وبلاگ

:
بحث آبشستگی هرچند قدمتی در حدود 150 سال در علم هیدرولیک دارد، لیكن بدلیل پیچیدگی های خاص آن مورد توجه محققان است، زیرا این پدیده در رودخانه ها و همچنین در اطراف سازه های هیدرولیكی اساساً ممكن است.

به تغییرات زیادی در پیرامون آن ها منجر شود. در سال های پایانی قرن هیجدهم میلادی یک مهندس فرانسوی بنام دوبور پایه گذار آزمایش هایی شد كه آن آزمایش ها نام وی را به عنوان بنیانگذار علم رسوب و آبشستگی در تاریخ هیدرولیک ثبت كرد. فعالیت های وی منجر به نوشتن كتاب “اصول هیدرولیك” گردید كه جلد دوم این كتاب راجع به مسا ئل رسوب می باشد. پس از وی مدتی این آزمایش ها به فراموشی سپرده شد. ولی باحدود دو و نیم قرن دانشمندان دیگری در این عرصه پا به میدان گذاردند، كه نتایج تحقیقات آنان اثرات اساسی بر روی هیدرولیک رسوب و آبشستگی گذارده است. بعضی از این آثار هم اكنون نیز مورد استفاده قرار می گیرند: از جمله این دانشمندان می توان به شیلذر (1936) اشاره كرد. وی نخستین فردی بود كه بطور سیستما تیک آستانه حركت یا شروع حركت ذرات رسوبی را مورد مطالعه قرار داد. وی با نموداری كه ارائه نمود ابزاری جهت استفاده طراحان فراهم آورد تا نسبت به پایداری كانال های خاكی و رود خانه ها اظهار نظر نمایند. در این بخش پس از تعریف آبشستگی و اشاره به مراحل مختلف آن، به معرفی سرریز های جامی شكل و آبشستگی های پایین دست آن ها پرداخته می شود. اهداف تحقیق حاضر نیز در انتها مشخص می شود.

فصل اول: کلیات
1-1- تعریف آبشستگی
یكی از مسائل مهم در مهندسی رودخانه مسئله آبشستگی و شستشوی بستر رودخانه می باشد. برای آبشستگی تعاریف زیادی ارائه شده است اما به نظر می رسد كه تعریف تقریباً جامع آن چنین باشد: ” آبشستگی عبارت است از حركت ذرات جامد از محل استقرار اولیه آن ها به مكان دیگری تحت تاثیر جریان سیالی كه آن را احاطه نموده است.”
فرایند آبشستگی بطور عادی در كف رودخا نه ها و دیواره های آن ها اتفاق می افتد اما حالت بسیار بحرانی آن معمولاً پس از گذشتن جریان از حول یک سازه هیدرولیكی اتفاق می افتد.
2-1- مراحل مختلف آبشستگی
پدیده ی آبشستگی عموماً در هر كجا كه افزایش سرعت روی دهد بوقوع می پیوندد، این افزایش سرعت می تواند ناشی از كاهش سطح مقطع جریان، افزایش دبی، عبوری از مقطع، افزایش شیب و یا كاهش زبری بستر باشد. از آن جایی كه مكانیزم آبشستگی در مكان های مختلف می باشد لذا به دو دسته تقسیم بندی شده است:
1- مرحله ابتدایی
2- مرحله توسعه
3- مرحله تثبیت
4- مرحله تعادل
با وجود این كه چهار مرحله فوق ارائه شده است، لیكن تفاوت مشخصی بین مراحل مختلف وجود ندارد و نمی توان به راحتی مرز مشخصی برای مراحل فوق ارائه كرد. مرحله اول ظرفیت آبشستگی بالایی دارد و حفره ی آبشستگی در این مرحله ایجاد می شود. در مرحله دوم عمق و ابعاد حفره آبشستگی گستر ش پیدا می كند. در مرحله سوم روند تغییرات كاهش می یابد. در این مرحله تنها دیواره ی پایین دست حفره آبشستگیدستخوش تغییرات محسوس است. نهایتاً در مرحله چهارم كه مرحله تعادل است تنها حركت ذرات درون حفره صورت می گیرد بطوری كه ذرات حركت غلطشی دارند و از درون حفره آیشستگی خارج نمی شوند.

