پایان نامه رایگان درباره کارتوگرافی، هیدرولوژی، پوشش گیاهی

دانلود پایان نامه ارشد

(Segment) می باشد. برای تامین پایداری سد، مقاومت فشاری () مصالح بکار رفته در بدنه سد باید بزرگتر از تنش نرمال وارد به سد باشد. ضریب اطمینان مد نظر برای پایداری سد از رابطه بدست می آید. F، ضریب اطمینان سد، ، مقاومت فشاری مصالح سد، f، ضریب اطمینان، برای سد بتنی غیر مسلح (Cement- Concrete) ، و ، تنش نرمال اعمال شده به سد می باشد. نکته مهم در ساخت سد و پایداری سد این است که، ستون های سنگی که ساختگاه سد می باشند باید مقاومت کافی را داشته باشند. به منظور تخمین این مقاومت Salamon، رابطه زیر را ارائه کرده است.
18.2

S، مقاومت ستون های سنگی (psi)، K، مقاومت درجا سنگ (psi)، w، عرض گوشه به گوشه ستون های سنگی (ft)، h، ارتفاع استخراج (ft) و A، سطح مقطع ستون های سنگی (ft2) می باشد. تنش نرمال وارده بر ستون های سنگی از رابطه زیر تخمین زده می شود (Gupta et al., 1987).
19.2

، تنش نرمال بر ستون های سنگی (psi)، Hs ، عمق نسبت به سطح زمین (ft)، ، هد ایجاد شده آب ناشی از تنش های دینامیکی در توده سنگ، که این تنش ها در اثر انفجار در ستون های سنگی اطراف بوجود می آیند، ، راستای درزها، ، ضریب فشار جانبی می باشد که برای سنگ سخت برابر با 5/0 ، برای سنگ نرم و سست برابر با 1 در نظر گرفته می شود. e، درصد استخراج می باشد. به منظور بررسی پایداری، ضریب اطمینان ستون های سنگی بر اساس رابطه، بدست می آید.

شکل 19.2 جزئیات سازه سد زیرزمینی استوانه ای(Gupta et al., 1987)

شکل20.2 سد زیرزمینی چند لایه ای (Gupta et al., 1987)

همانطور که در شکل 19.2 جزئیات سازه سد زیرزمینی قوسی نشان داده شده، از یک لوله آهنی به قطر داخلی 150 میلیمتر در مرکز سد و در عمق 1 متر از کف به عنوان لوله زهکش استفاده می شود. همچنین از لوله آهنی، به قطر 25 میلیمتری در نزدیکی سقف گالری به عنوان لوله تهویه هوا استفاه می شود. بر روی این لوله یک فشار سنج MPa 5/1 به منظور اندازه گیری فشار آب نصب می شود. به منظور آبندی کناره های سد، 8 گمانه با قطر 25 میلیمتر اجرا می شود و مخلوط سیمان با فشار 1-1.5 MPa در آن تزریق می شود. همچنین در محل درزه ها و شکاف ها نیز باید عملیات تزریقی انجام شود. برای جلوگیری از ریزش سقف گالری در نزدیک بدنه سد یک دال بتنی به ضخامت t= 400 mm و عرضی برابر با عرض گالری ایجاد می شود. فرم دیگری از سد زیرزمینی بکار رفته در معادن سدی است که در شکل 20.2 نشان داده شده است. این سد زمانی کاربرد دارد که ضخامت مورد نیاز برای احداث سد از 4 متر تجاوز کند. در این حالت سد باید به صورت چند لایه ساخته شود (Gupta et al., 1987).

فصل سوم

مکان یابی محل مناسب برای اجرای سد زیرزمینی

یکی از عوامل موثر در انتخاب محل مناسب برای اجرای سد زیر زمینی آنالیز منطقه مورد نظر برای اجرای سد می باشد. در اکثر مواقع نقشه های کارتوگرافی با ابعاد بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد اما این نقشه ها حاوی اطلاعات کافی در مورد پارامترهایی چون ریخت شناسی و پارامترهای محیطی نمی باشند. به همین دلیل تکنیکهای سنجش از راه دور باید مورد استفاده قرار بگیرند. سنجش از راه دور اطلاعات گسترده ای از مناطقی که دسترسی به آنها مشکل می باشد یا اطلاعات کافی درباره آنها در دسترس نیست را در اختیار ما قرار می دهد. بر اساس این اطلاعات می توان محل مناسب برای اجرای سد و تاسیسات جانبی آن را مشخص کرد. معیار های انتخاب به دو صورت کمی و کیفی می باشند. این معیارها بر اساس آنالیز منطقه ای Territorial Analysis، با استفاده از اطلاعات ماهواره ای، عکسهای هوایی، مدل تراز دیجیتالی Digital Elevation Model، اطلاعات هیدرولوژیکی منطقه و اطلاعات اقلیمی منطقه می باشند.
معیارهای کیفی شامل انتخاب تنگه مناسب، ساختار سنگی مناسب بستر و کناره ها، موقعیت گسلها، جانمایی تاسیسات جانبی می باشد. این انتخابها بر اساس بازدیدهای محلی، عکسهای هوایی، نقشه های کارتوگرافی با ابعاد بزرگ، انجام آزمایشات سونداژ برای تعیین عمق سنگ بستر، گمانه زنی و حفر چاه های مشاهده ای برای تخمین سطح آب زیر زمینی می باشد. معیار های کمی شامل انتخاب شاخص‌هایی مانند شاخص هیدرولوژیکي(P)، این شاخص بر اساس آنالیز حوضه آبریز و الگوی بارندگی در منطقه مورد نظر بدست می آید. شاخص آبرفت محلي(α)، این شاخص به منظور محاسبه نسبت سود به هزینه، حجم آب ذخیره شده ناشی از ساخت سد زیر زمینی به حجم سازه سد بدست می آید. شاخص ضريب تركيبي (β)، بیانگر ظرفیت نگهداری آب توسط خاک می باشد که این شاخص بر اساس جنبه های ریخت شناسی و هیدروژیکی بدست می آید.

