بررسی حذف سد و تاثیر آن بر رودخانه

تاریخچه سدسازی در جهان به سال های دور باز می‌گردد، در شرایطی که انسان احساس کرد شاید در یک زمان خاص، آبی برای استفاده نداشته باشد و یا اینکه نیاز دارد تا آب بیشتری در دسترس خود ببیند؛ از این رو به سدسازی روی آورد. سد عبارت است از مانعی که در مقابل جریان آب قرار دارد که بنابه دلایل مختلفی ساخته می‌شود. سد سازی در گروه کهن‌ترین و زیربنایی‌ترین فعالیت‌های مهندسی انسان قرار دارد و به دوران قبل از تاریخ مدون باز می‌گردد. به­طوریکه می‌توان سد را یکی از دستاورد‌های کهن سازه‌ای انسان دانست. نیاز انسان به سد و پیدایش سدسازی در زمان‌های قدیم را می‌توان در نیاز انسان به آب بیشتر دانست. انسان‌های قدیم تا قبل از یادگیری کشاورزی، از آب فقط برای آشامیدن و بهداشت استفاده می‌کردندکه با زیاد شدن جمعیت و بعد از این که انسان کشاورزی یاد گرفت، مجبور شد آب و غذای بیشتری تهیه کند. در ابتدا انسان بیشتر از زمین‌های کنار رودخانه‌ها برای کشاورزی استفاده می‌کرد. با افزایش جمعیت در نقاط مختلف کره زمین و با توجه به نیاز انسان به زمین‌های بیشتر برای کشاورزی، از زمین‌های دورتر از کنار رودخانه‌ها نیز استفاده گردید. اما استفاده از زمین‌های دورتر مشکلات زیادی را برای انسان ایجاد می‌کرد. همچنین به­دست آوردن آب بیشتر برای آشامیدن و کشاورزی و داشتن آب در هر زمان که نیاز باشد، باعث شد که مردم آن زمان برای برطرف کردن این مشکلات به فکر چاره‌ای باشند. آن‌ها فهمیدند با ساختن سد می‌توانند آب رودخانه‌ها را کنترل و در دریاچه ایجاد شده در پشت سد ذخیره نمایند و سپس با انتقال آب از دریاچه به محل‌های دورتری که می‌خواهند آن را مصرف نمایند. با پیشرفت علم توانمدی بشر در ساخت سد باعث شد سد­ها با اهداف و شکل­های متفاوتی ساخته شوندکه می­توان به اهدافی چون ذخیره آب، تولید برق، تنظیم یا انحراف آب، کنترل سیلاب، کشتیرانی، تفریحی، رسوبگیر (جمع آوری زباله)، چرخه­های سیل و خشکسالی اشاره کرد. سدها از نظر ساختاری به: وزنی ، قوسی، خاکی، سنگریزه ای، چوبی ، پشت بنددار تقسیم بندی می­شوند.

با توسعه امپراتوری اسپانیا فنون سد سازی مهندسان اسپانیایی به آمریکای مرکزی و جنوبی صادر شد. در سال‌های ۱۷۰۰ تا ۱۸۰۰ میلادی، دانش سدسازی در دنیا پیشرفت کندی داشت و از سال ۱۷۸۰ میلادی به بعد و با شروع اولین انقلاب صنعتی تعداد و اندازه سد‌ها یکی پس 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 طی سال‌های ۱۸۵۴ تا ۱۸۷۷ میلادی نتیجه همین پیشرفت‌های علمی بود.

ده کشور اول از نظر تعداد سد­های ساخته شده عبارت­ند از:

1. چین با تعداد (23841)،
2. ایالات متحده آمریکا (9236)،
3. هند (4408)
4. ژاپن (3130)
5. برزیل (1365)
6. کره­جنوبی (1338)
7. کانادا (1150)
8. آفریقای­جنوبی (1116)
9. اسپانیا (1064)
10. ترکیه (973)

هستند که ایران در جایگاه دوازدهمین کشور با 594 تعداد سد­ در جهان قرار دارد.

حذف سد، عملیاتی است که با توجه به اهداف مورد نظر، سد یا سدهای موجود در رودخانه­ ها تخریب می­ شود.

