سدسازی درایران ومقایسه ان با جهان

 

از دوران باستان، ساخت سد یکی از راه حلهای بشر برای ذخیره آب در مناطق مختلف بوده و وجود سدهای قدیمی در مصر باستان، بین‌النهرین، ایران، هند، ژاپن و ... مؤید این امر است. سد کفرا (kafara) در جنوب قاهره (2900 قبل از میلاد)، سد مارب در یمن (750 قبل از میلاد)، و سد کسیس‌گولو در ترکیه (800 قبل از میلاد) در زمره سدهای بسیار قدیمی هستند.

سد پروسرپینا در اسپانیا (130 میلادی)، 13 سد کهن مربوط به سالهای 400 تا 1480 میلادی در ژاپن، سد تونورتانک در هند در سال 1000 میلادی، و سد سرخاب در افغانستان مربوط به سال 1314 میلادی از جمله قدیمی ترین سدهای دنیاست که به ثبت کمیته جهانی سدهای بزرگ رسیده است رسیده است[4]  .

در دوران پس از قرون وسطی و از قرن 16 میلادی به بعد، در اسپانیا که جزو کشورهای خشک اروپا محسوب می�گردد، پیشرفت قابل ملاحظه‌‏ای در فنون سدهای بنّایی (سنگی-آجری) به وجود آمد. از جمله این موارد می‌توان به ساخت سد Tibi به ارتفاع 42 متر در سال 1594 میلادی و سد El-Gasco به ارتفاع 53 متر (1799 میلادی) اشاره نمود. با توسعه‏ امپراتوری اسپانیا، فنون سدسازی مهندسان اسپانیایی به آمریکای مرکزی و جنوبی صادر شد. در سال‏های 1700 تا 1800 میلادی، دانش سدسازی در دنیا پیشرفت آرامی داشت و از سال 1780 میلادی به بعد و با شروع اوّلین انقلاب صنعتی، تعداد و اندازه‏ سدها یکی بعد از دیگری به طور دائم رشد می‏کرد. در قرن نوزدهم میلادی مهندسان انگلیسی در توسعه و پیشرفت اصول طراحی خاکریزها موفقیت زیادی کسب کردند. احداث هفت سد در درّه‏Longdendale طی سال‏های 1854 تا 1877 میلادی، سد Burrator در انگلستان (1898میلادی)، سد Cataract در استرالیا (1907میلادی) نتیجه‏ همین پیشرفت‏های علمی بود.[5]

تا پایان سال 2015 حدود 58 هزار سد بزرگ (Large Dams) (سدهایی که دارای ارتفاع بیش از15 متر ارتفاع یا بیش از یک میلیون مترمکعب ذخیره مخزن هستند [5]) در کمیته بین المللی سدهای بزرگ(ICOLD)  به ثبت رسیده اند، که بخش بزرگی از آنها دارای بیش از یک کاربری هستند (مثلاً کنترل سیلاب، آبیاری، تولید برق و ...). بیشتر سدهای جهان به منظور آبیاری و ایجاد منبع آبی مناسب برای کشاورزی و توسعه مناطق روستایی (20 هزار مورد)، تولید برق (10 هزار مورد)، کنترل سیلاب، تامین آب و غیره ساخته شده‌اند. سدها به منظور ایجاد مناطق گردشگری، کشتیرانی و پرورش ماهی نیز استفاده می شود. سدهای بزرگ جهان (ارتفاع بیش از 15 متر) به تفکیک کاربری براساس اطلاعات سایت کمیته جهانی سدهای بزرگ در شکل 1 نمایش داده شده است. [4]

 

 

 

 

شکل 1 – سدهای بزرگ جهان (ارتفاع بیش از 15 متر یا مخزن بیش از یک میلیون مترمکعب) به تفکیک کاربری

 

به جز برخی کشورهای اروپایی که کمبود آب دارند (یعنی سرانه آب آنها برابر یا کمتر از ایران است)، مانند اسپانیا، آلمان، انگلستان، لهستان، هلند، دانمارک و چک (شکل 2) ، سایر کشورهای اروپایی به دلیل پراکندگی مناسب بارشها و رودخانه�ها و همچنین در اختیار داشتن سرانه آب شیرین بیش از 3000 مترمکعب در سال و همچنین نبود ارتفاعات کوهستانی، نیاز و یا امکان چندانی برای ساخت سد ندارند. کشورهایی چون فرانسه، سوییس، برزیل، کانادا و روسیه نیز به دلیل داشتن آب فراوان عمدتاً برای تولید برق به سدسازی روی آورده‌اند. کشورهای اروپایی و آمریکای شمالی تقریباً در عمده ساختگاههای مناسب سدسازی خود اقدام به ساخت سد نموده و دیگر جای زیادی برای سدسازی ندارند. ملاحظات زیست محیطی نیز موجب شده این کشورها در ساخت سدهای باقی مانده تردید به خرج دهند. اما کشورهای آمریکای جنوبی، آفریقایی و آسیایی که بسیاری سرانه آب شیرین تجدیدپذیرشان به ازای جمعیت کم می‌باشد، نیاز به تامین آب برای شرب و کشاورزی و بعضاً تامین برق برای جمعیت رو به رشد خود دارند، و لذا هنوز به سدسازی توجه ویژه ای دارند.

