آیا سدهای آسیب‌دیده و پرخطر را می‌توان نجات داد؟

انسان خیلی زود یاد گرفت چگونه بر طبیعت فرمانروایی کند؛ رودخانه را رام کرد و بر سر راه آب‌ها، سد ساخت. قدیمی‌ترین شواهد باستانی از وجود سد در ایران امروز و به ۸۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح بازمی‌گردد. از آن زمان تاکنون سدها برای ذخیره آب، برای کشاورزی و به منظور تأمین آب آشامیدنی و از أواخر قرن نوزدهم میلادی برای تولید انرژی برپا شده‌اند.

بر پایه تخمین‌ها در سراسر جهان در حال حاضر بیش از ۵۸ هزار سد بزرگ وجود دارد. تقریبا ۲۴ هزار مورد از آنها در چین بنا شده‌اند. منظور از سد بزرگ سازه‌ای است با دست‌کم ۱۵ متر ارتفاع یا به عبارت دیگر سدی که بیش از سه میلیون متر مکعب آب در خود جای دهد.

بیشتر سدهای بزرگ در طول ۶۰ سال گذشته بنا شده‌اند. اولین دوره رونق ساخت سدها برمی‌گردد به دهه‌ی ۳۰ میلادی که دلیل آن هم افزایش جهشی تقاضا بود برای الکتریسیته. بحران نفت در دهه ۷۰ میلادی، دومین فاز فشرده ساخت سدها را برای تولید برق رقم زد.

سد سه دره یا سه دهانه در چین با توان تولید تقریبا ۹۹ تراوات ساعت انرژی

مارکو پیلتز، کارشناس زمین‌لرزه از مرکز تحقیقات علوم زمین پتسدام در آلمان می‌گوید، سدها، این سازه‌های عظیم بتون و سنگ ساخته می‌شوند تا برای دوران مدیدی پابرجا بمانند؛ دهه‌ها و در حالت ایده‌آل، بیش از یک سده.

 

بسیاری از سدها در خطرند

اما حتی دوام یک سازه غول‌پیکر از بتون و فولاد هم همیشگی نیست. بسیاری از سدها در سراسر دنیا در حال حاضر در وضعیتی نامناسب به سر می‌برند. از بزرگترین تهدیدها و عوامل ایجاد خسارت در سد می‌توان به زمین‌لرزه، رانش زمین و سقوط سنگ و صخره اشاره کرد.

سدها در سراسر جهان معمولا در دره‌های تنگ رودخانه‌ها ساخته می‌شوند. از این‌رو همیشه این امکان وجود دارد که رانش زمین یا سقوط سنگ‌ها باعث وارد آمدن خسارت به دیواره سد شود. از سوی دیگر فروافتادن صخره‌ها به مخزن سد هم می‌تواند سونامی کوچکی راه بیندازد.

در کنار این تهدیدها، پیلتز، کارشناس زمین‌شناسی، به خطر "پدیده خوردگی" در درون خود سازه هم اشاره می‌کند و معتقد است که "زوال طبیعی سازه به مرور زمان، در نبود تعمیر و نگهداری سدها هم خود خطر بزرگی برای این سازه‌هاست."

با شکسته شدن سد سردابه در ازبکستان باید ۷۰ هزار نفر به مکان‌های امن منتقل می‌شدند

از دیگر خطرهای طبیعی که می‌تواند سدها را به مرور یا به یکباره با مشکل روبرو کند، بارش شدید است که می‌تواند منجر به افزایش فشار بر سد شود به گونه‌ای که دریچه‌های سد دیگر جوابگو نباشند یا در بدترین حالت مسدود شوند و زمین زیر سد ناپایدار شود. شکستگی سد می‌تواند پیامدهای هولناکی برای طبیعت و برای انسان‌ها در پی داشته باشد.