از منظر اکولوژیکی، سدها موجب تغییرات شدیدی در فرایندهای اکوسیستمی، مانند افزایش نشت و تبخیر آب، جلوگیری از مهاجرت آبزیان، کاهش جابجایی رسوبات و باعث غرق شدن اکوسیستم­‌های رودخانه می­شوند. اما عوامل متعدد دیگری به غیر از مسائل اکولوژیکی در حذف سدها دخیل بوده­‌اند و حتی به پایان رسیدن عمر سازه­‌های سدها و مسائل امنیتی نقش کلیدی را در حذف سدها ایفا کرده­‌اند. به­طور مثال بسیاری از سدهایی که تا کنون در کانادا حذف شدند جزو سدهایی هستند که در قرن نوزدهم یا اوایل قرن بیستم برای اهدافی احداث شده­‌اند که دیگر آن اهداف وجود ندارد یا عمر مفید آنها به سر رسیده است. اما در سدهایی که هنوز در حال تأمین اهداف موردنظر خود هستند با مناقشات بسیار جدی­‌تری برای حذف شدن روبرو هستند. لذا، نکته­‌ی بسیار مهم دیگری که به طور غیرمستقیم می­‌توان به آن اشاره کرد، این است که دغدغه­‌ی حذف سد عموماً در مناطق پرآب (نسبت به تقاضا) مطرح و در حال پیگیری است.  طبق مطالعات انجام شده، کشورهای پیشتاز در زمینه­ی حذف سدها را می­‌توان ایالات متحده، کانادا و فرانسه دانست. بر اساس آمار موجود، تا پایان سال ۲۰۱۵ نزدیک به ۱۳۰۰ سد حذف شده­اند که تنها 67 سد دارای ارتفاع بیشتر از ۱۰ متر و چهار سد بالای ۳۰ متر بوده‌­اند. معروفترین مورد از حذف سد مربوط به سد (Elwha) با ارتفاع ۳۳ متر بوده که در سال ۲۰۱۱ و در ایالت واشنگتن تخریب شده است. شکل 1 تعداد سدهای حذف شده ایالات متحده آمریکا را در طی قرن گذشته نشان می­دهد.

یکی­ دیگر از انگیزه­ های اصلی حذف سد، احیای رودخانه­ ها ازطریق بازیابی ویژگی­ها، عملکردهای فیزیکی و زیست محیطی آن رودخانه است.که به علت نوپا بودن علم حذف سد سوالاتی در مورد احیای رودخانه مطرح قابل بررسی است نظیر آیا حذف سد رودخانه‌ها را احیا می‌کند؟ در صورت مثبت بودن جواب، احیای رودخانه چگونه اتفاق می‌افتد، و انتظار چه پیشامدهایی را باید داشته باشیم؟ چه اتفاق­هایی ممکن است پیش­ بینی نشده یا اشتباه پیش برود؟

تعداد سدهای حذف شده ایالات متحده آمریکا در یک قرن (1915-2015)

هدف از این تحقیق بررسی حذف سد و تاثیرات آن بر رودخانه می­باشد و با توجه به دلایل حذف سد، بررسی این موضوع که آیا شرایط رودخانه به حالت نرمال و عادی قبلی خود باز می­گردد یا نه؟ سوالات و درس‌هایی که از حدف سد ایجاد می­شود نیز مهم هستند زیرا ساخت سد در کشورهای در حال توسعه رو به افزایش است. دانش اکولوژیکی و فیزیکی برای حذف سد می‌تواند به مهندسان برای تصمیم‌گیری در مورد محل و چگونگی ساخته شدن سدها جهت جلوگیری یا به حداقل رساندن اختلال محیطی و تعهدات اقتصادی آینده، کمک نماید. در ادامه به بررسی سابقه مطالعاتی در ارتباط با حذف سد پرداخته می­شود.

حذف سد یک روش رایج برای احیای رودخانه‌ها می­باشد که در ایالات‌متحده نیز بسیار دیده می­شود. مطالعات حذف سد، بینش‌هایی را در مورد کنترل‌های کلیدی که بر واکنش­های فیزیکی و بوم‌شناختی حذف سد تاثیر می‌گذارند، به ارمغان می­ آورد. اگر چه بسیاری از جنبه‌های سیستم‌های فیزیکی و اکولوژیکی واکنشی سریع به حذف سد نشان می‌دهند، اما روند پاسخ کلی رودخانه، به نحو­ی حذف سد و شرایط کلی حوضه بستگی دارد. بر اساس حذف سد تاکنون، برخی از نتیجه­ گیری های کلی پدید آمده عبارت است از:

1. واکنش‌های فیزیکی به طور معمول سریع بوده و میزان فرسایش رسوب تا حد زیادی به خصوصیات رسوب و استراتژی حذف سد بستگی دارد.
2. پاسخ‌های اکولوژیک رودخانه به حذف سد در بین متغیرهای بالادست، پایین‌دست و مخزن متفاوت است.
3. حذف سد، به سرعت اتصال بین بالادست و پایین­دست رودخانه را ایجاد کرده و جابجایی مواد و موجودات زنده را دوباره برقرار می‌کند.
4. زمینه جغرافیایی، تاریخچه رودخانه و کاربری زمین به طور قابل‌توجهی بر خط سیر بازسازی رودخانه و پتانسیل بازیابی تاثیر می‌گذارد زیرا آن‌ها فرآیندهای فیزیکی و اکولوژیکی گسترده‌تری را کنترل می‌کنند.
5. قابلیت مدل‌سازی کمی بهبود پیدا می‌کند، به ویژه برای اثرات زیست محیطی فیزیکی و در مقیاس گسترده، به مدیران اطلاعات لازم برای درک و پیش‌بینی اثرات بلند مدت حذف سد بر روی اکوسیستم‌های رودخانه را می‌دهد.

اگر چه این مطالعات به طور کلی درک ما از چگونگی واکنش اکوسیستم‌های رودخانه‌ای به حذف سد را افزایش می‌دهند، اما شکاف‌های علمی زیادی همچنان باقی مانده است چون اکثر مطالعات کوتاه بوده‌ (کمتر از ۵ سال) و تنوع انواع سد، که شرایط حوضه و روش‌های حذف سد در آمریکا را به اندازه کافی نشان دهد وجود ندارد.  شکل زیر تعداد سد­های احداث و حذف شده  هر ایالت را در طی قرن گذشته نشان می­دهد.

تعداد سدهای احداث شده در ایالات متحده آمریکا تا سال 2016

تعداد سدهای حذف شده در ایالات متحده آمریکا از سال 1912 تا 2015

سدهای حذف شده توسط نظارت یا تحقیقات

واکنش رودخانه ­ها در مقابل حذف سد:

1-حرکت رسوبات:

فرسایش و انتقال رسوبات مخزن سد به پایین­دست که طی سال­ها انباشته شده، در چندین دهه اتفاق می­افتد و سطوح سابق زیر آب را برای استفاده گیاهان و حیوانات فراهم خواهد کرد. سرنوشت این رسوبات – همراه با آلاینده­ها، مواد معدنی و آلی – معمولاً مهم­ترین نگرانی و هزینه مربوط به حذف سد است.

بر این اساس برای اجرای حذف سد کوچک با سوال “رسوبات چه می­شوند؟” آغاز می­شود.