 

آب شیرین تجدید پذیر و بزرگترین کشورهای دارای سد

براساس گزارش سال 2015 بخش آب سازمان ملل متحد، سرانه آب شیرین تجدیدپذیر دنیا در سال 2013 به صورت زیر بوده است که نشان می‌دهد ایران با سرانه حدود 1700 مترمکعب، از نظر آب شیرین در آستانه تنش است [6]:

 

 

 

 

شکل 2 - سرانه آب شیرین تجدیدپذیر کشورهای دنیا در سال 2013

 

کشورهای دارای بیشترین تعداد سدهای جهان (موجود، در حال ساخت و یا در دست طراحی) براساس آمار ثبت شده برای سدهای بزرگ در کمیته جهانی سدهای بزرگ(ICOLD)، در جدول 1 نمایش داده شده است[4]. نکته جالب توجه این است که براساس آمار بانک جهانی در سال 2014، در اکثر این کشورها، سرانه آب شیرین تجدیدپذیر (جریان آب رودخانه‌های داخلی به علاوه آبهای زیرزمینی ناشی از بارندگی) بیش از ایران است (مترمکعب بر نفر) [7]. همچنین ظرفیت کلی مخازن سدهای این کشورها و ظرفیت مخازن سدها به ازای هر نفر جمعیت (مترمکعب بر نفر) نیز براساس آمار سازمان خواروبار جهانی (فائو) در سال 2010  در جدول 1 مقایسه شده است[8]:

 

جدول 1 -  کشورهای دارای بیشترین تعداد سدها، مقایسه ظرفیت مخازن و سرانه آب شیرین تجدیدپذیر آنها

 

 

 

جدول 1 نشان می‌دهد که بیشترین ظرفیت مخازن سدهای جهان به ترتیب متعلق به کانادا، آمریکا، برزیل و چین است که اتفاقاً وضعیت سرانه آب شیرین تجدیدپذیر سالانه آنها به مراتب بهتر از ایران است (بجز هند و آفریقای جنوبی). از نظر نسبت مخزن به جمعیت هم اکثر کشورهای جدول بالا علیرغم داشتن سرانه آب شیرین بیشتر، در رتبه بالاتری از ایران قرار دارند، ولی در عین حال سدهای بسیار بیشتری از ایران ساخته‌اند.

به عنوان مثال تنها ایالت کالیفرنیا در آمریکا که آب و هوای آن نیمه خشک و مشابه ایران دارد، بیش از 180 سد بزرگ و کوچک با ظرفیت بالای 10 میلیون مترمکعب تا 5/5 میلیارد مترمکعب دارد که ظرفیت کلی مخازن این سدها بیش از 50 میلیارد مترمکعب است (معادل ظرفیت کنونی تمام سدهای ایران) و بدون آن هیچ‌گاه جنوب‌شرق آمریکا چنین توسعه نمی‌یافت. بجز آنها، سد هوور نیز با ذخیره 35 میلیارد مترمکعب (به اندازه حدود 70 درصد ظرفیت کنونی تمام سدهای ایران) که در سال 1938 ساخته شد بخشی از آب خود را روانه کالیفرنیا نموده و از عوامل اصلی توسعه و حیات جنوب‌شرق آمریکا خصوصاً ایالت ثروتمند کالیفرنیا است. قدیمی‌ترین سدهای کالیفرنیا در 1870 و جدیدترین آنها در سال 2003 (سد اولیونهاین به ارتفاع 94 متر و ظرفیت 31 میلیون مترمکعب ) و سال 2012 ساخته شده است (سد لاس واگوئروس به ارتفاع 70 متر و ذخیره 200 میلیون مترمکعب). این سدها موجب شدند که کالیفرنیا دوره خشکسالی کنونی را که از سال 2011 آغاز شده و خشکترین دوره از سال 1895 است را پشت سر بگذارد.

کشورهای دیگری نیز هستند که نسبت مخزن به جمعیت آنها بالا است ولی تعداد سدهای آنها کمتر است و لذا در جدول بالا ارائه نشده است، مانند کشورهای عراق (4600 مترمکعب بر نفر در 30 سد)، استرالیا (3400 مترمکعب بر نفر در 570 سد) و یونان (1100 مترمکعب بر نفر در 164 سد).