ترمیم، نوسازی یا تخریب؟

آیا می‌توان سدی را که در خطر است یا آسیب‌دیده نجات داد؟ «تا زمانی که سد فرونریخته، همیشه راهی هست»، این پاسخ کارشناس آلمانی است. پیلتز اما در ادامه می‌گوید: «اما شاید خیلی گران تمام شود.» او برای مثال به سد الوا در ایالت واشنگتن در آمریکا اشاره می‌کند. سدی که نجاتش گران تمام می‌شد. تخریب ارزان‌تر از تعمیر و نوسازی بود. سد تعمیر نشد اما مسیر و بستر رودخانه که در یک پارک ملی قرار داشت، اصلاح و احیا شد.

اگر خسارت به موقع تشخیص داده شود، ترمیم سد معمولا شدنی است. پیلتز می‌گوید: «یک سد، یک سازه است که می‌توان آن را مثل یک ساختمان که خسارت کمی دیده، با اقدامات محافظتی مناسب، ترمیم کرد.»  

سیستم هشدار سریع برای سدهای در خطر

پیلتز که تخصصش در زمینه خطرات لرزه‌ای است، سرپرستی پروژه‌ی "ام آی دَم" در مرکز تحقیقات علوم زمین‌شناسی پتسدام را برعهده دارد. در چارچوب این پروژه، یک تیم پژوهشی از قرقیزستان و متخصصان زمین‌لرزه از آلمان، یک سیستم "محاسبه همزمان-با-وقوع" (رایانش بی‌درنگ) برای نظارت و مونیتور سدها طراحی کرده‌اند که توانایی تشخیص خسارت در مراحل اولیه را دارد. پیلتز توضیح می‌دهد: «این سیستم می‌تواند به ما بگوید که بی‌نظمی مشخصی در سازه وجود دارد.»

سدها سازه‌های غول‌آسا و زیرساخت‌هایی حیاتی‌اند. کارشناس آلمانی مرکز علوم و تحقیقات زمین‌شناسی تأکید می‌کند: «مسلم است که در تمامی سدها در سراسر جهان سیستم‌های نظارت و مونیتورینگ تعبیه شده است.» سیستم جدید متخصصان آلمانی برخلاف سیستم‌های متداول کنونی اما مانیتورینگ کوتاه مدت و دراز مدت را که تا کنون ۵ بخش جداگانه را در برمی‌گرفت، در یک سیستم واحد با هم ترکیب کرده‌ است.

آزمایش بر روی یک سد در خطر در قرقیزستان

مرکز تحقیقات علوم زمین‌شناسی آلمان در پتسدام از مدت‌ها پیش، همکاری تنگاتنگی با انستیتو علوم زمین‌شناسی کاربردی در قرقیزستان دارد. با توجه به همکاری طولانی‌مدت این دو مؤسسه با هم و از آنجا که خطر زمین‌لرزه یکی از جدی‌ترین تهدیدات برای سدها در این کشور آسیای میانه است، مرکز علوم و تحقیقات زمین شناسی پتسدام دومین سد بزرگ قرقیزستان در مسیر رود "نارین" را برای آزمایش روش جدید برگزیده است.

بسیاری از تأسیسات و زیرساخت‌ها در کشورهای عضو اتحادجماهیر شوروی پیشین، در آن دوران ساخته شده‌اند. سد کورپسای در قرقیزستان نمونه‌ای از این سازه‌هاست.

این سد نمونه‌ای است برای سدهای در خطر در این منطقه که شمارشان کم نیست: چرا که به ویژه در کشورهای عضو اتحاد جماهیر شوروی پیشین، تجهییزات سیستم‌های نظارتی سدها معمولا همان تکنیکی است که در زمان ساخت سد در آن دوران از آن استفاده شده است. پیلتز، متخصص ژئوفیزیک می‌گوید: «در این مورد سیستم‌ها کاملا کلاسیک و مکانیکی هستند که در آنها تغییرات و بی‌نظمی‌های احتمالی را می‌توان با چشم دید و تشخیص داد و با فناوری روز کار نمی‌شود.»

