تکنولوژی در خدمت کاهش مخاطرات سیل

شاید به جرات بتوان گفت هیچ حادثه طبیعی در جهان همچون سیل مرگبار و مخرب‌ نیست. لزوما هر منطقه‌ای که باران‌زا باشد، نسبت به سیل هم آسیب‌پذیر است، اما بارندگی تنها دلیل وقوع سیل نیست. اکثر نقاط کره زمین در معرض خطر سیلاب قرار دارند و تقریبا نقاط محدودی یافت می‌شود که وقوع سیل در آنها نگرانی ایجاد نمی‌کند.

به گزارش ایسنا-منطقه اصفهان، سیل به معنی طغیان کردن آب، زیر آب رفتن بخش گستره‌ای از زمین و طوفانی شدن آب است. در خلال یا پس از یک بارندگی شدید، مقدار دبی رودخانه به سرعت افزایش یافته و در نتیجه آب از بستر عادی خود سرریز و دشت سیلابی و مناطق اطراف را دربر می‌گیرد. اصولاً بزرگی سیل‌ها و تکرار آن‌ها در طول زمان تابع شدت بارندگی، نفوذپذیری زمین و وضع توپوگرافی منطقه است.

امروزه به دلیل دخالت‌های بی‌رویه در بسیاری نقاط که قبلاً سیل نمی‌آمده، طغیان‌های بزرگی مشاهده می‌شود. فعالیت بشر به چند صورت احتمال وقوع سیل را افزایش می‌دهد. از آن جمله می‌توان به ساختمان‌سازی در دشت سیلابی رود و اشغال بخش‌هایی از آن که باعث کاهش ظرفیت طبیعی رود می‌شود، اشاره کرد.

شهرسازی‌ها و حذف گیاهان باعث کاهش مقدار آب نفوذی و افزایش آب سطحی می‌شود. حجم زیاد آب از یک طرف بر بزرگی طغیان می‌افزاید و از طرفی با افزایش فرسایش، رسوباتی به وجود می‌آورد که با برجای گذاشتن آن‌ها ظرفیت بستر اصلی رود کاهش می‌یابد. سیل‌های ناگهانی و فاجعه‌آمیز اغلب بر اثر تخریب سدها و بندها، ایجاد می‌شود.

تغییرات اقلیمی و افزایش سطح دریاها، باعث افزایش خطر سیل در سراسر جهان، به ویژه در مناطق ساحلی و پایین ساحلی شده است. افزایش دما همراه با گرم شدن کره زمین وقوع سیلاب را تشدید می‌کند. در همین حال، ذوب شدن یخچال‌های طبیعی و سایر عوامل موجب افزایش سطح دریا می‌شود که باعث ایجاد خطرات ناشی از سیلاب‌های طولانی مدت و ناگهانی همچون در ونیز، ایتالیا و جزایر مارشال می‌شود.

|

خسارت سالانه ۴۰ میلیارد دلاری  سیل  در آسیا 

در واقع باران بیش از حد، شکستن سدها، ذوب سریع برف یا یخ می‌تواند در مجاورت رود گسترش یافته منجر به سیلاب شود. سیلاب ساحلی زمانی اتفاق می‌افتد که طوفان یا سونامی بزرگ موجب پیشروی دریا شود. در بیشتر سیل‌ها ساعت‌ها یا حتی روزها قبل امکان هشدار به ساکنان به منظور تخلیه را می‌دهند. اما در پاره‌ای از مواقع سیلاب‌ها زمان هشدار و پیشگیری را از افراد سلب می‌کند.

بر اساس گزارش سازمان همکاری‌های اقتصادی و توسعه، سیل‌ها سالانه بیش از ۴۰ میلیارد دلار در آسیا خسارت ایجاد می‌کنند. در ایالات متحده، تلفات متوسط نزدیک به هشت میلیارد دلار در سال است. تلفات مرگ در اثر وقوع سیلاب در دهه‌های اخیر به بیش از ۱۰۰ نفر در سال افزایش یافته است.

