور و همچنین افزایش شدت اعتراضات در نهایت دولت و متولیان امور آب و کشاورزی را بر آن داشت تا با وجود کمبود آب در سدها، بخشی از ذخایر آنها را آزاد کنند. کارشناسان اعتقاد دارند به دلیل استفاده بیش از حد از ذخایر و در واقع از حجم مرده سدهایی که ذخایرشان استفاده شده، در پی خشکسالی و نحوه نادرست مدیریت آب، این سدها هم اکنون در معرض خطرهای جدی قرار دارند و در کنار همه خسارات و خطرات آتی، هزینه‌های اقتصادی بالایی را به صنعت سد سازی و کشور تحمیل کرده‌اند.

ضرورت حفظ حجم مرده آب در سدها

حسین آقا محمدی، کارشناس آب و انرژی، در تشریح وضعیت تخلیه آب سدها و استفاده از حجم مرده سدها در گفتگو با زیست انلاین به تشریح آثار استفاده از حجم مرده آب بر عملکرد مدیریت آب سال بعد و مشکلات فنی ای که برای سدها حاصل میشود پرداخت.

وی با بیان اینکه هر رودخانه‌ای دارای رسوب است و بیشترین مزاحمت را برای سد، رسوب ایجاد می‌کند. گفت: در مرحله طراحی سد، پایین ترین خروجی که برای آب سد در نظر گرفته می شود شیر تخلیه تحتانی است. این دریچه برای این است که بتوان آب سد را در شرایط خاص مثل شرایط بحرانی تخلیه کرد. تراز آن نیز در جایی قرار می گیرد که از رسوبی که در طول سالیان پشت سد به تله می افتد و در پروفیل رودخانه توزیع می شود، بالاتر باشد.

وی هدف از وجود این دریچه را اینگونه عنوان کرد که اگر برای سد، چه در دوران آبگیری و چه در دوران بهره برداری مخاطراتی مثل زلزله اتفاقی رخ داد، بتوان توسط آن حداکثر ممکن آب سد را خالی کرد. بر همین اساس دهانه نیروگاه در ارتفاعی غالبا بالاتر از شیر خروجی تحتانی (باتم اوتلت)  تعبیه می شود تا کمترین رسوب وارد مجرای مزبور شود.

آقا محمدی با بیان اینکه ستون آب روی دریچه های سریزها معمولا حداکثر ۵ تا ۲۰ متر است، و بسیار راحت می‌توان آنها را باز کرد. افزود: از سوی دیگر دهانه نیروگاه نیز معمولا ۳۰ تا ۴۰ متری عمق آب قرار دارد یعنی 30 تا 40 متر  ارتفاع آب روی آن است. اما بر روی شیر خروجی تحتانی بیشترین ارتفاع آب ممکن قرار می گیرد و به همین دلیل باز کردن آن ریسک زیادی به همراه دارد. زیرا هد موثر روی این شیر بیشتر بوده و عملا سرعت آب بیشتر خواهد بود و استهلاک سیستم مزبور بیشتر خواهد شد.

وی تاکید کرد: پیامد چنین شرایطی  ایجاد یک سری ملاحظات تجهیزاتی است که در نتیجه به سادگی نمی‌توان شیر خروجی تحتانی را باز کرد. نمونه آن سد دز است که گرچه شیر خروجی تحتانی ندارد ولی در میانه بدنه یک سوم به پایین آن ۳ شیر کشاورزی هست که در حال حاضر ۴۰ متر زیر رسوب است و اصلا نمی شود آن را باز کرد.

بنابراین تنها در شرایط بحرانی و پذیرش ریسک ها است که می توان به باز کردن شیر خروجی تحتانی اقدام کرد.

خطرات فراتر رفتن از تراز ماکزیمم بهره برداری

این کارشناس آب و انرژی بیان کرد: برای هر نیروگاهی یک تراز ماکزیمم بهره برداری و یک حداقل تراز بهره برداری پیش بینی می شود و حد فاصله این دو امکان جاری شدن آب بداخل تونل آببر است و مشکل فنی هم پیش نمی آید.

