Farzin FAROOGHI

روسازی راه، سازه ای است که برروی آخرین لایه متراکم شده خاک زمین طبیعی موجود یا اصلاح شـده، خـاکریزی هـا، کـف برش های خاکی و یا سنگی که بطور کلی بستر روسازی نامیده می-شود، قرار می گیرد. روسازی معمولا متشکل از قشر های مختلف نظیر زیراساس، اساس و لایه های آسفالتی یا بتنی و یا ترکیبی از آنهاسـت کـه هـر یک تابع مشخصات فنی و دارای ضخامت معینی است. روسازی ها معمولا تحت تاثیر عوامل مختلف قرار دارند که در طول عمر آنها تاثیر دارند. لذا روسازی با کیفیت مطلوب و عمر بیشتر مد نظر بوده و مواردی که منتهی به افزایش دوام، کیفیت و عمر روسازی های بتنی یا آسفالتی می گردد. در این مطالعه 12 مدل از روسازی آسفالتی به ابعاد مدل 300 *600 سانتیمتر و ضخامت های مختلف، که از روش اجزا محدود و با استفاده از تحلیل استاتیکی به منظور بررسی طول عمر روسازی راه، از مدل های خرابی خستگی و شیارگذاری استفاده شده است. در هر مورد پس از مدلسازی سه بعدی مقاطع با برنامه ABAQUS مقادیر حداکثر کرنش کششی پایین لایه آسفالت، حداکثر کرنش فشاری روی خاک بستر و همچنین حداکثر جابجایی قائم روسازی حاصل از برنامهABAQUS را بدست می آوریم. در حالت کرنش شعاعی، پدیده خستگی تنها در صورت ایجاد تنش های کششی قابل تعریف است و برای لایه های بستر، پدیده شیارشدگی در نتیجه افزایش تنش های فشاری و ظهور کرنش قائم در لایه بستر ظاهر می گردد. برای محاسبه میانگین طول عمر روسازی از اعداد بدست آمده از روابط پیشنهادی در آئین نامه های مختلف استفاده شده است. در این بررسی ها تاثیر ضخامت لایه های(بیندر،اساس و زیراساس) و سه نوع کیفیت سطح تماس چسبنده، نیمه چسپنده و غیر چسبنده و همچنین بارگذاری های ایران و اروپا در نظر گرفته شده است. تاثیر نوع بار بر تنش ها و تغییرشکل های ایجاد شده در لایه های روسازی انعطاف پذیر آسفالتی و طول عمر سازه آن در شرایط کیفی مختلف سطح تماس لایه ها بررسی شده است. در انتخاب ویژگی های بار، از بارگذاری پیشنهادی در آئین نامه های ایران و فرانسه استفاده شده است. در آئین نامه ایران وزن محور تک چرخ 80 کیلو نیوتن و در آئین نامه فرانسه وزن محور زوج چرخ 130کیلونیوتن در نظر گرفته شده است. از مهمترین نتایج این تحقیق می توان به افزایش قابل توجه کرنش های قائم لایه بستر و افقی لایه بیندر در اثر بار تک چرخ در مقایسه با بار زوج چرخ اشاره کرد. کاهش ضخامت های لایه بیندر، اساس و زیراساس موجب افزایش تا 25% نشست در سازه روسازی شده است. حال آنکه وجود بار تک چرخ در مقایسه با بار جفت چرخ تا 40% نشست سازه را افزایش داده است. طول عمر بدست آمده از آئین نامه ها نشان می دهد که آئین نامه ایران کمترین مقادیر را برای مدل خستگی تخمین زده اند ولی تفاوت محسوسی در این مراجع برای حالت مدل شیارشدگی مشاهده نمی شود.