در سیستم جدید داده‌ها و پیش‌بینی خسارت و موارد مشکوک توسط سیستم جمع‌آوری و به برلین و پتسدام فرستاده می‌شوند و البته پژوهشگران قرقیزستان که در این پروژه همکاری می‌کنند هم به آنها دسترسی دارند. مسئولیت تشخیص و پیگیری اینکه چه چیزی دقیقا خسارت دیده و به چه اقداماتی برای تعمیر باید دست زد، به عهده مسئولان سد در قرقیزستان است.

هزاران سد در حال ساخت در جهان

هرچند سدها با تولید انرژی تجدیدپذیر کمکی در راه حفاظت از اقلیم هستند اما همین سازه‌ها به دلیل تغییر مسیر طبیعی رودخانه‌ها و آسیبی که ساختشان به طبیعت وارد می‌کند با انتقاد به ویژه فعالان محیط زیست روبرو هستند.

با وجود این در سراسر جهان همچنان هزاران سد در حال طراحی و در دست احداث هستند. در بسیاری از کشورها این انرژی سبز به‌دست‌آمده از نیروی آب همچنان جایگاه ویژه‌ای در برآورد نیاز انرژی سرزمین دارد. در سدهای جدید در حال ساخت تلاش اصلی این است که آنها را چنان مقاوم بسازند که نه زمین‌لرزه و نه رانش زمین هیچ‌کدام تهدیدی برای سد و خطری مرگبار برای ساکنان منطقه به همراه نیاورند.

در عمل اما متخصصان سازه و معماران در بسیاری موارد مجبور به سازش می‌شوند- مانند تمام ساختمان‌هایی که در مناطق زلزله‌خیز بنا می‌شوند- آنها باید از یک سو هزینه‌‌ای را که ساخت ضدزلزله و ضدرانش طلب می‌کند بسنجد و از سوی دیگر مزایا و راندامان سد را.

و در مورد سدهای قدیمی؟ در مورد آنها تنها باید امیدوار بود که خسارت‌های احتمالی و خطرات پنهان با کمک سیستم هشدار سریع، به موقع شناسایی شوند تا مسئولان مربوطه بتوانند به موقع واکنش نشان داده و راه بر خطر ببندند.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  سد پوینتس در اسپانیا

  کار ساخت این سازه با ارتفاع ۵۰ متر در شمال اسپانیای کنونی در سال ۱۷۹۱ به پایان رسید. این سد قرار بود بر روی صخره ساخته شود اما سازندگان آن پس از برخورد به موانعی تصمیم گرفتند این دیواره را روی دوش تیرک‌هایی بنا کنند. با بالارفتن سطح آب در سال‌ها، بالاخره در آوریل سال ۱۸۰۲سد پوینتس (Puentes) شکست و عظیم‌ترین فاجعه تاریخ سازه‌های هیدرولیک در اسپانیا را با ۶۰۸ کشته، رقم زد.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  سد دیل داک در بریتانیا

  کار احداث این سد در سال ۱۸۶۴ در نزدیکی شهر شفیلد در شمال بریتانیا به پایان رسید، کار ساخت تقریبا به پایان رسیده بود و برای اولین بار آب در پشت آن جمع‌ شده بود که در ۱۱ مارس همان سال شکست. شکستن این سد باعث ایجاد خیزابی شد که شهر را تا حد زیادی ویران کرد و ۲۵۰ تا ۲۷۰ کشته بر جا گذاشت. این خیزاب بعدها به نام "سیلاب بزرگ شفیلد" مشهور شد.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  سد گلنو در برگامو (ایتالیا)

  سد گلنو (Gleno) در سال ۱۹۲۳ پس از ۵ سال در برگامو در ایتالیا ساخته شد و بلافاصله پس از بهره‌برداری در روز یکم دسامبر ۱۹۲۳ با بهره‌برداری شکست و صدها تن جان باختند.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  سد وایونت در ایتالیا

  سد وایونت در شمال شهر ونیز در ایتالیا ساخته شد. با لغزش دیواره به درون مخزن سد در سال ۱۹۶۳ تقریبا ۵۰ میلیون متر مکعب آب از روی سد بتنی عبور کرد و فاجعه‌ای رخ داد که منجر به مرگ بیش از ۲۰۰۰ تن شد.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  برچیدن یک سد عظیم؛ سد الوا در آمریکا