سرنوشت رسوبات شسته شده عمدتا به خصوصیات رسوبات و سرعت برداشت سد بستگی دارد. برداشتن یک سد تراز کف منطقه را از نظر ارتفاع مخزن پایین می­آورد. در حذف­هایی که سرعت تخریب تراز کف شان به تدریج است و مخازنی که دارای رسوب نیستند، انتقال رسوبات به پایین‌دست از سد ممکن است محدود باشد. برای مخازن پر از رسوب، یک بخش کوتاه و پرشیب از کانال که انرژی و رسوبات در آن متمرکز هستند معمولا زمانی تشکیل می‌شود که تراز کف به سرعت توسط رسوباتی که در محل سد ته­نشین و انباشته شده و به بالا حرکت کنند. رسوبات موجود و نحوه ته­نشینی آن­ها می‌تواند موجب افزایش انتقال رسوبات و فرسایش دیواره رودخانه­ها شود و تا زمانی که شیب رودخانه به شیب پیش از سد نزدیک نشود و عرض بستر و دیواره ها افزایش یافته یا ثابت نشوند، ادامه دارد. مطالعات تا به امروز نشان می‌دهدکه دبی رودخانه‌ به تنهایی ممکن است تاثیرکمی بر حجم نهایی فرسایش در مخزن داشته باشد. در بسیاری از حذف سدها، اکثر رسوبات مخزن در نبود جریان‌های با بده زیاد از بین رفتند. برای این حذف­ها، کم شدن تراز کف (افزایش شیب) در سایت سد سابق باعث تخلیه اکثر رسوبات شده و نیازی به جریان­های زیاد ندارد. در برخی موارد، جریان­های بزرگ ممکن است برای فرسایش رسوب اضافی مورد نیاز باشد. در جایی­که نیکپونت ندارند یا آستانه ورودی رسوب زیاد است، جریان­های متوسط تا زیاد برای حرکت رسوب مخزن لازم است. این مطالعات نشان می­دهد که برای حذف بیشتر سدها، فرسایش قابل توجه رسوب مخزن نیاز به جریان زیاد ندارد و توالی جریان ممکن است بر زمان و مسیر فرسایش رسوب مخزن تأثیر بگذارد و احتمالاً تأثیرکمی در کل حجم رسوب فرسایش یافته خواهد داشت. در صورت حذف سریع سد یا مخزن، آب به سرعت تخلیه می­شود و رسوبات انباشته شده در معرض فرسایش قرار می­گیرد. بیشتر سدهای کوچک به صورت سریع حذف می­شوند. در حذف سد­ها به روش مرحله­ ای، ارتفاع تاج سد طی چند مرحله قبل از حذف نهایی کاهش داده می­شود. این استراتژی حذف معمولاً توسط عوامل لجستیک برای مدیریت زمان رهاسازی رسوب انجام می­شود. برای حذف مرحله‌ای، کل رسوبات در سد تا مرحله نهایی حذف سد، در معرض فرسایش قرار ندارند. در حالتی که سد پر از رسوبات باشد، یک سری از نیکپونت­های کوچک به بالا حرکت می­کنند و به تدریج رسوب را از سد آزاد می‌کنند. اگر ریزشی سطحی و ناگهانی، منجر به شکست‌های توده‌ای در مخزن شود، حتی رسوبات چسبنده ریزدانه نیز به سرعت تخلیه می­شوند. جریان­های رودخانه­ای و سیل­های منتهی به پایین­دست از سدهای پیشین، با افزایش رسوب همراه می­شوند. در ابتدا، بیشتر رسوبات پایین­دست از محل حذف و فرسایش مخزن نشأت می­گیرد، اما منبع اصلی رسوبات بالادست است. هنگامی­که مقادیر زیادی از رسوبات آزاد می‌شوند، آبگیرهای پایین‌دست پر ‌شده، دانه­بندی رسوبات کاهش می‌یابد، رودخانه­ها عموما عریض شده و رسوبگذاری می­کنند و با ارام ترشدن مواد بستر، بیشتر (به روشی مشابه با افزایش انتقال رسوب) جریان رودخانه به حرکت رانش زمین شبیه می‌شود. این واکنش‌های ابتدایی ممکن است در عرض چند ساعت تا چند ماه رخ دهند. فرسایش رسوبات مخزن و انتقال رسوبات به پایین­دست، منجر به باریک شدن آبراهه پایین­دست، کاهش آبراهه­های شریانی و باعث حرکت رسوبات درشت­تر می­شود. در بسیاری از موقعیت‌ها، رسوبات از یک مسیل رودخانه‌ای عبور می‌کنند و در نهایت وارد محیط‌های دارای انرژی کم، مانند دریاچه‌ یا دریا می‌شوند. شن­های فرسایش یافته مخزن معمولا در نزدیکی محل سد ته‌نشین می‌شوند. مدیریت رسوب باقی مانده یکی از مهم‌ترین بخش­های کنترل حذف سد است که می‌تواند برای تاثیر واکنش فیزیکی و اکولوژیکی از آن استفاده شود. رویکردهای مدیریتی شامل روش‌هایی هستند که باعث حرکت آهسته رسوبات رو به پایین­دست شوند، مانند برداشت تدریجی تاج سد، تثبیت یا حفاری مواد. در صورت لزوم، می­توان رسوبات را مستقیما از مخازن خارج کرد، به خصوص اگر سد حاوی رسوبات آلوده باشد، همچنین در صورت لزوم می­توان حذف سد را متوقف کرد تا جلوی انتشار رسوبات گرفته شود.

2-احیای گونه­ های جانوری:

رفتار رسوبات با اینکه یکی از دغدغه های اصلی مرتبط با حذف سد می­باشد، اما احیای گونه های جانوری و اکوسیستم جزو اهداف بلند مدت این طرح است. واکنش­های رسوب و پاسخ‌های اکولوژیک به شدت وابسته به شرایط محیط هستند. شرایط محیطی حوضه آبریز و جمعیت جوامع گونه­های جانوری، واکنش‌های اکولوژیکی را به شدت تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. حذف سد به طور مستقیم اکوسیستم بالادست مخزن را مختل نمی‌کند، اما رفتارهای اکولوژیک مهم بوده، چون با حذف موانع و حرکت گونه‌ها به موجودات زنده اجازه می‌دهد ارتباط بین بالادست و پایین­دست مجدداً برقرار شده و جمعیت‌هایی را در زیستگاه­های بالادست ایجاد کنند. واکنش ماهی­ها نسبت به حذف موانع معمولا سریع بوده و ایجاد ارتباط با بالادست می‌تواند تنوع گونه‌ای و تنوع زندگی را افزایش دهد. علاوه بر این، ماهی مهاجر ممکن است مواد مغذی جمع­ آوری شده دریایی را به بالادست منتقل کند، که می­تواند باعث افزایش بهره­ وری در حوضه آبریز شود. شکل زیر روند تغییرات اکولوژی یک رودخانه را بعد از روزها و سال­ها به صورت شماتیک نمایش می­دهد.