وی سد کارون ۳ را مثال زد و افزاد: تراز رودخانه در محل سد  ۶۶۰ است ، حداقل تراز ایمنی بهره برداری ۸۱۰  و ماکزیمم آن نیز ۸۴۵ است. حجم آبی که پشت این سد قرار می گیرد از تراز ۶۶۰ تا ۸۴۵  معادل ۳ میلیارد متر مکعب می‌شود اما حجم آبی که بین ارتفاع ۸۱۰ تا ۸۴۵ متری قرار می گیرد  یک میلیارد و 700 میلیون متر مکعب است که این حجم فعال مخزن محسوب می شود. به عبارت دیگر نوسان ترازی که در طول سال در نظر گرفته می شود، ارتفاعی بین ۸۱۰ تا ۸۴۵ است. یعنی با وجود اینکه که می گوییم مخزن کارون ۳، ۳ میلیارد متر مکعب است، فقط ۱.۷ میلیارد متر مکعب آن را می توان مورد بهره برداری قرار داد. یا وقتی می گوییم مخزن کرخه ۵/۵ میلیارد متر مکعب است اما تنها حدودا از سه و نیم میلیارد متر مکعب آن می توانیم استفاده کرد. باقی مانده حجم آب مخزن که  زیر این تراز است را حجم مرده می گویند، و تنها  در شرایط بحرانی می شود آن را تخلیه کرد.

امکان تخلیه رسوب ها

آقا محمدی در پاسخ به این سوال که آیا در طول بهره برداری نمی توان رسوب را خالی کرد، گفت: اگر طراحی تجهیزات و اِلمانهای تخلیه تحتانی به شکلی باشد که قابلیت گذر آب همراه با رسوب را بدهد امکان تخلیه وجود دارد. مثلا شیر خروجی تحتانی سد ساوه طوری طراحی شده که بتواند رسوب را تخلیه کند. اما این کار هزینه بر است و باید لوله فلزی بکار رفته در برابر سایش مقاوم باشد. شاید در ایران بیشتر از ۳ تا ۴ سد این خاصیت را نداشته باشد.

وی با تاکید بر اینکه کم آبی امسال را نمی توان شرایط بحرانی دانست و به استناد آن از حجم مرده سدها استفاده کرد، گفت: حجم مرده زمانی قابل بهره برداری یا رها سازی است که سانحه ای مثل زلزله اتفاق بیفتد و یا ترکی در بدنه سد یا یک مشکلی برای عملکرد آبندی محدوده مخزن سد دیده شود. کما اینکه در سد کبان ترکیه این اتفاق افتاد و در ابتدا که آبگیری کردند در آن فرار آب مشاهده شد. سپس همه سد را با شیر خروجی تحتانی خالی کردند تا نقطه معیوب را پیدا کردند. همچنین برای سد شهید عباسپور در ایران نیز مشکلی تقریبا مشابه این اتفاق افتاده است.

چه زمان مجاز به استفاده از حجم مرده هستیم

این کارشناس آب و انرژی گفت: به طور کل جز در شرایط بحرانی به ندرت به سمت استفاده از این حجم مرده می روند. چرا که باید فقط از حجم مفید برای مدیریت آب پایین دست استفاده شود. طبق برنامه کلان هر سد، نوسان آب باید بین ماکزیمم و مینیمم قرار بگیرد. البته سدهایی هم داریم که گفته شده که می توان از حجم مرده تا فلان تراز استفاد کرد. آنها نیز باید در دستورالعمل هایش پیش بینی شده باشد. در چنین سدهایی یک دریچه اضافی در نقطه بینابین بدنه بنام دریچه تخليه تحتانی یا شیر کشاورزی تعبیه می شود.