البته تعداد سدهای ایران بیشتر از تعداد بالا است و تعداد بالا صرفاً سدهایی است که تا آن تاریخ در کمیته جهانی سدهای بزرگ ثبت شده است (ساخته شده یا در دست ساخت یا در دست طراحی). براساس گزارش کمیته جهانی سدهای بزرگ‌ در سال 2000، کشورهای هند، چین، ترکیه، کره‌جنوبی، ژاپن و ایران با داشتن بیشترین تعداد سدهای در دست ساخت، پیشرو در ساخت سد در جهان بوده‌اند[9]. سرانه ظرفیت ظرفیت مخازن سدها (نسبت ظرفیت سدها به جمعیت – مترمکعب برنفر) در کشورهای مختلف در سال 2010 براساس آمار سازمان خواروبار جهانی (فائو) در شکل 3 نمایش داده شده است [8] :

 

 

 

 

شکل 3 – سرانه ظرفیت مخازن سدهای کشورهای مختلف در سال 2010 براساس آمار فائو

 

مشاهده می‌گردد که ایران با حدود 600 مترمکعب بر نفر ظرفیت مخزن سد، جزو متوسط دنیا می‌باشد و بسیاری از کشورهای دارای آب شیرین بیشتر، به ازای هر نفر جمعیت ظرفیت مخزن سد بیشتری از ایران دارند. بزرگترین مخازن سدهای دنیا براساس اطلاعات کمیته جهانی سدهای بزرگ در جدول 2 نمایش داده شده است[4]:

 

جدول 2 -  بزرگترین مخازن سدهای دنیا و مقایسه با ایران

رتبه	نام سد	ظرفیت مخزن (میلیارد مترمکعب)	کشور
اول	کاریبا (KARIBA)	181	مرز زیمبابوه و زامبیا
دوم	براتسک (BRATSK)	169	روسیه
سوم	اسوان علیا (ASWAN)	162	مصر
چهارم	آکوسومبو(AKOSOMBO)	150	غنا
پنجم	دانیل جانسون (مانیک 5)	142	کانادا
ششم	گوری (Guri)	135	ونزوئلا
هفتم	بنت (BENNETT W.A.C.)	74	کانادا
هشتم	کراسنویارسک (KRASNOYARSK)	73	روسیه
نهم	زیا (Zeya)	68	روسیه
دهم	هیداسه (HIDASE) (در دست ساخت)	63	اتیوپی

 

بزرگترین مخزن سد ایران، مربوط به سد کرخه است که ظرفیت آن حدود 5/5 میلیارد مترمکعب بوده و در قیاس با سدهای بزرگ دنیا بسیار کوچک می‌نماید. مشاهده می‌گردد که در بسیاری از کشورهای دنیا، خصوصاً کشورهای دارای سرانه آب شیرین بیشتر از ایران، سدسازی بسیار بیشتر از ایران است.

 

ایران از دیرباز به دلیل قرار داشتن در کمربند خشک و به جهت کمبود آب، از کشورهای پیشرو در زمینه مهندسی آب بوده است. وجود سازه های آبی بزرگ و متعدد در سراسر فلات ایران، مانند قناتهای طولانی و بزرگ، سازه های آبی شوشتر (دوره ساسانی)، کانالها، سدها و بندهای متعدد نشان‌دهنده این امر می باشد. ولی با وقوع حمله ویرانگر مغول (1217م / 596 خورشیدی)، بسیاری ساختارهای اقتصادی و اجتماعی ایران از جمله توان فنی و مهندسی افول کرد و در بسیاری از زمینه�های مختلف ایران دچار رکود شد که از جمله آن در زمینه سدسازی بوده است. همچنین احتمالاً به دلیل گرمای هوا و تبخیر زیاد در فلات ایران، گرایش به سدهای بلند و ذخیره آب در فضای باز کم شده و تمایل به ذخیره آب در سفره�های زیرزمینی ایجاد شد که از طریق قنات قابل حصول است. این امر باعث شد که دیگر در این زمینه اقدامی برای ساخت سدهای بلند انجام نپذیرد. در خصوص سدسازی نمونه‌های زیر در ایران از بلندترین سدهای جهان تا قبل از انقلاب صنعتی بوده و مؤید پیشرو بودن ایران در زمینه فناوری سدسازی جهان می باشد:

• سد شاه عباسی طبس به ارتفاع 30 متر در 30  کیلومتری شرق طبس از نوع سدهای سیل‌گیر تاخیری
• 
  سد کوریت طبس به ارتفاع 60 متر ساخته شده در حدود سالهای 1350 میلادی[10]  ‍‍‍

شکل 4 – سمت راست: سد کوریت طبس - سمت چپ: سد تاخیری شاه عباسی طبس

 

 

