‌سد چم‌شیر و چالشی مشابه سد گتوند

سد مخزنی چم‌شیر بر روی رودخانه زهره و در 20 کیلومتری جنوب شرقی شهر گچساران واقع شده است. سد از نوع بتون غلتکی، با طول تاج 720 متر و ارتفاع 155 متر و حجم مخزن 1.8 میلیارد مترمکعب در حال تکمیل است. ظرفیت تولید برق نیروگاه 175 مگاوات است. به نظر می‌رسد با افتتاح سد چم‌شیر، یک سد گتوند جدید به‌زودی به بهره‌برداری می‌رسد! چراکه 70 درصد دریاچه روی سازند تبخیری گچساران واقع شده است. محدوده طرح به‌ طور عمده از سازندهای گروه فارس به‌ویژه سازند تبخیری گچساران پوشیده شده است. محور سد‌ روی آهک میشان قرار دارد. خواص تبخیری گچ/آنهیدریت موجب می‌شود که در تماس با آب، فشار و حرارت تغییر شکل بدهد. گچ و آنهیدریت منطقه نزدیک به سطح و در امتداد گسل‌ها و درز و ترک‌ها دچار انحلال شده و باعث ایجاد زمین‌ کارستی که محدوده‌ای با غارها و حفره‌های زیرزمینی است، می‌شود. کارست می‌تواند سبب بروز مشکل در توانایی مخزن سد چم‌شیر در نگهداری آب شود. از آنجا که گچ مستعد انحلال سریع در هر مکانی است که گردش فعال آب‌های زیرزمینی در ارتباط با سولفات کلسیم است، ایجاد حفره‌های زیرزمینی و غار در آن معمول است. فروپاشی خودبه‌خودی غارهای جداگانه درنهایت منجر به فرونشست سطح زمین می‌شود. دو مشکل اساسی که به‌ وجود می‌آیند، ناشی از ویژگی‌های حلالیت گچ و افزایش هیدراتاسیون آنهیدریت (برای تشکیل گچ) است. سولفات کلسیم در سراسر جهان یافت می‌شود؛ بنابراین این مشکلات در بسیاری از کشورها وجود دارد. گچ به‌عنوان پی سنگ با سنگ‌های دیگر تفاوت دارد؛ زیرا حفره‌ها تقریبا در هر عمقی در داخل توده گچی یافت می‌شوند که نتیجه مستقیم هوازدگی محلول در نزدیکی سطح و در امتداد ناپیوستگی یا ایجاد شبکه غارهای کارستی در تماس با آب‌های زیرزمینی هستند. هنگامی که تبخیر بیشتر از بارش جوی باشد، مواد معدنی رسوب می‌کنند. مشکل انحلال کانی‌های تبخیری به‌ویژه آنهیدریت در سازند گچساران در مخزن سد گتوند در 25 کیلومتری شمال شهرستان شوشتر نیز وجود دارد. پس از پر‌شدن مخزن و ایجاد شیب هیدرولیکی، نشت آب از پایه‌های سد شروع می‌شود و افزایش می‌یابد. فرض بر این است که آب‌های زیرزمینی موجود در لایه‌های گچی از قبل با نمک اشباع شده است؛ بنابراین نفوذ جدید آب شیرین از مخزن، آب اشباع اولیه را به سمت خروجی جابه‌جا می‌کند. مهم است بدانیم که در کجا این جابه‌جایی به پایان می‌رسد؛ زیرا این نشان‌دهنده نقطه‌ای است که فرایند انحلال با جایگزینی آب اشباع‌نشده به پایان می‌رسد. با ساخت سد و تغییر در شیب هیدرولیکی، با پر‌شدن مخزن، مقداری آب از زیر سد خارج می‌شود. اگر سنگ‌شناسی زیر سد شامل گچ و مواد قابل انحلال باشد، انحلال و فرسایش افزایش می‌یابد. درصورتی‌که امکان کارستی‌شدن -ایجاد غارهای آهکی بر اثر انحلال- در زیر سد وجود داشته باشد، پیامد مستقیم آن از‌بین‌رفتن بخش‌هایی از پی سنگ و افزایش دو نوع ریسک خواهد بود: افزایش نشت و کاهش ظرفیت باربری پی سنگ. انحلال سنگ‌های تبخیری که پایه‌های سد را تشکیل می‌دهند، مشکلات زیادی را در نقاط مختلف جهان ایجاد کرده است. 10 مورد