زمانی که سیلاب‌ها فروکش می‌کنند، مناطق آسیب دیده اغلب در و گل فرو می‌روند. آب باقی مانده ممکن است با مواد مضری همچون آفت کش‌ها، مواد سوختی و فاضلاب آلوده شود. ساکنان ناحیه سیل زده اغلب از کمبود آب آشامیدنی سالم رنج می‌برند و این معظل منجر به شیوع بیماری‌های مرگبار در آب همچون تیفوئید، هپاتیت A و وبا می‌شود.

|

از چین می‌توان به عنوان گذرگاه سیلاب‌های مرگبار در دنیا نام برد. در دره رودخانه‌های چین، سیلاب بارها میلیون‌ها نفر را به کام مرگ کشانده است. در فهرستی از “مخرب‌ترین سیلاب‌های تاریخ جهان” به نقل از سایت “رَنکِر” می‌توان از سیل ۱۸ اوت ۱۹۳۱ رود “یانگ‌تسه” در چین نام برد که منجر به مرگ حدود ۳.۷ میلیون نفر شد. سیل ۲۸ سپتامبر ۱۸۸۷ رود “زرد” چین نیز یکی دیگر از مرگبارترین سیل‌های تاریخ است که ۹۰۰ هزار نفر را به کام مرگ کشاند. این رودخانه در ژوئن ۱۹۳۸ باز هم سیل مهیبی را تجربه کرد که منجر به مرگ ۵۰۰ تا ۸۰۰ هزار نفر شد.

سیلاب ۸ اوت سال ۱۹۷۵ سد “بنچیائو” در چین عامل مرگ و میر ۱۷۱ تا ۲۳۰ هزار نفر در چین شد. رود یانگ‌تسه در سال ۱۹۳۵میلادی باز هم در سیلابی مهیب ۱۴۵ هزار نفر را کشت. یکم اوت سال ۱۹۷۱ “هانوی” و “دلتای رود قرمز” در ویتنام شمالی حدود ۱۰۰ هزار نفر تلفات جانی داشت. بیش از ۱۰۰ هزار نفر در سیل۱۶ می سال ۱۹۱۱ “جیانگسو” و “آن‌هوئی” چین جان خود را از دست دادند.

گواتمالا با تلفات ۴۰ هزار نفری در ۲۷ سپتامبر ۱۹۴۹ دچار سیل شد. بنگلادش آوریل و ژوئن ۱۹۷۴ منجر به مرگ ۲۸ هزار و ۷۰۰ نفر شد. در آمریکا سیل و گِلرود در دسامبر سال ۱۹۹۹ وارگاس در ایالت وارگاسِ ونزوئلا بین ۱۰ تا ۳۰ هزار نفر را کشت.

|

برای رفع خطر سیل، بسیاری از دولت‌ها مجبور هستند که ساکنان مناطق مستعد سیلاب را بیمه سیل کنند و مقررات ساختمانی برای ساخت ساختمان‌های مقاوم در برابر سیل، با درجات مختلف، تنظیم کنند. تلاش‌های گسترده برای کاهش و هدایت سیل‌های اجتناب ناپذیر، موجب شد تا برخی اقدامات مهندسی بلندپروازانه ای از جمله سیستم گسترده نیواورلئان و سد سازی های بزرگ در هلند ارتقا یابد. چنین تلاش‌هایی همچنان ادامه دارد، زیرا تغییرات آب و هوایی در مناطق آسیب پذیر ادامه دارد.

همکاری مشترک بین Fujitsu،EYEfi و Downer راه حل IoT را برای کاهش خطر سیل ارائه می دهد. این طرح با موافقت شورای محدوده یارا در ایالت ویکتوریا استرالیا به صورت پایلوت اجرا شد. راه حل IoT شامل سنسورهای هوشمند تحت شبکه، فن آوری و نرم افزار ابری، تشخیص زودهنگام وقوع سیلاب است که به کمک آن فعالیت‌های بازسازی، تعمیر و نگهداری اولویت‌بندی شده و از آب گرفتگی جاده‌ها جلوگیری می‌شود.

