هواشناسی کشاورزی

-دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی دانشگاه مازندران

-استادیار دانشکده منابع طبیعی دانشگاه مازندران

چکیده
سیل یکی از پدیده های موجود در طبیعت بوده که از دیرباز ، بشر شاهد وقوع آن می باشد . در ایران نیز بدلیل وسعت زیاد ، اقالیم متعدد و تراکم زمانی و مکانی بارشها در اکثر حوضه های آبخیز ، همه ساله شاهد سیلابهای عظیمی در اکثر مناطق کشور می باشیم . امروزه یکی از ابزارها و روشهای مطرح در مقابله با پدیده سیل که در برخی از کشورهای جهان رایج گشته ، سیستم های پیش بینی و هشدار سیل می باشد . سیستم پیش بینی سیل ، سیستمی است جهت آگاه کردن مردم و مسئولین منطقه ای از خطر سیل و هشدار دادن به تمامی نقاط تحت پوشش . بیش از ۴۰ سال است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان ، اجرای این سیستم ها آغاز شده ، ولیکن در ایران بر روی این سیستم ها بصورت گسترده و عمومی برای تمامی مناطق کار نشده و هنوز در ابتدای راه قرار داریم . لذا در این مقاله به بررسی و مطالعه این سیستم ها و نحوه عملکرد آنها پرداخته شده و در نهایت نقش این سیستم ها در حفاظت از اراضی و مناطق مسکونی حاشیه مسیلها بیان شده است .
واژگان کلیدی : سیستم ، سیل ، ایران ، مسیل

مقدمه
سیل یکی از پدیده های موجود در طبیعت بوده که از دیرباز ، بشر شاهد وقوع آن می باشد . در ایران نیز بدلیل وسعت زیاد ، اقالیم متعدد و تراکم زمانی و مکانی بارشها در اکثر حوضه های آبخیز ، همه ساله شاهد سیلابهای عظیمی در اکثر مناطق کشور می باشیم که بسیاری از آنها ، خسارات جانی و مالی فراوانی را به بار می آورند ( ۱ ) .
امروزه یکی از ابزارها و روشهای مطرح در مقابله با پدیده سیل که در برخی از کشورهای جهان رایج گشته ، سیستم های پیش بینی و هشدار سیل می باشد که تجارب دهه های اخیر در این کشورها ، نشان داده که با اجرا و طراحی صحیح این سیستم ها، می توان خسارات جانی و مالی ناشی از سیل را به میزان چشمگیری کاهش داد . بیش از ۴۰ سال است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان ، اجرای این سیستم ها آغاز شده و اکنون به سیستم های پیچیده و قابل اعتمادی تبدیل گشته اند . متاسفانه در ایران بر روی این سیستم ها بصورت گسترده و عمومی برای تمام مناطق ، کار نشده و می توان گفت که هنوز در ابتدای راه قرار داریم و جهت طراحی و اجرای این سیستم ها بصورت علمی ، نیازمند به تحقیقات و مطالعات وسیع می باشد . لذا در این مقاله سعی شده است ضمن بازگو کردن وضعیت این سیستم ها در جهان و ایران ، مباحث مهمی از جمله : روشهای پیش بینی سیل ، انواع سیستم های پیش بینی سیل ، عوامل موثر بر آنها ، چالشهای اساسی در ارتباط با آنها و نیز مراحل مختلف اجرای این سیستم ها ، بیان و تشریح گردند تا شاید بتوان قدم کوچکی در زمینه ارتقاء و تعالی جایگاه این سیستم ها در کشورمان ، برداشته باشیم .
مواد و روشها
تعریف سیستم پیش بینی و هشدار سیل
سیستم پیش بینی و هشدار سیل ، سیستمی است جهت آگاه کردن مردم و مسئولین منطقه ای از خطر سیل و هشدار دادن به تمامی نقاط تحت پوشش . مهمترین موارد و پارامترهایی که این سیستم در بر می گیرد ، عبارتند از : بارندگی ، رودخانه و حریم آن ، اندازه گیریهای هیدرولوژیکی ، مدلهای هیدرولوژیکی ، یک سیستم ارتباطی جامع و یک جامعه همراه با داوطلبان آن برای پیاده کردن سیستم مزبور ( ۲ ) . هدف اولیه این سیستم ، انجام دادن خدمات اضطراری و فراهم آوردن اطلاعات پیشرفته درباره سیل است ، بطوریکه به سرعت و به سهولت بتوان پس از دریافت این اطلاعات ، عکس العمل نشان داد .
هدفهای سیستم پیش بینی سیل
مهمترین هدفهای یک سیستم پیش بینی سیل عبارتست از : کاهش خسارات وارده به جان و اموال مردم و دیگری کاهش اختلالات در فعالیتهای تجاری و انسانی ناشی از وقوع سیلاب . اما غیر از اهداف مذکور ، اهداف دیگری نیز وجود دارد که در ذیل نام برده شده است ( ۲ ) .