برنامه عملکردی هر سد متفاوت است

وی با اشاره به این که برنامه عملکردی هر سد ممكن است متفاوت باشد، گفت: برای مثال سد کرج برای تامین آب شرب تهران و تامین برق مجموعه های حکومتی ساخته شده است. برای همین مبانی آن با جاهای دیگر متفاوت است. زمانی یک سد برای گستره آبی ساخته می شود و به عنوان یک مانع و در مقابل حمله دشمن باشد. ممکن است یک سدی در راستای گردشگری ساخته شود. هر کدام از این ها متفاوت است. که در اینجا نمیخواهم به اهداف و مزیتهای سدها بپردازیم از آن میگذرم.

اما بر اساس معیارهای کلی در صنعت سد سازی، حتی در سدهایی که فعالیت نیروگاه ندارند شرایط خاص برای استفاده از مخزن آن تعریف می شود.

وی با بیان اینکه سدهای بزرگی که هم اکنون در ایران وجود دارد هیچکدام زیر تراز مینیمم خود نباید برود. گفت: اما متاسفانه متولیان امور در وزارت نیرو به دلیل فشارهای دولتمردان، به هر سدی که رسیدند تراز را به زیر مینیمم آوردند.

اثر استفاده از حجم مرده سد بر دو قوسی سدها

آقا محمدی بیان کرد: گذشته از سدهای خاکی، سدهای بتنی به طور معمول دو قوسی هستند. دلیل دو قوسی بودن این است که وقتی ستون آب پشت آن جمع می شود به جناحين فشار وارد می کند. در واقع مثل شخصی است که جلوی دری قرار گرفته و دست هایش را بر ستون های چپ و راست گذاشته است. فشاری که شما به کمر این فرد می آورید به جناحین در منتقل می شود. سدی که قوسی است نیز همین کار را می کند و بار را به طرفین ساختگاه خود منتقل می کند و جناحین هم در تثبیت پایداری نقش دارند. هر چه فشار بیاورید شعاع دایره این قوس بیشتر می شود.

وی افزود: در مرحله طراحی این مسئله را در محاسبات در نظر می گیرند که  وقتی  سدی بارگزاری شد مشخص باشد که در شرایط فشار هیدرواستاتیکی با تراز حداکثر، دیواره سد چه میزان به سمت داخل فشرده شده و جمع می شود. تجربه نشان می دهد در هنگام نوسان فشار، در هنگام تراز ماکزیمم، بطور مثال؛ دیواره سد حداکثر تا ۱۰ سانتی متر و در تراز مینیمم فشار ۷ سانتی متر شکم سد به سمت درون جمع می شود و به سمت محور داخلی حرکت کرده و فشرده می شود. تفاوت ۳ سانتیمتری نوسان حرکت دیواره سد در هنگام تراز ماگزیمم تا مینیمم از اهمیت زیادی در حفاظت از دیواره دارد بدین صورت که هرچقدر فشار هیدرواستاتیکی از بالا دست برداشته شود، دیواره سد و به حالت ارتجاعی به حالت قبل از آبگیری برمی گردد. هرچقدر که تراز مخرن بدلیل برداشت بی رویه آب بیشتر کاهش یابد، حالت ارتجاعی به سمت بالادست بیشتر شده و قاعدتا ترک های مویی روی سدهای دو قوسی ایجاد می شود. به همین خاطر استفاده بیش از حد از مخزن آب سد خطرناک است و به همین دلیل طراحان هیچوقت توصیه نمی کنند از تراز مینیمم پایین تر بروید. اما آن لحظه بحرانی که از تراز زیر مینیمم استفاده می شود در حالتی است برای سد اتفاق بحرانی ای افتاده است. مثلا فرار آب یا پایپینگی وجود دارد و در یک جایی خسارت به بار آمده است. در این حالت بین بد و بدتر مجبور به انتخاب بد هستیم. پس آب مخزن  تخلیه می شود، گرچه بدنه به سمت بالا دست برمی گردد و ترک هم ایجاد می شود، ولی در عوض از یک خسارت بزرگتر جلوگیری شده است.
 