در ملبورن استرالیا نیز ۲۸ مارس ۲۰۱۸ همکاری مشترکی بین Downer ،Fujitsu و EYEfi یک آزمایش موفقیت آمیز از این راه حل هوشمند تخلیه ارائه شد که به طور قابل توجهی کاهش خطر سیل را به دلیل جریان بیش از حد تخلیه آب‌های طوفانی ایجاد می‌کند. این روش از شبکه‌ای از سنسورها برای نظارت بر تخلیه در زمان استفاده می‌کند. این روش نیاز به بازرسی تخلیه دستی را از بین می برد و امکان استقرار تیم‌های واکنش و تعمیر و نگهداری را قبل از اینکه تخلیه مسدود و موجب سیل شود، فراهم می‌آورد.

|

با استفاده از سنسور دوربینی و سونار، راه حلی برای نظارت بر سطح آب و جریان آب در حوضه‌های آبی سیلابی طراحی شده است و هشدارهایی را به تیم های عملیاتی می دهد تا از انفجار پیش از وقوع حادثه جلوگیری شود. سنسورهای صوتی در تخلیه آب‌های طوفان جاده‌ای نصب شده و سطوح آب را اندازه گیری می‌کنند. با این امکان بررسی روزانه چاله‌های آب فراهم می‌شود.

این تکنولوژی به سرعت به ما اطلاع می‌دهد که یک انسداد وجود دارد، بنابراین می‌توانیم فردی را بلافاصله بفرستیم و قبل از اینکه عوارض ناشی از سیل بیشتر شود بتوانیم محوطه را پاک کنیم.

|

“Opti ” یک کمپانی آمریکایی است که طرحی برای کنترل سیل ارائه کرده است. به کمک این روش سیل قابل پیش بینی است و آب باران را به مکانی که امن باشد هدایت و ذخیره می‌کند. در حال حاضر بیش از ۱۱ میلیون دلار برای این طرح سرمایه گذاری شده است. یکی از راه‌هایی که شهرها در برابر سیل‌ها محافظت می‌کند، استفاده از استخرهای نگهداری است. آب باران به این حوضچه‌ها رفته و ذخیره می‌شود. اما سیلاب های بزرگ گاها ناشی از سرریز حاصل سدبندهااست. Opti  برای جلوگیری از سرریز شدن سد با کمک نرم افزار امکان نظارت و پیش بینی های آب و هوایی و همچنین تنظیم میزان آب در استخرهای را می‌دهد.

Opti، مبتنی بر سیستم های مدیریت آب آشامیدنی زیرزمینی با فناوری ابری ارتباط برقرار می کنند و آب و هوا را پیگیری می‌کند. این سیستم ها آب را به داخل و خارج از دریاچه های شهری، حوضچه های نگهداری، مخازن، لوله ها، مخازن، حتی تالاب های ساخته شده کنترل می کنند. سیستم Opti یک شیر تخلیه از راه دور دارد که پس از پیش بینی وقوع سیل می توان از آن استفاده کرد. سیستم به تدریج آب اضافی را به گونه ای پخش می کند که رودخانه های نزدیک را خروشان نسازد. این تکنولوژی پس از یک فاجعه بزرگ طبیعی، سیل را از بین نمی برد، اما Opti می گوید که می‌تواند به کاهش آسیب کمک کند. این طرح در حال حاضر در بیش از ۱۳۰ سایت در ۲۱ ایالت در آمریکا در شهرهای اصلی از جمله نیویورک، پیتسبورگ و شیکاگو نصب شده است. با تخلیه آب قبل از باران طوفان، مخازن، دریاچه ها یا حوضچه ها ظرفیت نگهداری آب بسیار بیشتری را در هنگام بارش باران شدید پیدا می کنند.

در حالی که Opti از فن آوری خود برای مدیریت و هدایت آب زیرزمینی استفاده می کند، یکی شرکت دیگر، تمرکز را در پشت بام ها قرار می دهد. Rainbank یک راه اندازی تازه است که پشت بام ها را به مخازن تبدیل می کند. سیستم آن در حال حاضر بر روی سقف وزارت آب در نیواورلئان کار می کند. مانند Opti، از فن آوری ابر متصل به شبکه نیز استفاده می کند. به جای حوضچه ها، از پشت بام ها برای نگهداری آب در طول باران های سنگین استفاده می شود و پس از آن طوفان ها به آرامی آزاد می شوند.