روند تغییرات یک رودخانه از لحاظ اکولوژی در روز­ها و سال­ها بعد

رودخانه بعد از حذف سد قابلیت بیشتری را برای احیای خود از لحاظ فیزیکی و زیست­محیطی دارد، زیرا از نظر هیدرولوژی ، هیدرولیک و بستر می­تواند به سرعت تکامل یابد. اگر مخزنی وجود داشته باشد، پس از برداشت سد، از یک سیستم دریاچه­ای به سیستم رودخانه‌ای تغییر می‌کند و نوع پوشش گیاهی و جانوری را در منطقه تغییر می­دهد. تبدیل مخازن به رودخانه­های آزاد نیز گونه ای از ماهیانی که با محیط­های کم آب سازگار شدند به گونه­هایی تغییر می­دهند که با رودخانه های پر آب سازگار باشند. گونه­های گیاهی خودرو، از جمله گونه­های غیر بومی، به سرعت در سواحل و رسوبات ته­نشین شده در رودخانه روییده و از محیط استفاده می­کنند. در کل فرسایش و رسوب‌گذاری رسوبات مخزن باعث افزایش کدورت آب، آبشستگی و دفن زیستگاه‌های کفزیان شود. ته­نشین شدن رسوبات در پایین دست سد در حین و بعد از حذف به طور معمول عامل اصلی کاهش فراوانی گونه­های بزرگ مهرگان و مجموعه گونه­های تغییر یافته است. اثرات رخ­داده در پایین­دست ممکن است ناشی از ورود مواد آلی (از جمله الوارهای بزرگ چوبی)، مواد معدنی و آلودگی­هایی باشد که با ذرات رسوب مخلوط شده یا به آنها متصل می­شوند. رسوبات معلق ممکن است زیستگاه‌های آبی و دریایی جدیدی ایجاد کنند که می‌توانند توسط بی‌مهرگان، ماهی­ها و پوشش گیاهی تشکیل شوند. تشکیل پوشش گیاهی در پایین­دست و تغییر اکولوژی با میزان رسوب آزاد شده رابطه دارد. تشکیل زیستگاه جدید تحت‌تاثیر اندازه دانه رسوب ته‌نشین شده قرار دارد. بیشتر موجودات آبزی ساکن در رودخانه­ها به سطح پایدار رسوب احتیاج دارند، در حالی که بسیاری از ماهی­های رودخانه­ای برای ساختن رِدهایی که در برابر جریان­های با شدت زیاد مقاوم هستند، نیاز به شن­های با اندازه بزرگ دارند. تغییر دانه­بندی رودخانه پس از برداشت سد (به طور کلی درشت دانه­ها در مخزن و ریزدانه­ها در پایین­دست) عمدتا با تغییر در پتانسیل فرسایش و نگه­داشت رطوبت خاک می‌تواند ترکیب پوشش گیاهی رودخانه‌ای را تحت‌تاثیر قرار دهد.

همانطور که رژیم‌های رسوب در شرایط حوضه تثبیت می‌شوند، ترکیب گونه‌های پایین‌دست تمایل به تغییر با توجه به شرایط جدید رسوب و جریان دارند. تغییر شرایط ژئومورفیک به طور معمول این تغییرات را در فراوانی و ترکیب جامعه مد نظر قرار می‌دهد و بهبود گونه‌ها ممکن است هفته‌ها یا ماه‌ها یا حتی دهه‌ها طول بکشد. با اینحال، در برخی موارد، بازیابی اکولوژیکی سریع‌تر از واکنش ژئومورفیک است. به عنوان مثال، تولس و همکاران (2014) عنوان کردند که مجموعه بی‌مهرگان کفزی پایین‌دست سدهای Brownsville و Savage Rapids که بر روی رودخانه Willamette احداث شده بودند، پس از گذشت یک سال از حذف سد به مشابه شرایط ایستگاه کنترل بالادست شدند، در حالی که ریخت شناسی منطقه بعد از گذشت دو سال در حال تغییرات است. در مقایسه با مقیاس‌های زمانی، می­توان امید داشت که الگوهای جریان رودخانه، دما و رژیم‌های انتقال رسوب در شرایطی که ارگانیسم‌های بومی با آن تطبیق داده می‌شوند بهبود اکولوژیکی پایدار را ممکن ‌سازند. مستندسازی چنین بهبودی نیز ممکن است در بسیاری از موارد تا ده­ها سال طول بکشد. از آنجایی که بهبود اکوسیستم بیش از مدت ‌زمانی است که مطالعات حذف سد شروع شده، درک ما از تکامل بلند مدت اکولوژیکی هنوز محدود است. نظارت طولانی مدت برداشت سد در اندازه‌های مختلف – به ویژه آن‌هایی که مقادیر زیادی از رسوبات را آزاد می‌کنند – دانش ما را از چگونگی بازیابی اکوسیستم در زمانی که شرایط محیطی دوباره برقرار می‌شود بهبود می‌بخشد.