نیاز به تامین آب و مهار سیلابها  باعث شد که از برنامه هفت ساله دوم عمرانی (1334-1341) ساخت سدهای بلند با کمک کشورهای غربی در دستور کار قرار گرفت و سدهای بلندی طي اين دوران مانند سه سد بزرگ كرج (امیرکبیر- در استان تهران)، سفيدرود (در استان گیلان)، و دز (در استان خوزستان) ساخته شد و سدهاي كوچكتری نيز مانند سد گلپايگان (در استان اصفهان) و سد انحرافي بمپور (در استان سیستان و بلوچستان) تكميلشدند [11]. در سالهای بعد نیز سدهای لتیان (اتمام 1346) و شهید عباسپور (کارون  - اتمام 1354)، مثالهایی از سدسازی قبل از انقلاب اسلامی است که توسط شرکتهای غربی ساخته شد.

پس از پیروزی انقلاب اسلامی، وقوع جنگ تحمیلی و متعاقباً خروج شرکتهای پیمانکاری خارجی، عدم وجود شرکتهای توانمند داخلی در زمینه سدسازی موجب شد که سدسازی نیز همچون بسیاری پروژه های عمرانی بزرگ دچار توقف و رکود شود ولی اتمام سدهای جیرفت و میناب در دستور کار قرار گرفت. پس از پایان جنگ تحمیلی به دلیل افزایش جمعیت و مشکلات تامین آب شرب و کشاورزی و صدمات سیلابهای رودهای بزرگ چون کارون و کرخه، ساخت سدهای بزرگ مجدداً در دستور کار دولت قرار گرفت. از اولین سدهای بزرگ پس از انقلاب می توان به سد گدارلندر اشاره نمود که با تامین مالی از وام خارجی و توسط شرکت دایلیم کره جنوبی ساخته شد. به دلیل مشکلات کمبود ارز در سالهای پس از جنگ و محدودیت برای پرداخت به پیمانکاران خارجی، پشتیبانی از شرکتهای خصوصی و دولتی داخلی و تاسیس شرکتهای جدید دولتی برای ساخت سدهای بزرگ در دستور کار قرار گرفت و شرکتهایی در مجموعه وزارت جهادسازندگی سابق و سپاه پاسداران انقلاب اسلامی با تجهیزات باقی مانده از دوران جنگ  ایجاد شدند که با کمک کارشناسان داخلی و مشاوران خارجی اقدام به ساخت سدهای جدید نمودند و این آغازی بود بر ورود فناوری سدسازی در دوران معاصر به کشور. با توجه به رشد توان بومی سدسازی در ایران، در حال حاضر کلیه سدهای ایران که برخی جزو بلندترینها در دنیا هستند، تماماً به دست توانمند متخصصان داخلی و بعضاً با کمک مشاوران خارجی، در حال ساخت است.

 

6-      تولید انرژی پاک برقابی

سدها در بسیاری از نقاط جهان برای تولید انرژی پاک (بدون کربن) استفاده می‌گردد. بزرگترین نیروگاههای برقابی جهان در جدول 5 آمده است[4].

جدول 5 -  بزرگترین نیروگاههای برقابی جهان

 

 

 

سهم تولید برق از نیروگاههای برقابی نسبت به کل تولید برق، در برخی از کشورهایی که بیشترین استفاده از نیروگاه برقابی در دنیا را دارند، در جدول 6 ارائه شده است (آمار 2011 و 2012) [12]:

 

جدول 6 -  کشورهای با بیشترین سهم تولید برقابی از کل تولید برق کشور

 

کشور	سهم تولید برقابی کشور
پاراگوئه – آلبانی-نپال-موزامبیک-زامبیا- کنگو-اتیوپی-تاجیکستان	بیش از 98 درصد
نروژ- قرقیزستان	93 تا 98 درصد
برزیل- کلمبیا – سودان	75 تا  80 درصد
اتریش- - کره جنوبی- کانادا- سوییس	55 تا 60 درصد
ترکیه – پاکستان	25 تا 30

 

در ایران با توجه به محدودیت منابع آبی و وجود منابع فسیلی، تنها حدود 10 درصد از نیروگاههای برق نصب شده کشور برقابی است، که آنها نیز تنها 5 درصد از برق کشور را (عمدتاً در زمانهای اوج مصرف) تولید می‌کند. به دلیل شرایط خاص رودهای کارون، دز و کرخه، امکان افزایش نیروگاههای برقابی بدون ذخیره زیاد آب وجود دارد (سدهای  جریانی). نیروگاههای برقابی بزرگ ایران شامل سد کرخه، کارون 3 و 4 ، مسجد سلیمان و گتوند هستند که ظرفیت تولید آنها از 300 تا 3000 مگاوات است. کل ظرفیت موجود برقابی ایران حدود 11 هزار مگاوات بوده و 7 هزار مگاوات نیز در دست ساخت است که در قیاس با تولید برقابی دنیا ناچیز است.