1.3 روش شناسی Methodology

پارامتر های اصلی در انتخاب محل مناسب برای اجرای سد زیرزمینی و تاسیسات جانبی آن اکثرا بر اساس عکسهای هوایی، نقشه های کارتوگرافی و تکنیکهای سنجش از راه دور انتخاب می شود. این پارامترها در ادامه توضیح داده می شوند.

1.1.3 مشخصات زمین
– عرض تنگه: موقعیت تنگه و عرض تنگه (L) براساس عکسهای ماهواره ای، اطلاعات GIS و نقشه های کارتوگرافی با مقیاس 1:200000 و مدل تراز دیجیتالی مشخص می شود.
– سطح اثر سد زیر زمینی: سطح اثر (Aall)عبارتست از سطح بالا دست سد که با ایجاد یک مانع می توان سطح آب زیرزمینی را افزایش داد. تخمین این سطح بر اساس اطلاعات GIS و عکسهای ماهواره ای امکان پذیر می باشد.
– طول آبخوان مصنوعی: طول آبخوان (Loued) طولی از سطح موثر است که به تنگه و محل اجرای سد ختم می شود.
– حوضه آبریز: حوضه آبریز (Aidr) بر اساس مدل تراز دیجیتالی محاسبه می شود. این مدل بیانگر اطلاعات درباره عوارض زمین در یک منطقه مشخص می باشد که از طریق اطلاعات جغرافیایی در سیستم مختصات UTMبدست می آید.
– موقعیت گسلها: موقعیت گسلها بر اساس نقشه های زمین شناسی با مقیاس 1:500000و تفسیر عکسهای ماهواره ای نظیر LANDSAT 7TM مشخص می شود.
– عمق سنگ بستر: عمق سنگ بستر (P) بر اساس بازدیدهای محل اجرای پروژه و مطالعات ژِئوفیزیکی و یا ژئوتکنیکی تعیین می شود. برای تعیین تخلخل سنگ بستر می توان از نتایج بدست آمده از گمانه های حفر شده استفاده کرد. در بستر های آبرفتی مقدار تخلخل نباید از 35% تجاوز کند. اگر امکان استفاده از روشهای ژِئوفیزیکی برای مطالعه وضعیت لایه ها وجود نداشته باشد، می توان باحفر گمانه یا استفاده از چاهها و قنوات موجود می توان وضعیت لایه بندی، عمق آبرفت و سنگ بستر را تخمین زد.

شکل 1.3 مشخصات حوضه آبگیر سد زیرزمینی
Kidal, Mali (Forzieri et al., 2007)

2.1.3 پوشش گیاهی
پوشش گیاهی در منطقه بر اساس شاخص NDVI مشخص می شود که یک روش پردازش تصویری می باشد. NDVIبیانگر شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی می باشد.

3.1.3 مشخصات اقلیمی
یکی از پارامتر های مهم اقلیمی میزان بارش سالیانه می باشد. این پارامتر بر اساس اطلاعات ایستگاه های هواشناسی بدست می آید. با تحلیل این اطلاعات توسط مدل های هواشناسی و روشهای آماری، می توان محل مناسب برای اجرای سد، طوری که این میزان بارندگی قادر به پر کردن حجم خالص مخزن باشد، را انتخاب کرد.

2.3 روند غربالگری Screening Procedure

1.2.3 شناسایی محل
مهمترین عامل برای انتخاب محل مناسب برای اجرای سد زیر زمینی انتخاب تنگه مناسبWadi می باشد. در طی فرآیند ساخت از این مشخصه برای بهره بردن از خصوصیات طبیعی تنگه و موانع طبیعی در عمق و کناره ها استفاده می شود. در این شرایط هزینه های ساخت با توجه به شرایط طبیعی کاهش می یابد. در طی فاز شناسایی تنگه مناسب، استفاده از عکسهای ماهواره ای، عکس های هوایی و نقشه های کارتوگرافی با ابعاد بزرگ ضروری به نظر می رسد.