تاریخچه سیستم های پیش بینی سیل در جهان و بویژه کشورهای آسیایی
سازمان ملی هواشناسی ایالات متحده آمریکا ، بعد از جنگ جهانی دوم ، برای اولین بار یک سیستم هشدار سیل بسیار ساده که مبتنی بر رابطه بین مقادیر بارندگی و ارتفاعهای مشخص سیل بود را طراحی نمود . در اوایل دهه ۱۹۷۰ اولین سیستم خودکار پیش بینی سیل که کاملا مبتنی بر روابط علمی و فرمولهای ریاضی طراحی شده بود ، توسط اداره عمران ایالات متحده در شمال کالیفرنیا به اجرا در آمد و این شروع طراحی و اجرای این سیستم ها در جهان بوده که از کشور آمریکا آغاز شد . رشد این سیستم ها تا اواخر دهه ۱۹۷۰ کند بود ، ولی از اوایل دهه ۱۹۸۰ ، پس از آمریکا ، بسیاری از کشورهای پیشرفته از جمله فرانسه ، انگلیس ، آلمان و ایتالیا ، استفاده از این فن آوری را آغاز نمودند . اکنون کشور آمریکا به عنوان سردمدار این فن ، بالغ بر ۴۰۰ سیستم پیش بینی و هشدا سیل را دارا بوده که بسیاری از آنها در ایالات کالیفرنیا ، آریزونا و تگزاس احداث شده اند . اما در چندین دهه اخیر ، استفاده و بکارگیری سیستم های پیش بینی سیل در کشورهای آسیایی و در حال توسعه رایج شده که در ذیل بصورت اجمالی ، این سیستم ها را در کشور ژاپن بررسی می کنیم ( ۳ ) .
سیستم های پیش بینی سیل در ژاپن
کشور ژاپن یکی از سیل خیزترین کشورهای آسیایی به شمار رفته که با استفاده از سیستم های مذکور ، سیلاب طراحی سازه های آبی را تا سیلابهای ۲۰۰ ساله کاهش داده اند . مراحل پیش بینی سیل در این کشور با استفاده از این سیستم ها به صورت ذیل می باشد :

      یا دبی سیل در طول مسیر رودخانه .