دشت سنقر یکی از دشت های استان کرمانشاه می باشد که دارای آبخوانی با عمق کم می باشد که همین موضوع آبخوان را در مقابل خشک سالی و تخلیه بالا بسیار آسیب پذیرکرده است و به شدت و در مدت کوتاهی آبدهی آبخوان واکنش نشان می دهد. عوامل عمده ی تخلیه ی آبخوان کشاورزی و بخش شرب می باشد که بخش شرب در شرایط موجود تمام نیاز خود را به دلیل عدم نیاز به تصفیه و کنترل کم تر از طریق آب زیرزمینی تأمین می کند که با تکمیل طرح های توسعه ی و انتقال آب از سد به شهر سنقر و مدیریت برداشت از آبخوان می توان درصد اعتمادپذیری تأمین نیازها را در شرایط مختلف بالا برد، به همین خاطر سال 95-94 به عنوان سال پایه و افق توسعه 1415 درنظر گرفته شد و در چند سطح سناریوهای که محتمل ترین سناریوهای هستند که می توان اجرا کرد و یا به وقوع بپیوندند ، با هدف آزمایش سیستم مورد نظر و نحوه ی واکنش در مقابل این تغییرات تدوین شد. هدف اصلی بررسی پتانسیل منابع آب محدوده مورد مطالعه و پایداری زیست محیطی و تعادل آبخوان و آمادگی در مقابل شرایط متفاوت و رفع نیاز حداکثری با اولویت نیاز شرب از طریق تمام منابع موجود و تأثیر منابع جدیدی مثل انتقال آب های سطحی، استفاده مجدد و روش های مدیریت یکپارچه منابع آب با کمک نرم افزار WEAPاست. جهت برنامه ریزی و تخصیص منابع با در نظرگرفتن همه ی تغییرات به مدل سازی محدوده مورد مطالعه توسط نرم افزار WEAP پرداخته شد که در سناریومرجع (نشان دهنده ی شرایط موجود) حتی با ادامه روند رشد منفی جمعیت و ثابت بودن نیاز کشاورزی و بارش، تراز آبخوان منفی 2.24 میلیون مترمکعب است، در حالی که تاریخچه محدوده مورد مطالعه بیانگر وقوع خشک سالی در هر چند سال به صورت مقطعی است و در سناریو 2و3 و 4 تأثیرات رشد جمعیت، تغییرات اقلیم، وترکیب آنها پرداخته شد، که به ترتیب می تواند تقریبا ذخیره ی آبخوان را 8 و12 و20 میلیون مترمکعب کاهش دهد. سناریو 5 استفاده مجدد آب است که مطمئن ترین منبع تا زمانی که مصرف وجود دارد، می باشد و با مقدار موردنظر و حفظ شرایط موجود باعث جلوگیری از کاهش آبخوان نسبت به سناریو مرجع می-شود. سناریوهای 6 و 7 و 8 و 9 سناریوهای تکمیلی هستند که انتقال آب و افزایش نیاز کشاورزی را نیز بررسی می کنند که اگر براساس سناریو6 با اضافه شدن انتقال آب از سد سلیمانشاه، با وجود رشد جمعیت به تدریج می توان تمام نیاز شرب را برطرف کرد و اگر حجم نرمال آبخوان را 75 میلیون متر مکعب در نظر بگیریم، نتیجه ی این سناریو تقریبا 4 میلیون متر مکعب بیشتر خواهد بود و در صورت اضافه شدن استفاده مجدد آب به این سناریو، شرایط در بلندمدت بهتر خواهد بود.

محدودیت منابع آب و اصل پایداری در مدیریت آن، تأمین آب کلیه نیاز های موجود را غیرممکن ساخته است، لذا به منظور تأمین و عرضه آب با اطمینان پذیری بالا نیاز به برنامه ریزی های دقیق و کامل می باشد. به همین دلیل اهمیت ابزارهای مدیریتی بیش از پیش آشکار می شود. از سوی دیگر در مدیریت آب شهری ارائه و اعمال سیاست های صحیح به دلیل روابط پویا و پیچیده نیازمند مدل مناسب ریاضی است. به منظور تخصیص و استفاده بهینه از منابع آب حوزه ی مطالعاتی قروه که در سال های اخیر با افت شدید سطح ایستابی آبخوان همراه بوده، از مدل VENSIM که یک مدل دینامیکی و پویا می باشد استفاده گردیده است. پس از جمع آوری داده های مربوط به ورودی ها و خروجی ها، نیازهای آبی منطقه و مشخصات جمعیتی، گام های مدل سازی با هدف بالا بردن اطمینان پذیری مدل در تأمین آب شرب و کنترل تراز آبخوان برای سال 1371 تا 1395 توسعه داده شدند و ریشه های مسئله در فرآیند شکل گیری نمودار ذخیره-جریان مورد بررسی قرار گرفت و اثر هر یک از متغیرها روی مسئله شبیه-سازی شد. سپس اعتبار مدل با روش های مختلفی از جمله آزمون تکرار رفتار و آزمون شرایط حدی برای سال های 1390تا 1395 مورد بررسی قرار گرفت. باتوجه به آزمون های آماری انجام شده بین مقادیر مشاهده ای و مقادیر برآورد شده از تراز آبخوان توسط مدل، ضریب تبیین 99/0 و میانگین ریشه مربع 0012/0 است. آزمون های مختلف دیگری نیز انجام شد که تطابق مدل شبیه سازی شده را تأیید می-کند. در نهایت سیاست هایی مبتنی بر سناریوهای پیشنهادی شامل سناریو شرایط اقلیمی، افزایش جمعیت، خرابی زیرساخت ها، تغییر در تخصیص منابع به واسطه استفاده تلفیقی و انتقال آب سطحی از سد آزاد جهت رسیدن به هدف مدل سازی توسط مدل اجرا گردید و به وسیله شاخص های ارزیابی پایداری سیستم، توان آبدهی و اطمینان پذیری تأمین آب شرب مورد ارزیابی قرار گرفت. درنهایت سناریوی برتر برای تخصیص منابع آب با محوریت کنترل تراز آبخوان انتخاب گردید. نتایج نشان داد که سناریو استفاده تلفیقی از آب زیرزمینی و آب سطحی انتقالی از سد آزاد طوری که 30 درصد مصرف کشاورزی و 40 درصد مصرف شرب را از آب زیرزمینی کاسته و در عوض از 15 میلیون متر مکعب آب سطحی انتقالی استفاده شود، بهترین سناریو در شرایط محیطی تر می باشد. در این حالت شاخص اطمینان پذیری به 35/32 درصد و شاخص پایداری به 16/58 درصد افزایش می یابد ضمن این که تراز مخزن با افزایش 49 متری بیش ترین مقدار را بین 13 سناریو اجرایی دارد.