با مطالعه بیش از 20 منبع و مقاله فقط تعداد اندکی از آنها در مورد نقش زمان بحث کرده اند در صورتی که اکثرا به زمان بهینه تعمیرات توجهی نداشتند. اما با این وجود مقادیر بسیاری از اطلاعات مورد نیاز از طریق این مطالعات اقتباس شد. برخی از این اطلاعات در مورد مفهوم، اجراء و تجارب موسسات ایالتی در مورد تعمیرات پیشگیرانه می باشد که مورد استفاده قرار گرفته است.
هدف از تعمیرات مشخص نمودن شرایط رویه و اعمال عملیاتی است که باعث پیشگیری از بروز خرابی و یا اصلاح راه می شود. به عنوان مثال آب بندی ترک ها باعث جلوگیری از نفوذ آب به درون روسازی می شود و همچنین آب بندی کردن با دوغاب قیری (ماده اسلاری) باعث جلوگیری از فرسایش سطحی روسازی (HMA)، تصحیح خاصیت اصطکاکی سطح و آب بندی کردن ترک های کوچک خواهد شد. بنابراین هرگونه عملیات نگهداری پیشگیرانه روسازی باید برای رسیدن به اهداف خاص و مشخص در نظر گرفته شود.
به استثنای عملیات درزگیری و پر کردن ترک ها، عملیات تعمیری دیگری نیز تحت عنوان آسفالت های حفاظتی قابل اجرا هستند که شامل اجرای لایه ای نازک و یکنواخت از قیر و مصالح ریزدانه بر روی سطح رویه می شوند چنانچه این گونه عملیات سیلکاری انجام نشود، مواد قیری آسفالت سطح راه خصوصیات خود را در مجاورت آب و هوا به زمان از دست داده، در معرض شرایط محیطی سخت و شکنده می شوند و در نتیجه منجر به جدا شدن سنگدانه ها از سطح راه و بروز ترک خوردگی می شوند. یک لایه نازک آب بندی می تواند فرسایش سطحی رویه را کاهش دهد. این عملیات شامل روکش نازکی از مواد قیری بدون سنگدانه (fog seal) تا روکش نازک آسفالت گرم (HMA) می شوند که البته در باربری سازه ای روسازی تاثیر چندانی نخواهد داشت. عملیات پر کردن ترک ها و سیلکاری مانع از نفوذ آب به ساختار روسازی شده و نقش موثری نیز در جلوگیری از کاهش توان سازه ای روسازی دارند.