در ایالات متحده گزارش شده که در آن خسارت منجر به تعطیلی بهره‌برداری از سد شده است. مشکلات مشابهی از سد کامسکایا در روسیه، سد موصل در عراق و سد هوشیپو در چین نیز گزارش شده است. اسپانیا دارای بالاترین نسبت رخنمون‌های سطحی گچی در جهان است. به‌ طور گسترده سازندهای زمین‌شناختی گچی 21 درصد از مساحت اسپانیا را تشکیل می‌دهد. حدود 9 درصد از این مساحت به سازندهای به‌شدت تبخیری مربوط است. انحلال باعث شکست‌های متعدد در زیرساخت‌های مهندسی مانند نشت از سدها، کانال‌ها و تونل‌ها و همچنین نشست در شریان‌های حیاتی خطی شامل جاده‌ها و راه‌آهن و... شده است. این امر عملیات و هزینه‌های تعمیر و نگهداری درخور‌توجهی تحمیل می‌‌کند. در اسپانیا، بسیاری از سدهای ساخته‌شده بر روی طبقات حاوی گچ یا سایر سنگ‌های تبخیری نشت کرده‌اند. به دلیل وجود این سازندهای گچی، بسیاری از سدهای دیگر در مرحله امکان‌سنجی رد شده‌اند. از سوی دیگر آسیب‌های ناشی از نشت در کانال‌ها مرتبا در این کشور تعمیر می‌شود. سازمان‌دهی اولین کنفرانس بین‌المللی بررسی آثار عمومی ساخت بر روی ژیپس (گچ) در سال 1962 با هدف بررسی همین مشکلات حدود 60 سال پیش انجام شد.

فرایندهای انحلال کارستی و گچ درباره مخزن سد گتوند، بزرگ‌ترین مخزن روی رودخانه کارون، نیز وجود دارد. سد گتوند با مخزن بزرگ خود که در پایین‌ترین نقطه سری سدهای کارون قرار گرفته، می‌تواند وظیفه تنظیم آب برای پایین‌دست را به‌تنهایی برعهده بگیرد. این سد در تأمین آب کشاورزی و آب شرب منطقه اثر و نقش دارد و همچنین برقی که تولید می‌شود، بیشترین میزان انرژی سالانه در بین نیروگاه‌های آبی را دارد. مخزن پنج میلیارد مترمکعبی و تولید 4.5 گیگابایت ساعت برق از مشخصات سد گتوند است. درباره محور گتوند موضوع سازند گچساران با برون‌زدهای نمکی، به‌ویژه کوه عنبل در ساحل رودخانه برون‌زدگی دارد. آیا نمی‌شد محور سد را پنج کیلومتر بالاتر برد تا مخزن روی کوه عنبل قرار نگیرد. پاسخی که سازندگان سد می‌دهند، این است: «موضوع این جابه‌جایی از نظر توجیه اقتصادی باید نگاه شود. اگر محور سد جابه‌جا می‌شد و به بالاتر منتقل می‌شد، حجم ذخیره آب دریاچه کمتر می‌شد و ارزش آبی که از دست می‌دادیم، به‌مراتب بیشتر از هزینه مهار سازند گچساران بود». درباره سد چم‌شیر نیز سازند گچساران در مخزن با لایه‌های مارن، ژیپس و آنهیدریت و بین لایه‌های مارنی رخنمون دارد. کاوه ترابی و حیدری در دانشگاه بوعلی سینا همدان نشان دادند که «بیشترین انحلال‌پذیری گچ با توجه به میزان نمک موجود در آن در محدوده سد چم‌شیر بین 76 تا صد گرم در لیتر است. با افزایش غلظت نمک حل‌شده در آب، مقدار ثابت سرعت انحلال گچ بعد از آب‌گیری افزایش خواهد یافت. آنها برای حل مسئله انحلال بعد از آب‌گیری احداث پرده آب‌بند و پتوی رسی روی رخنمون‌های گچی و نمکی در مخزن سد را پیشنهاد کردند». اولویت ساخت سد، برای مهار و مدیریت آب و تولید برق، در محدوده خوزستان و منطقه پیرامون آن و تبعات آن، اگر در یک برنامه راهبردی برای توسعه پایدار سنجیده نشود، همچنان پروژه‌هایی مانند سد گتوند ادامه خواهد یافت.