بتن سبک سازه ای از جمله مصالحی است که بار مرده و نیروهای لرزه ای وارد بر ساختمان ها را کاهش دهد. علاوه بر ان می تواند موجب کاهش ابعاد مقطع و کاهش هزینه های ساخت سازه شود. در مقابل رفتار ترکیبی ان با آرماتورها نسبتا پیچیده بوده و برای این منظور استفاده از نانو سیلیس و الیاف فولادی در بهبودی ویژگی های بتن و مطالعه این رفتار در شرایط مختلف بارگذاری موثر خواهد بود. در این مطالعات رفتار کششی بتن در مقابل اتش سوزی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور تحقیقات آزمایشگاهی بررسی اثر دما بر منحنی تنش کرنش بتن حاوی نانو سیلیس و الیاف فولادی تحت اثر بارگذاری کششی یکنواخت با سرعت ثابت در دماهای 25، 100، 200، ، 400، 600، 800 درجه سانتی گراد بررسی شده است. مصالح سنگی استفاده شده در این بتن از نوع پوکه معدنی اسکریای قروه بوده و الیاف فولادی از دو نوع صاف دو سر قلاب و موجدار به میزان یک درصد و نانو سیلیس به میزان 3 درصد بوده است. در این تحقیق با بررسی نمونه های مرجع حاوی الیاف فولادی و طرح بهینه حاوی نانو سیلیس و طرح بهینه حاوی الیاف فولادی و طرح بهینه حاوی هر دو نوع الیاف استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که در تمام حالات با فزایش دما تا محدوده 600 درجه سانتی گراد مقاومت کششی روندی کاهشی داشته است.

در این پایان نامه، نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی به صورت تجربی بوده و به بررسی اثرات دما بر منحنی تنش -کرنش بتن سبک حاوی نانوسیلیس و الیاف فولادی تحت بارگذاری فشاری یکنواخت با سرعت ثابت در دماهای (C◦800- C◦600- C◦400- C◦200- C◦25) پرداخته شده. همچنین در این تحقیق به بررسی خصوصیات مکانیکی در دماهای فوق الذکرنیز پرداخته شده است .مصالح سنگی استفاده شده در این نوع بتن پوکه ی معدنی از نوع اسکریای قروه می باشد و الیاف فولادی مصرفی دو نوع الیاف صاف دو سر قلاب و موجدار (سینوسی) به میزان 1% و نانوسیلیس مصرفی نیز به میزان 3 % بوده است. در این تحقیق با بررسی نمونه های مرجع (S)، حاوی الیاف فولادی (طرح بهینه (SF))، حاوی نانوسیلیس (طرح بهینه (SN))، حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس (طرح بهینه (SNF)).آزمایش ها برروی نمونه های استوانه ای(cm30×15) و منشوری(cm10×10×40) بر اساس استاندارد ASTM انجام شده. نرخ افزایش دمای کوره به صورت تقریبی 20 در نظر گرفته شده. برای سرد کردن نمونه ها اجازه می دهیم نمونه ها به آرامی و در دمای محیط سرد شوند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد مقاومت پسماند فشاری، کششی وخمشی پسماند با افزایش دما به شدت کاهش می یابد. نمونه های حاوی الیاف از دمای (C◦600( به بالا در اثر اختلاف انبساط حرارتی الیاف و بتن، داخل کوره دچارتخریب و در آن پدیده Spalling یا پوسته شدگی رخ داده. در نمونه های حاوی نانوسیلیس با توجه به کاهش نفوذ پذیری آن ها، با افزایش حرارت فشار بخار عمده ای در بتن ایجاد گردیده که منجر به ترکیدن و انفجار بتن شده. با رسم منحنی های تنش-کرنش نتایج حاصل از بارگذاری ها را با هم مقایسه نموده. به عنوان هدف اصلی تحقیق، پارامترهای موثربر منحنی تنش-کرنش تحت بار بارگذاری فشاری یکنواخت با سرعت ثابت در دما های مختلف بر رسی شد.