فصل اول: تعریف مسئله

1-1- تعریف کلی مسئله
نگهداری مناسب و موثر از تسهیلات حمل و نقل، نیاز به برنامه ریزی و استراتژی ویژه ای دارد تا بتوان قبل از آنکه تسهیلات آنقدر فرسوده شوند که امکان تغییر آنها وجود نداشته باشد، آنها را به صورت مستمر تحت نگهداری ویژه ای قرار داد، در زمان های مناسب مرمت و بهسازی لازم به عمل آید و میزان این نگهداری ها و تناوب مرمت و بهسازی بستگی به حجم ترافیک سنگین و شرایط آب و هوایی دارد، همچنین بایستی با انجام تحلیل اقتصادی عمر راه تعیین شود. نظریه نگهداری پیشگیری کننده اخیرا مورد توجه مسئولین و مدیران اداره های راه در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه در جهان قرار گرفته است. برای ایجاد چنین مجموعه ای به سیستم مدیریت نگهداری راه احتیاج است.
یکی از ویژگی های مهم سیستم مدیریت روسازی آن است که هم توانایی تعیین وضعیت موجود شبکه روسازی را دارد و هم قادر است وضعیت آتی آن را پیش بینی نماید. برای آنکه بتوان وضعیت روسازی را به نحو قابل اعتمادی پیش بینی نمود می بایست از یک سیستم درجه بندی عینی و قابل تکرار برای شناسایی وضعیت روسازی استفاده شود.
روکش کردن به طور کلی به دو منظور مختلف انجام می شود. یکی رفع ناهمواری های سطح روسازی که به علت ترک خوردن، تغییر شکل و خرد شدن و… به وجود آمده است و دیگری به منظور افزایش قدرت باربری.
معمولا مساله ای که در طرح روکش مطرح است تعیین مشخصات فنی مصالح روکش و تعیین ضخامت آن است. در مواردی که روکش فقط به منظور رفع ناهمواری های سطح یک روسازی انجام می شود، ضخامت روکش کم است و حتی ممکن است به نازکی 1/5 تا 2 سانتیمتر باشد. در این حالت قابلیت سرویس دهی روسازی افزایش قابل توجهی می یابد و ظرفیت سازه ای تا حدودی، دست نخورده باقی می ماند.
2-1- نیاز به مطالعه در مورد مسئله
در این رساله به ارزیابی فنی و اقتصادی روکش هائی که به منظور رفع ناهمواری های سطح روسازی استفاده می شوند پرداخته شده است.
از آنجا که هزینه اجرا هریک از روش های ترمیم و بهسازی در کشورهای مختلف تغییر می کند، بایستی ارزیابی اقتصادی هریک از این روشها با توجه به شرایط هر منطقه انجام گیرد.

:
شهرها و روستاهای یک کشور، فرهنگ ساخت و ساز آن کشور و مدیریت بر آن می باشد. چه چیزی باعث شده آمار تعداد کشته شدگان در زلزله های ژاپن از سال 1923 میلادی (زلزله کانتو ژاپن بیش از 140 هزار کشته) تا امروز (تعداد انگشت شمار کشته در زلزله های اخیر ژاپن) با این شدت کاهش بیابد؟ این توفیق، عمدتا در نتیجه یک تحول اساسی در فرهنگ ساخت و ساز ژاپن در طی دهه های اخیر بوده است. البته ابزارهائی نظیر تکنولوژی، توسعه مهندسی و مواردی از این قبیل به مسئولین و شهروندان کمک میکند تا الگوهای فعلی خود را در امر ساخت و ساز بهبود ببخشند . نمودار ترسیم شده در تصویر 1-1 نشان می دهد تدوین آئین نامه ها و اصلاح آنها نه این که مهم نیست، ولی به تنهائی تاثیر قابل ملاحظه ای در آمار کشته شدگان ناشی از زلزله نخواهد داشت.
بر اساس گزارش جهانی “کاهش ریسک بلایا، چالش توسعه” که در سال 2003 توسط برنامه عمران ملل متحد منتشر شد، ایران دومین کشور جهان از لحاظ مرگ و میر ناشی از زلزله است.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف

در بخش قبل فرهنگ ساخت و ساز منطقه مورد مطالعه با تکیه بر مسائل پیرامون اجرای شالوده به روایت تصویر بررسی شد. مسائل موجود عمدتا به دلیل کیفیت بد مصالح مصرفی در دسترس، ضعف اجرا ناشی از نیروی کار غیر ماهر و از همه مهمتر عدم نظارت و کنترل کیفیت در اجرا می باشد.