شکل 2.3 نمومه ای از عکس ماهواره ای برای انتخاب تنگه مناسب
(Forzieri et al., 2007)

2.2.3 انتخاب کیفی محل سد
پتانسیل انتخاب محل اجرای سد زیرزمینی بر اساس پارامترهای زیر تعیین می گردد.
– موقعیت گسلها: در انتخاب محل مناسب برای اجرای سد زیرزمینی باید توجه داشت که گسلها در امتداد جریان آبراهه قرار نداشته باشد. در مناطقی که سنگ بستر دارای ساختار دره ای شکل در بین گسلها باشد، بهترین شرایط زمین شناسی و هیدرولوژیکی را برای ساخت سدهای زیرزمینی وجود دارد. زیرا جریان آب های زیرزمینی به راحتی با ایجاد یک دیوار آببند مهار می شوند. در شکل 2.3 می توان این وضعیت را برای سد های زیرزمینی ساناگاوا و فوکوزاتا مشاهده کرد. در جدول 1.3 مشخصات این دو سد زیرزمینی نشان داده شده است. سد زیرزمینی ساناگاوا به عنوان یکی از بزرگترین سد های زیرزمینی شناخته می شود.

شکل3.3توپوگرافی ومقطع زمین در محل اجرای سدهای زیرزمینی SunagawaوFukuzata
(Ishida et al., 2003)

جدول 1.3 مشخصات سدهای زیرزمینی
Sunagawa و Fukuzata (Ishida et al., 2003)

– خصوصیات زیر سطحیUnderground Properties) ): بر اساس اطلاعات بدست آمده از مطالعات ژِئوفیزیکی، گمانه های حفر شده یا قنوات موجود می توان جنس لایه ها، عمق
لایه ها، نفوذ پذیری لایه ها و… را بررسی کرد. بر اساس این بررسی ها می توان عمق سنگ بستر نفوذناپذیر مناسب را انتخاب کرد. برای اندازه گیری نفوذپذیری زمین از آزمایش های نفوذ پذیری لوژان و لوفران استفاده می شود. برای بررسی نوسانات فصلی سطح آبهای زیر زمینی می توان از چاه های مشاهده ای استفاده کرد.
– فاصله محل اجرای پروژه از روستاهای اطراف و شبکه راهها

3.3 برداشت های ژئوفیزیکی Geophysical Survey

برای شناسایی لایه ها در اعماق کم می توان از امواج الکتریکی استفاده کرد. با استفاده از روش Vertical Quadripole یا Warnner’s method، می توان ساختار لایه های قائم زمین را مشخص کرد. برای استفاده از امواج الکتریکی و آنالیز نتایج بدست آمده نکات زیر باید رعایت شود( Ministry of the Environment of Japan, 2004) .
1-خطوط برداشت به فاصله150 تا 500 متر از محور سد زیرزمینی به منظور بدست آوردن پروفیل عمقی از لایه های مختلف اجرا می شود. در هر خط برداشت به فواصل 50 تا 100 متر یا 3 تا 10 نقطه، سونداژ انجام می شود.
2-در هر نقطه برداشت امواج به موازات سازه زیر زمینی ارسال می شود و پروفیل عمقی برای هر نقطه بدست می آید.
3-برای بدست آوردن فرم سه بعدی ساختار زمین میتوان از 2 تا 3 خطوط برداشت در صورت امکان استفاده کرد. با این کار می توان فرم سه بعدی سنگ بستر و حجم آبخوان حاصل از سد را بدست آورد.
4-برای محاسبه مقاومت الکتریکی سنگ بستر خطوط برداشت، تا حد امکان، تا نقاط بیرون زدگی سنگ بستر یا تا جایی که سنگ بستر در عمق کمی نسبت به سطح زمین قرار گرفته، بایستی ادامه یابد. بر این اساس می توان جنس سنگ بستر و پروفیل لایه ها را تخمین زد.
5-در صورت وجود چاه های دستی در نزدیکی محل اجرای پروژه می توان از این چاه ها برای بررسی مقاطع زمین شناسی و سطح آب زیر زمینی استفاده کرد. در نزدیک این چاه ها برای اطمینان از وضعیت ساختار زمین می توان از مطالعات ژئوفیزیکی استفاده کرد. محاسبه مقاومت الکتریکی توسط امواج برای بررسی خواص الکتریکی سنگ و خاک مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این می توان لایه های آبدار را شناسایی کرد.

4.3 طبقه بندی محل اجرای سدSite Classification

طبقه بندی محل مناسب برای اجرای سد زیرزمینی بر اساس پارامتر های کمی که در ادامه توضیح داده می شود، انجام می شود.
شاخص آبرفت محلي(α) Alluvial plane: عبارت است از محاسبه سود به هزینه حجم آب ذخیره شده ناشی از ساخت سد به حجم سازه سد. برای تخمین حجم سازه سد (حجم ناخالص) فرضیات زیر مورد توجه می باشد:
1-سد زیر زمینی باید بر روی لایه نفوذ ناپذیری از سنگ بستر که در عمق

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره نفوذپذیری، معیارهای طراحی، ضریب نفوذپذیری Next Entries پایان نامه رایگان درباره نفوذپذیری، ریخت شناسی، هیدرولوژی