  سد الوا (Elwah) در آمریکا در دهه سی میلادی به منظور تولید برق در ایالت واشنگتن ساخته شد و ۳۳ متر ارتفاع داشت. پیامد ساخت این سد بزرگ برای طبیعت و حیات وحش فاجعه‌بار بود تا آنجا که در سال ۲۰۱۱ برای کمک به حیات وحش و احیا طبیعت تخریب شد. برچیدن این سد توسط مهندسان آمریکایی یکی از بزرگترین چالش‌ها البته موفقیت‌آمیز، در تاریخ سد سازی و تخریب آن در آمریکا به شمار می‌رود.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  سدهای پرخطر؛ سد موصل در عراق

  پیامدهای انتخاب مکان اشتباه برای ساخت سد را می‌توان در سد موصل دید: این سد با ارتفاع ۱۱۳ متر و طول بیش از سه کیلومتر در سال ۱۹۸۶ در منطقه‌ای از نظر زمین‌شناسی پیچیده، ساخته شد؛ بر بستری از مارن، سنگ آهک، سنگ گچ و نوعی سنگ رسوبی. با هر شکاف جدید در این سنگ‌ها جریان آب به سطح زیر سد نفوذ می‌کند. این مشکل سال‌هاست که شناخته شده است و به همین دلیل این سد نیاز به نگهداری بسیار مستمر و پیچیده‌ای دارد.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  سدهای پرخطر؛ سد کورپسای در قرقیزستان

  کارشناسان آلمانی می‌گویند، بسیاری از سدهایی که در کشورهای عضو اتحادیه جماهیر شوروی سابق ساخته شده‌اند، از نظر تشخیص خسارت و خطر در سازه با فناوری امروز همخوانی ندارند. افزون بر این در کشوری مثل قرقیزستان خطر آسیب از طریق زمین‌لرزه هم این سدهای قدیمی را تهدید می‌کند. کارشناسان آلمانی با استفاده از سیستم‌های هشدار به موقع به قرقیزستان در این باره کمک می‌کنند.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  از اولین غول‌ها؛ سد هوور در آمریکا

  سد هوور (Hoover) یکی از بزرگ‌ترین سدهای ایالات متحده آمریکا است که بین سال‌های ۱۹۳۱ تا ۱۹۳۵ بر روی رودخانه کلرادو و بین ایالت‌های نوادا و آریزونا ساخته شده است. این سد با بلندی ۲۲۱ متر تا پیش از احداث سد وایونت در ونیز ایتالیا (در سال ۱۹۶۱) بلندترین سازه سدی در جهان به شمار می‌آمد.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  عظیم‌ترین‌ها؛ سد سه دره در چین

  در حال حاضر بیش از ۵۸ هزار سد بزرگ در سراسر جهان وجود دارد یعنی سدهایی با ارتفاع دست کم ۱۵ متر یا گنجایش بیش از سه میلیون متر مکعب آب. تقریبا ۲۴ هزار مورد از مجموع این سدها در چین بنا شده‌اند. سد سه دره یا سه دهانه در چین یکی از آنهاست که بر روی رود یانگ‌تسه ساخته شده‌است. نیروگاه برق‌آبی ساخته‌شده در این سد، بزرگ‌ترین نیروگاه جهان است.

• سدها، سازه‌هایی که می‌توانند فاجعه بیافرینند

  عظیم‌ترین‌ها؛ سد ایتایپو

  سد ایتایپو (Itaipu) ساخته شده بر روی رودخانه پارانا در مرز پاراگوئه و برزیل طولانی‌ترین سد جهان و از نظر تولید برق آبی دومین سد جهان به‌شمار می‌رود. ظرفیت تولید برق از این سد و سد سه دره در چین ده‌ برابر راکتورهای هسته‌ای مدرن است؛ موضوعی که ساخت سدهای عظیم را از نظر تأمین انرژی برای بسیاری از کشورها هنوز جذاب نگه داشته است.