برای فایق آمدن به مسائل مذکور یک راه مرسوم که در دنیا تجربه شده است، ساخت و ساز صنعتی و مدولار می باشد. یکی از این روش های صنعتی استفاده از اعضای پیش ساخته بتنی است که امروزه مورد علاقه بسیاری از کشورها می باشد. با اجرای قطعات بتنی به صورت پیش ساخته و حمل و نصب آن در محل، کنترل کیفیت بر پروسه ساخت (از جمله میلگرد گذاری صحیح، رعایت مشخصات دقیق فنی، تراکم و عمل آوری مناسب بتن و غیره…) و همچنین کنترل کیفیت مصالح مصرفی امکان پذیر میگردد. به علاوه اغلب متخصصین نظارتی مجرب، علاقه کمتری به حضور در سایت های روستائی دارند، لکن از این نیروها میتوان در کارخانه های قطعات پیش ساخته بتنی که نزدیک شهرهای بزرگتر هستند استفاده کرد. سایر مزایای اجرای قطعات بتنی به صورت پیش ساخته عبارتاند از؛ ایمنی بیشتر، انرژی مصرفی کمتر، پرت مصالح کمتر، سرعت بیشتر و غیره… .
با اینکه صنایع پیش ساخته چه در دنیا و چه در داخل کشور پیشرفت خوبی داشته است لکن در خصوص شالوده های بتنی پیش ساخته، مطالعات کمتری وجود دارد. از طرفی با بهره گرفتن از سیستم هائی نظیر اسکلت فولادی با اتصالات پیچ و مهره ای یا سایر سیستم های مدولار ساختمانی حضور نیروی غیر متخصص و استفاده از مصالح نامرغوب قابل تخفیف است، لکن در خصوص اجرای شالوده در حال حاضر به ناچار باید از سیستم های سنتی استفاده کرد.
آنچه در این پروژه مد نظر می باشد ارائه محصولات پیش ساخته سبک و قابل حمل به عنوان شالوده منفرد می باشد تا بتوان زنجیره صنعتی سازی ساخت و ساز خصوصا در مناطق محروم را کامل کرد. استفاده از چنین شالوده ای به صورت پیش ساخته در کنار یکی از سیستم های مدولار برای اسکلت و سفت کاری ساختمان می تواند عمده راهکار جهت تغییر فرهنگ ساخت و ساز و ترویج ساخت ایمن باشد.
شالوده های پیش ساخته باید به اندازه ای سبک باشند که بتوان با کمترین هزینه آنها را حمل کرد. همچنین نصب آن در محل به قدری ساده باشد که احتمال اشتباه در اجرا به حداقل برسد. در ضمن از لحاظ مهندسی چنین محصولی باید اولا کیفیت مطلوب داشته باشد و در برابر شرایط محیطی و نیروهای محتمل خصوصا با تاکید بر تلاش های سازه ای ناشی از زلزله، مقاوم باشد و ثانیا برای مهندسین طراح انتخاب م حصول راحت باشد و کمترین عملیات محاسباتی نیاز باشد. برای مثال در این خصوص جداولی باید توسط تولید کننده ارائه شود که طراح با توجه به ابعاد ستون و نوع خاك محل اقدام به انتخاب یکی از محصولات بنماید.

مسئله بیرون راندن فاضلاب از محیط زیست انسان از زمانی به وجود آمد که مردم به زندگی گروهی روی آوردند. با پیدایش شهرها و گسترش شبکه های آبرسانی انسان برای پاکسازی و پاک نگهداری زندگی خویش، بیرون راندن پساب های به دست آمده را پسندیده و لازم دید.
پس از پیشرفت تکنیک شبکه های آبرسانی، ساختن شبکه های دفع فاضلاب ها نیز مورد توجه قرار گرفت.

قدیمی ترین کانالیزاسیون را می توان در آثار تمدن هندیان مشاهده نمود. در این آثار که تاریخ آنها به حدود 7000 سال پیش نسبت داده می شود، باقی مانده فاضلابروهایی با دیواره آجری و یا سفالی برای هدایت فاضلاب های خانگی دیده می شود. در خرابه های شهر بابل و نینوا و نیز در جزیره کرت آثاری از مجراهای فاضلاب و آبریزگاه های همگانی دیده شده اند. در شهرهای یونان و روم قدیم آثار فاضلابروهایی به قطرهای 2 تا 3 متر مشاهده می شود که ساختمان آنها را به 2000 سال قبل از میلاد نسبت می دهند. در اورشلیم آثار کانال های هدایت فاضلاب به بیرون شهر و جمع آوری آن در دریاچه های فاضلاب و حتی استفاده از فاضلاب به عنوان کود در کشاورزی دیده شده است که تاریخ ایجاد آن به حدود 3000 سال پیش می رسد، در شهر بمبئی باقی مانده گندابروهایی مشاهده می شود که 

ساختمان آنها را به 1900 سال پیش مربوط می دانند.