3-دانه بندی رسوب:

ارتفاع سد، اندازه مخزن، حجم و اندازه دانه‌های ته­نشین شده، عوامل مهمی در واکنش­های رودخانه به حذف سد هستند. این عوامل مقدار و موادی که برای ایجاد محیط­های جدید و پس از حذف سد در دسترس هستند، کنترل می‌کنند. بيشتر سدهاي حذف شده (%94) كوچك بوده وكمتر از 10 متر ارتفاع دارند (شكل 1). اثرات کلی ژئومورفیک و اکولوژیکی بیشتر این حذف سدهای کوچک ناچیز می­باشد. جریان‌های رسوبی که بزرگتر از جریان‌های پایه هستند، برای دوره‌های طولانی‌ بیشتر بر پایین‌دست رودخانه‌ها تاثیر می‌گذارند. با این حال، این نتیجه‌گیری تجربی است، چون هیچ سد بزرگی برای بیش از ده سال پس از حذف، تحت نظارت و مطالعه قرار نگرفته است. استفاده از سدهای بزرگ احتمالا اثرات اکولوژیکی بزرگتری نسبت به سدهای کوچک دارد، به خصوص در جایی که سدهای کوچک تاثیری کمی بر شرایط محیطی دارند. در حالی که، بسیاری از سدهای کوچک به طور کامل از جابه­جایی گونه‌های آبزی رو به بالا جلوگیری می‌کنند و حذف آن‌ها از نظر اکولوژیکی قابل ‌توجیه است، به ویژه برای ماهیان مهاجر. اندازه مخزن قبلی می‌تواند برتشکیل کلنی و جایگزینی پوشش گیاهی تاثیر بگذارد. حذف سدهای کوچک که حجم کمی از رسوبات را نگه داری می­کنند ممکن است به تغییرات کوچکی در پوشش گیاهی در بالادست و پایین‌دست منجر شود، در حالی که فرسایش و ته­نشینی رسوبات در سد­های بزرگ می‌تواند به طور قابل‌توجهی تنوع و توزیع مکانی پوشش گیاهی را تغییر دهد. شکل 4 درصد فرسایش رسوبات مخازن سدهای مهم را درایالات متحده آمریکا که با زمان پس از حذف سد رسم شده است را نمایش می­دهد. یک رد لانه­ای از ماسه است که در آن ماهی قزل­آلا و سراستیل تخم­های خود را جاگذاری می­کنند. ماهی­های ماده گودالی را در شن حفاری می­کنند سپس تخم­ریزی ­کرده که بلافاصله تخم­ها بارور می­شوند و بعد از بارور شدن تخم ها را با ماسه می­پوشانند

.

4-رخدادهای غیر مترقبه:

اگرچه تعداد کمی از این حوادث فاجعه ‌بار بوده‌اند، اما این واقعه به ما یادآوری می‌کند که همه حذف سدها شرایط شروع متفاوتی دارند و تحت‌تاثیر تعاملات پیچیده­ای بین فرایندهای فیزیکی، واکنش­های اکولوژیک، تاریخچه آب رودخانه و حوضه آبخیز قرار می‌گیرند. فرسایش مخزن ممکن است سریع‌تر و بالاتر از آنچه که پیش‌بینی شده‌ بود فراتر رود؛ مخازن ممکن است حاوی مواد سمی باشند و انتشار آلاینده ها در رسوبات انباشته شده یک نگرانی اساسی برای منطقه به دنبال دارد. از آنجا که بسیاری از سدها در دهه­ها یا قرن­ها پیش ساخته شده­اند، نه توپوگرافی مخزن و نه مواد انباشته شده در مخزن ممکن است به خوبی شناخته نشود. ارزیابی پتانسیل آلاینده­های مانند DDT، فلزات سنگین، سموم و رادیونوکلئیدها امروزه رایج است و حذف سد هدفمند برای جلوگیری یا محدود کردن انتشار آنها طراحی شده است. حذف چند سد اخیر به طور غیرمنتظره‌ای میزان بالایی از مواد آلی را جابجا کرده است که می‌تواند میزان چرخه مواد مغذی و غذایی را در زیستگاه‌های آبی و دریایی تغییر دهد. قرار گیری رسوبات مخزن حاصلخیز ممکن است منجر به گسترش ناخواسته گیاهان غیر بومی شود. نسبت گونه‌های غیر بومی در مخازن قبلی تمایل دارد شبیه مناطق ساحلی اطراف باشد. با این حال، گونه‌های معرفی‌شده می‌توانند مولفه مهمی از کل جامعه گیاهی را تشکیل دهند، در برخی موارد مانع از قرار گیری گیاهان بومی در منطقه می­شوند. به عنوان مثال “دانه قناری کوهستانی” یکی از رایج ترین گونه­های مهاجم گیاهی است که در ایالات متحده آمریکا  برای استفاده از مخازن هجوم آورده و مانع از احیای گیاهان بومی می­شود.