این دستگاه ها از راه دور کنترل می شود و  با سرور در سیستم ابری در ارتباط است. سرور الگوریتم ها را اجرا می کند، به ارزیابی سیلاب می پردازد و زمان شدیدترین دوره طوفان را تخمین می زند. تکنولوژی Rainbank نسبتا ارزان است.  تاکنون این سیستم در دوازده شهرهای فیلادلفیا، میلواکی و سنت لوئیس در پشت بام ها تعبیه شده است.

|

در انگلستان، مهندسان سدسازی موانعی مدرن و متحرک برای جلوگیری از سیل در امتداد رودخانه تایمز طراحی کرده‌اند. این سد متحرک از پوسته های براق و فولادی هیدرولیک فولاد توخالی ساخته شده است. این سدها دارای دروازه برای تخلیه آب هستند که در صورت نیاز، دروازه های آب متوقف می شود تا آب را از طریق جریان آب رودخانه کنترل و سطح امنیت رودخانه تایمز را حفظ کنند. در یک موقعیت کم آبی آب در زیر سد جریان می‌یابد.

برخی کشورها از روش خشکاندن دشت‌هایی که زیر آب رفته اند استفاده می کنند. از دستگاهی برای این منظور استفاده می شود که با گاز شهری و دیگر سوخت ها کار می کند. پمپ کف کش برای مکیدن آب و پاشیدن آن بر روی شعله دارد. در هر ساعت ۲ هزار متر مکعب آب را تبخیر می کند (در هر ۲۴ ساعت یک عرصه ۱۰ هکتاری که تا نیم متر آب سطح آن را پوشانده خشک می کند) و از همه مهمتر اینکه بخار آب را به گونه ای پراکنده می کند که امکان تشکیل مجدد ابر و بارش وجود ندارد.

|

بین سال های ۱۹۵۰ تا ۱۹۹۷، هلندی ها یک شبکه پیچیده از سدها، اسلایدها، قفل ها، دیوارها و موانع را برای متلاشی کردن جریان طوفان طراحی کردند. یکی از چشمگیرترین پروژه های هلندی ها سد “Oosterschelde” است که به جای ساختن یک سد معمولی، سدی است با دروازه های متحرک.

هلند آبراهه ای با توربین های بادی و دروازه های سفید دارد که در سال ۱۹۹۷، برای مقابله با طوفان طراحی شده است. هنگامی که سطح آب افزایش می یابد، دیوارهای کامپیوتری به یکدیگر نزدیک شده و آب مخازن را به شکلی تغییر می دهد که وزن آب دیواره ها را به طور قابل توجهی کاهش می دهد و از عبور آب جلوگیری می کند.

حوضچه های متحرک در سال ۱۹۶۰ تکمیل شده است. یکی از سه حوضچه متحرک یا سدها در امتداد رود راین در هلند قرار دارد. است. دو دروازه انحصاری عظیم برای کنترل آب و تولید قدرت در رودخانه لک در نزدیکی روستای Hagestein دارد. ۵۴ متر دراز کشیده، دروازه های این حوضچه ها متناسب با سطح آب تغییر وضعیت می دهند و حجم آب را کم و زیاد می کنند.

هدف از این دروازه ها محافظت از ونیز برابر جزر و مد و سیل است. هم اکنون موانع آبی ونیز دارای مجموعه ای از ۷۸ مانع است که می تواند به طور مستقل وضعیت آب را کنترل کند. ماژول الکترومکانیکی آزمایشی ونیز در سال ۲۰۰۳ استفاده شد.

|

منابع: وبسایت نشنال جئوگرافی، Ranker، cnn، Fujitsu، cnbc

ترجمه از: آیدا علی اکبری، خبرنگار ایسنا-منطقه اصفهان