تا حدود یکصد سال پیش بیشتر گندابروها و به ویژه کانال های فرعی فاضلاب به صورت روباز ساخته می شدند، پس از آشکار شدن اثراتی در پخش بیماری های واگیر کوشش به عمل آمد که تمام گندابروها و فاضلابروها در زیرزمین ساخته شوند. در ایران تا گذشته نزدیک مسئله دفع فاضلاب بسته به وضعیت سطح آب زیرزمینی به دو گونه حل می شد:
در شهرهایی که عمق سطح آب زیرزمینی و نفوذپذیری زمین نسبتا زیاد بود، از چاه های جذب کننده فاضلاب استفاده می شد. این روش سنتی تاکنون نیز در بسیاری از شهرهای ایران منجمله در بیشتر نقاط تهران کاربرد دارد.
در شهرهایی که سطح آب زیرزمینی بالا و یا زمین از نفوذپذیری کمی برخوردار است، مسئله دفع فاضلاب بدین گونه حل می شده است که اگر شهر دارای شیب کافی بوده و یا زهکش های طبیعی مانند رودخانه در مجاورت آن قرار داشته، با ساختن فاضلابروهای موضعی و کوتاه فاضلاب های خانگی و سطحی را بدون تصفیه به بیرون شهر منتقل می ساختند، در این مورد می توان به عنوان مثال از فاضلابروهای قدیمی شهرهای ساحلی جنوب ایران مانند اهواز و بوشهر نام برد. مسئله بعدی که پیش روی طراحان کانال های انتقال فاضلاب می باشد، تعیین نوع جنس فاضلابروها است. با توجه به محاسنی که لوله های بتنی نسبت به تمامی جنس های دیگر دارد، بهترین گزینه انتخاب شد. منتهی بحث خوردگی این لوله ها باید به گونه ای حل شود تا عمر مفید این محصولات در سطح بقیه گزینه ها قرار گرفته و دیگر ایرادی بر آنها وارد نشود. در این پروژه سعی شده است تا در این خصوص ایده و نظرهای جدیدی ارائه گردد.

:
رودخانه ها یكی از مهمترین منابع حیاتی طبیعت هستند. رودخانه ها نه تنها در سیمای كلی سطح زمین نقش دارند، بلكه شكل زیستن انسان در كره زمین را تعیین می كنند. همواره در طول تاریخ بشر، رودخانه ها كانون توسعه بوده و تمدنهای كهن در كناره های آن شكل گرفته است (Morisw,1968).
از دیرباز مسئله انتقال آب از رودخانه ها برای مقاصد كشاورزی، شرب و بعدها به منظور استفاده در صنعت و نیز تأمین انرژی، معمول بوده است و می توان ادعا نمود كه قدمت آن به قدمت تمدن بشر می رسد. در كنار مسئله انتقال آب همواره مشكل رسوبات وارده به كانالها و سیستمهای انتقال نیز وجود داشته كه مسائل و مشكلات بسیاری به همراه دارد. بنابراین هدف طراحان، كاهش میزان رسوبات انتقال یافته، تا حد امكان می باشد. (صالحی نیشابوری و ایزدپناه 1375).
بنابراین جلوگیری از ورود رسوبات به داخل آبگیر و رودخانه (جریان اصلی) از مواردی می باشد كه اهمیت بسزایی دارد و یكی از مواردی كه باید توجه داشت كنترل جریان های ثانویه و جریان اصلی و كنترل حجم رسوب ورودی می باشد به جهت كاهش ورود رسوبات به حداقل رساندن آلودگی های یست محیطی می بایست راهكاری مناسب تمهیدات ویژه ای اتخاذ كرد بنابراین استفاده از مدل فیزیكی و تحلیلی و بررسی موارد ذكر شده انجام می گیرد.