5-عدم بازیابی شرایط پیش از احداث سد:

در مفهوم حذف سد “احیای رودخانه‌ها”، این است که وقتی سدها از بین می‌روند، رودخانه به حالت پایه که شبیه به حالت قبل از احداث سد هست بازگردد. علاوه بر اثر حذف سد در احیای رودخانه، تغییرات منطقه و حوضه در زمین، آب، کیفیت آب و آب و هوا در روند بازیابی فیزیکی و زیست محیطی و نتایج نهایی حذف سد تأثیر دارند. تا زمانی که عوامل تغییرات در مقیاس وسیع­­تر منطقه پرداخته نشود، حذف سدها نمی­توانند اکوسیستم را کامل احیا کند. به عنوان مثال، روند احیای رودخانه­ها در جهت پروفیل­های طولی قبل از احداث سد، طی ماه­ها تا سال­ها بعد از حذف سد، پدیدار می­شوند، اما این پروفایل­ها نیز توسط شرایط تغییر یافته حوضه مانند شیب، جریان رودخانه، عرض و عمق رودخانه، محل تامین رسوبات و دانه­بندی تحمیل وکنترل می­شوند. که در نهایت منجرب به انتقال رسوب متعادل در رودخانه می­شود. اگر این عوامل در بخش‌های دیگر حوضه در طول عمر سد تغییر یابند، شرایط رودخانه بعد از برداشت سد ممکن است با قبل از احداث تغییر کند. در مخزن پیشین نیز ممکن است به شرایط پیش از سد باز نگردد. بخشی از رسوب مخزن ممکن است در نقاط مرتفع دور از دسترس سیل باقی بماند و از فرسایش جانبی توسط صخره‌های زیرین محافظت شود. این امر به احتمال زیاد در مناطقی رخ می‌دهد که دارای مخزن بزرگ بوده که کل دره را اشغال می­کند و در مخزانی که نسبت­های کم رسوب از بین می­رود. رسوبات باقیمانده که میراث ماندگار سدها هستند می­توانند زیستگاهی مناسب برای گیاهان، از جمله گونه­های غیر بومی باشند. از آنجا که شرایط فیزیکی به سمت وضعیت پیش از سد پیش می‌رود، بعد از آن سیستم‌های زیستی به کار گرفته می‌شود. روند و محدودیت زمانی واکنش‌های بیولوژیکی، کم‌تر از سیستم‌های فیزیکی هستند و ممکن است روند بازیابی مشابهی نداشته باشند، به ویژه برای گونه‌هایی که از لحاظ مکانی مجزا از زیستگاه ایجاد شده از برداشت سد هستند. علاوه بر این، دیگر فرایندها و اثرات حوضه، مانند قطع درختان، جاده‌ها و نهرهای آب ممکن است کیفیت زیستگاهی موجود در بالادست را کاهش دهند که قبلا غیرقابل‌دسترس بودند. درجه‌ای که این عوامل بر بهبود طولانی‌مدت موجودات زنده تاثیر می‌گذارند مشخص نیست، عمدتا به این دلیل است که زمان احیا برای برخی از ارگانیسم‌ها ممکن است دهه­ها یا حتی قرن‌ها طول بکشد، که بیش از مدت مطالعه بر روی حذف سد است.