سیستم های پیش بینی سیل در ایران و ضرورت طراحی آنها
در حال حاضر بیش از ۴۰ سال است که سیستم های پیش بینی سیل در جهان قدمت دارد و بسیاری از کشورهای توسعه یافته ، به تجارب و تکنولوژیهای نوینی در این زمینه دست یافته اند . اما آنچه که مسلم است ، اینست که کشورمان در این زمینه ، هنوز مبتدی بوده و در ابتدای راه قرار دارد . از طرفی مشاهده می شود که در بسیاری از مناطق کشورمان ، خسارات ناشی از سیل در مقایسه با اکثر کشورهای همسایه و آسیایی ، بسیار بیشتر بوده و این در حالی است که سیستم های پیش بینی سیل بصورت علمی ، حتی در ساده ترین شکل آن بندرت طراحی و اجرا شده و نیز از تجربیات سایر کشورهای پیشقدم در این زمینه نیز خیلی استفاده نشده است . تنها در سالهای اخیر در برخی از حوضه های بزرگ و معروف کشور ، مطالعات و تحقیقاتی در این زمینه صورت گرفته است . جهت پیشبرد اهداف در این عرصه دو راهکار اساسی را می توان اجرا کرد . اولین راهکار ، استفاده از تجربیات کشورهای توسعه یافته در این زمینه بوده و دومین راهکار ، ایجاد حرکت بنیادین در راه ابداع ، توسعه و به هنگام سازی سیستمهای مذکور است( ۳ ). بنابراین با توجه به حجم عظیم سیلابها در ایران و خسارات بسیار بالای ناشی از آنها ، ضرورت بسیار زیادی وجود دارد تا در زمینه طراحی ، اجرا و فن آوری سیستم های پیش بینی سیل ، گام برداشته و بدین وسیله ضریب امنیتی مناطق مختلف کشور را در برابر این پدیده طبیعی ، افزایش داد .
انواع سیستم های پیش بینی و هشدار سیل
تعیین مناسب ترین و بهترین سیستم پیش بینی سیل برای یک منطقه ، فرآیند پیچیده و دشواری می باشد . انتخاب نوع سیستم مناسب، بستگی به آشنایی مسئولین دولتی و صاحب منصبان جامعه با مسائل فنی و منطقه ای دارد . بطور کلی سیستم های پیش بینی به دو دسته تقسیم می شوند که در ذیل تشریح می گردند .
۱)سیستم های دستی پیش بینی و هشدار سیل
اکثر سیستم های پیش بینی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند ، سیستم های دستی بوده که گران قیمت نبوده و بهره برداری از آنها آسان است . سیستم دستی شامل یک سیستم جمع آوری داده های محلی ، یک هماهنگ کننده سیلاب در منطقه ، یک فرآیند ساده پیش بینی سیل ، یک شبکه ارتباطی برای انتشار هشدارها و یک روش پاسخ و عکس العمل می باشد.
۲)سیستم های خودکار پیش بینی و هشدار سیل
یک سیستم پیش بینی خودکار سیل از گیرنده های حساسی که شرایط زیست محیطی را با استفاده از یک موافقت نامه ارتباطی سکوهای مشاهداتی و نیز یک موافقت نامه ثانویه که اطلاعات آن بین ایستگاه مبنا و سیستم های کامپیوتری دیگر فرستاده می شود ، تشکیل شده است . این نوع سیستم دارای یک ساختار مجزا و یک ساختار مشترک شبکه ای بوده و می تواند شامل باران سنج ها و اندازه گیرهای خودکار و دبی جریان رودخانه ، سیستم های ارتباطی ، تجهیزات خودکار جمع آوری و پردازش ، یک ریز پردازنده و در نهایت نرم افزار تحلیل و پیش بینی باشد . دو نوع از مهمترین سیستم های خودکار در ذیل تشریح شده است .
الف) سیستم هشدار دهنده سیل ناگهانی
یک سیستم هشدار دهنده سیل ناگهانی شامل یک یا چند تشخیص دهنده تراز سطح آب متصل به دستگاه صوتی یا تصویری هشدار دهنده واقع در یک آژانس منطقه ای با بهره برداری ۲۴ ساعته می باشد . زمانی که تراز سطح آب به مقدار تعیین شده برسد یا از آن تجاوز کند ، اعلان هشدار شروع می شود . تراز سطح آب در تراز بحرانی از پیش تعیین شده ، تنظیم شده و این تشخیص دهنده در فاصله مناسبی از منطقه قرار می گیرد تا زمان لازم برای انتشار هشدار ، موجود باشد ( ۴ ) .
ب) سیستم جامع مشاهده و هشدار سیل
سیستم جامع مشاهده و هشدار سیل ، شبکه ای وسیع از سیستم های خودکار با امکانات ارتباطی بیشتر و کاملا دو طرفه از نوع صدا ، داده و متن می باشد . این نوع سیستم ها ، تحت عنوان شبکه های جمع آوری داده ها و پخش اطلاعات کار می کنند و علاوه بر اجرای داده های به هنگام بدست آمده و عملکردهای پردازشی ، نرم افزار سیستم جامع مشاهده و هشدار سیل ، اطلاعات تشخیص دهنده ها و گیرنده های دور راجمع آوری و پردازش کرده و همانند یک متمرکز کننده داده ها عمل می کند و اجازه عبور اطلاعات بیشتر از طریق کانال ارتباطی در یک دوره زمانی ثابت را می دهد . در صورت بروز نقص در شبکه ، کامپیوتر سیستم جامع می تواند بصورت یک سیستم مجزا عمل نماید .