فصل اول: كلیات و طرح موضوع

1-1) هدف
یكی از قدیمی ترین و در عین حال ارزانترین روش های انتقال آب رودخانه برای مصارف گوناگون، ساخت آبگیرهای ثقلی می باشد. آبگیری از رودخانه با بهره گرفتن از نیروی ثقل كه در گذشته به شكل شق نهر صورت گرفته است اكنون به یک سازه هیدرولیكی تكامل یافته با معیارهای طراحی تبدیل شده است.
با توجه به اینكه جریان رودخانه شامل رسوبات ریز و درشت دانه بوده و در مواقع سیلابی، دهانه ورودی می بایست دو وظیفه مهم زیر را انجام دهد (صفرزاده، 1383):
– جذب و كنترل جریان منحرف شده از رودخانه و هدایت آن به داخل كانال آبگیری
– جلوگیری از ورود رسوبات و اجسام شناور به داخل آبگیر
با توجه به مشكلات ورود رسوب به آبگیر، لازم است تا شرایطی فراهم شود تا جریان انحرافی به سمت آبگیر، دارای حداكثر دبی انحرافی با حداقل دبی رسوب باشد. مهمترین اقدام در این زمینه جانمایی مناسب آبگیر بر روی رودخانه می باشد. انتخاب صحیح محل انحراف در طرحهای آبرسانی از ملزومات است. یک محل مناسب خسارات مخرب ناشی از ورود رسوبات را به حداقل می رساند. همچنین یک انتخاب اشتباه در جانمایی به سختی می تواند پس از اجرای پروژه قابل جبران باشد. بنابراین اولین اقدام در طراحی، انتخاب محل مناسب برای انحراف است (پیرستانی، 1383).
آبشستگی گاهی به صورت غیر طبیعی و به دلیل تغییرات ایجاد شده توسط بشر ایجاد می شود، مثل ایجاد سازه های هیدرولیكی مختلف در مسیر رودخانه، گودال های ایجاد شده در اثر آبشستگی در اطراف این سازه ممكن است خطرات جدی را به همراه داشته باشد.
تجربه نشان داده كه شكست های برشی، پدیده تراش ایجاد شده در اثر آبشستگی باعث خرابی در انتهای بستر محافظت شده گردیده است از این رو بررسی مكانیزم آبشستگی و روش های جلوگیری از فرسایش در كانال رودخانه و مخصوصاً آبشستگی در پایین دست سازه های هیدرولیكی مانند دریچه های آبگیر، و كانال های آبگیر و حوضچه های آرامش، پایه های پل و… اهمیت زیادی برخوردار است.
بنابراین مساله اصلی كه همان بررسی آبشستگی و تاثیر آن بر روی بستر كه به دنبال انتقال آب از رودخانه معذل رسوب در مدخل آبگیر و آبسشتگی و تجمع رسوب در كانال می باشد.
از جمله جنب ههای مجهول طرح میتوان به عدد فرود و زاویه انحراف اشاره كرد كه خود عدد فرود شامل Q (دبی) و عمق (Y) می باشد و نظر به اینكه هدف اصلی این تحقیق تاثیرگذاری پارامترهای هیدرولیكی و هندسی بر روی تغییرات بستر در محدوده آبگیرهای جانبی موجود در كانالهای قوسی است و كاهش رسوبات و احتمال وقوع آبشستگی است و بنابراین قابل ذكر است كه تمامی مطالعات و كاركردها بر این اساس می باشد.
برخی از پارامترهای موثر در انتقال رسوب با توجه به جریان موجود در آبگیرهاعبارتتند از:
دبی ورودی رودخانه؛ محل مناسب آبگیر؛ زاویه انحراف آبگیر؛ عرض آبگیر؛ شعاع انحنای رودخانه؛ میزان بار رسوبی (اندازه و وزن مخصوص)؛ سازه های پایین دست ابگیر و شرایط جریان بالا دست؛ میزان زبری كف رودخانه؛ هندسه ورودی آبگیر عرض كانال انحرافی BD.