6-جمع بندی:

حذف سد تا به امروز پایه و اساس محکمی را برای ارزیابی کلی، جهت و زمان واکنش­های ژئومورفیک مربوط به دفع سد را در طیف گسترده­ای از اندازه­های سد ایجاد می­کند. اگرچه واکنش‌های فیزیکی در بسیاری از موارد نسبت به پیش‌بینی­های انجام ‌شده سریع‌تر بوده‌اند، اما مطالعات تا حد زیادی نتایج و پیش‌بینی‌های مربوط به اثرات فیزیکی حذف سد را تایید می‌کنند. همچنین مطالعات قبلی و جدید، منابعی محدود اما آموزنده­ای را برای پیش‌بینی واکنش‌های بیولوژیکی فراهم می‌کنند. سدهایی که رژیم‌های جریان را تغییر می‌دهند، اکوسیستم‌های پایین‌دست را تحت‌تاثیر قرار داده و حذف این گونه سدها احتمالا سبب احیای یک رژیم جریان طبیعی و باعث افزایش ارتباط سیلاب دشت با رودخانه خواهد شد. اکثر سدهای حذف شده، دارای اثر کمی در جریان رو به پایین دارند، حتی سدهای بزرگ که در شمال غربی آمریکا قرار دارند، آب کمی را نسبت به جریان سالانه رودخانه‌ها ذخیره می‌کنند. در حال حاضر، اطلاعات کمی در مورد اثرات فیزیکی و اکولوژیکی برداشتن سد وجود دارد که در آن جریان به طور قابل‌توجهی تغییر کند. بیشتر مطالعات در مورد حذف سد در شمال آمریکا صورت‌گرفته است (شکل ۲). اگر چه برداشت سد مقادیر زیادی رسوبات ریزدانه را آزاد کرده و یا رژیم جریان را به طور قابل‌توجهی تغییر داده، اما فقط تعداد کمی از حذف سدها مورد مطالعه و گزارش قرار گرفته­اند. اتفاقات طبیعی که ممکن است در یک حوضه اتفاق بیوفتد مانند آتش‌سوزی، سیل ، زلزله و لغزش زمین ممکن است بر بهبود اکولوژیکی پس از برداشت سد تاثیر بگذارد. این مطالعات به احتمال زیاد اثرات کوتاه مدت را یادداشت کرده، اما واکنش­های فیزیکی و زیست محیطی بلند مدت عمدتاً ناشناخته است، به ویژه در حذف سدهای بزرگ. به عنوان مثال ، آیا یک سیل 50 تا 100 ساله در رودخانه­ای که سد داشته، در مقابل رودخانه­ای که هرگز سد نداشته، یکی است؟ آیا این تفاوت‌ها ممکن است از نظر اکولوژیکی یا از نظر فیزیکی مهم باشند؟

در مواردی که حذف سد به نظر می رسد تاثیر قابل‌توجهی ندارد، تحقیق روی چنین سدی ممکن است بینش‌های جدیدی در مورد حذف سد ارایه نکند، اما ممکن است مطالعات بر روی واکنش­های اکوسیستم برای اطمینان از اینکه آیا حذف اهداف احیاء را برآورده می‌کند، لازم باشد. بینش حاصل از مطالعات بلند مدت و یکپارچه از حذف سدهای بزرگ و همچنین از سدهای کوچک در محیط‌های منحصر به فرد، به گسترش درک ما از برداشت سد در مقیاس‌های جهانی و مقیاس‌های زمانی مهم اکولوژیکی ادامه خواهد داد. در مناطقی که چندین سد کوچک برداشته می­شود، مطالعاتی در مورد اثرات تجمعی این حذف­ها بسیار ارزشمند خواهد بود، خصوصاً وقتی چندین برداشت در یک حوضه اتفاق افتد. با توجه به چنین سؤالاتی، مطالعاتی که در زمان حال و آینده انجام می­شوند از روش­های نمونه­برداری که مقیاس­های مختلف زمان واکنش را در اکوسیستم تشکیل می­دهند، بهره می­برند. در حالی که بسیاری از رودخانه‌ها بیشتر فرم­ها و فرآیندهای فیزیکی خود را چند سال بعد از حذف دوباره بازیابی می‌کنند، هنوز مشخص نیست که چگونه “اثرات” سد سابق ممکن است در بسترها، رسوبات و اکوسیستم‌ها بماند. این مطالعات جامع می­تواند به توسعه معیارهای استاندارد برای اندازه گیری در کلیه مطالعات حذف سد کمک کند و توانایی ما را در تجزیه و تحلیل واکنش­ انواع مختلف حذف افزایش دهد. توسعه و استفاده از فناوری­های جدید مؤلفه مهمی در افزایش حالت­های زمانی و مکانی مطالعات حذف سد خواهد بود.

نویسنده: مهندس فرزاد عالی (دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی گروه مهندسی آب دانشگاه تهران)