چرا سدهای بتنی باید  همیشه آب داشته باشند

آقا محمدی گفت: یکی از دلایل اصلی که در سدهای بتنی آب را خالی نمی کنند این است که طراح نوسان را می بیند. در سد خاکی مشکل دیگری وجود دارد. در مورد سدهای بتنی مثال آدمی را زدم که که جلوی در می ایستد، دو طرف را می گیرد و مانع عبور می شود. زمانی هم که به او فشار می آوریم این فشار به دو طرف منتقل می گردد. اما سد خاکی مثل یک آدم بسیار چاق است که وزن زیادی دارد و در درگاه نشسته و شما هرچقدر آن را هل می دهید اصلا تكان نمی خورد. درواقع به جناحین نیاز ندارد. فشار سد خاکی فقط روی زمین است. اما چون حجم بدنه سد خاکی زیاد است و آب آن در بالادست سد نفوذ می کند، وقتی بیش از محدوده مجاز پر و خالی می شود، جرم سد آسیب می بیند.

همه سدهای خوزستان به زیر مینیمم رفته اند

وی در پاسخ به این سوال که در حال حاضر چند سد به زیر مینیمم رفته اند، گفت: شاید بشود گفت همه سدهای خوزستان، اما اندازه ها فرق می کند. تقریبا سدهای خوزستان از 4 تا 15 متر به زیر تراز مینیمم رفتند. کارون ۴ ، کارون3، عباسپور، گتوند ،سیمره و کرخه از آنجمله اند.
کاهش بیش از حد تراز گتوند مشکلات جدیدتری ایجاد می کند که از ورود به آن پرهیز میکنم چون بحث مفصلتری می طلبد.

سالهای بعد چه کنیم

وی در پاسخ به این مسئله سوال که که وقتی از مخزن استفاده شد باید برای سال بعد چه کار کرد؟ با اشاره به این که خطر فعلی بیشتر از نظر مدیریت آب است، گفت: سال آبی قبل حوضه کرخه ۳ میلیارد آب بیشتر نداشت. با خالی کردن سد سیمره و کرخه ۵ میلیارد آب به پایین دست دادند؛ یعنی ۲میلیارد از حجم مفید ومرده مخزن استفاده شد. اگر امسال هم ۳ میلیارد آب وارد شود می خواهند چه کار کنند؟ پس با کمبود آب روبرو می شوند. ضمن این که وقتی تراز  پایین تر از مینیمم قرار می گیرد نیروگاه ها هم از مدار خارج می شوند. مثلا کرخه الان ۲ ماه است که از مدار خارج شده یا سد سیمره نیز به همین سرنوشت دچاراست.و شاید تا چندین ماه نتوانند به مدار بیایند.

سال آبی گذشته بحرانی نبود

این کارشناس آب و انرژی با ادعای اینکه سال آبی گذشته برخلاف گفته مسئولان بحرانی نبود. گفت: بارش پارسال فقط کمی کمتر از نرمال بود. سال گذشته ۸۰ درصد آورد متوسط تاریخی بود ولی به شکلی جلوه داده شد که ۵۰ درصد به نظر بیاید و بخاطر بحث انتخابات و اعتراضات خوزستان، از حجم مرده سدها استفاده و در نهایت این مشکل را به سدها اعمال کردند.

آقا محمدی در پایان گفت: مخاطرات استفاده از حجم مرده سدها باعث می شود خسارت به بدنه سدها وارد شود. همچنین هزینه سرویس و نگهداری دریچه ها و آبراهه ها افزایش یابد و همینطور مشکل تامین انرژی بوجود بیاید. از طرفی باید این مخزن از آب سال بعد پر شود. همچنین به دلیل این که همه مطالعات در محدوده مینیمم و ماکسیمم انجام شده است، وقتی خروجی به زیر تراز مینیمم بهره برداری می رسد، ممکن است موارد غیرقابل پیش بینی اتفاق بیفتد.