یکی از جدی ترین چالش های آب کشور از بین رفتن منابع آب زیرزمینی است. در دهه های اخیر بهره برداری بی رویه و بیش از حد مجاز آب زیرزمینی، باعث افت شدید سطح ایستابی در بعضی از آبخوان های مهم کشور شده است. بنابراین، ایجاد ساز و کار لازم جهت اعمال یک مدیریت جامع و واحد منابع آب از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و در این راستا استفاده از مدل های ریاضی جهت پیش بینی وضعیت آینده آبخوان بسیار کارآمد خواهد بود . یکی از چالش های موجود استان کردستان کم آبی دشت های شرق استان از جمله دشت چهاردولی است که با توجه به افت شدید سطح ایستابی در سال های اخیر ممنوعه اعلام شده است. هدف از تحقیق حاضر شبیهسازی جریان آب زیرزمینی دشت ممنوعه چهاردولی با استفاده از نرم افزار GMS7.1 میباشد. در این تحقیق در ابتدا مدل مفهومی سفره آب زیرزمینی تهیه گردید. در ادامه با استفاده از هیدروگراف آب زیرزمینی دشت، ماه تعادل سفره شناسایی گردید. در این تحقیق از دادههای مربوط به سال های 1378 تا 1388 برای شبیه سازی جریان استفاده گردید. از داده های سطح ایستابی سال 1388 تا 1389 برای واسنجی مدل های پایدار و ناپایدار جریان آب زیرزمینی بکار برده شد. برای بسط مدل های مذکور، داده های مربوط به چاه های بهره برداری، مشاهده ای، شرایط مرزی و سایر خصوصیات آبخوان به نرم افزارGMS وارد گردید. واسنجی مدل های مذکور به صورت دستی و خودکار انجام شد. از داده های سطح ایستابی سال 1389 برای آزمون مدل های پیشنهادی استفاده گردید. نتایج نشان دادند مدل های پیشنهادی کارایی بالایی در پیش بینی تراز سطح ایستابی در دشت چهاردولی دارا می باشند. نتایج همچنین نشان دادند که مدل ناپایدار نسبت به مدل پایدار از دقت بالاتری برخوردار است. در نهایت جهت بررسی وضعیت آتی جریان در سفره ها چند سناریو مدیریتی اعمال گردید و نتایج حاصل از سناریوهای فوق الذکر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. مشاهده گردید با ده درصد کاهش در میزان پمپاژ از چاه ها در شرایط مطلوب ذخیره سالانه دشت به میزان حدود 5 میلیون مترمکعب نسبت به وضعیت کنونی افزایش می یابد.

افزایش جمعیت در تمامی نقاط جهان، ایجاد توسعه را به دنبال خود می طلبد. این توسعه، به معنی تغییر در ماهیت موجود زمین بوده و به تبع آن تغییر در پارامترهای موجود هیدرولوژی را به دنبال خواهد داشت. مهم ترین پارامتری که در توسعه تغییر می کند نفوذناپذیری می باشد که مقدار این پارامتر متناسب با رشد جمعیت افزایش خواهد یافت. افزایش حجم رواناب، کاهش زمان تمرکز، سرعت حرکت بیشتر آب و دیگر پدیده ها را می توان به تغییر در میزان نفوذپذیری زمین مرتبط دانست. معمولا جهت جبران اثرات منفی توسعه بر چرخه هیدرولوژیکی و تعیین راهکاری برای هدایت و مهار آبهای سطحی از شبکه زهکشی بهره برده می شود که این سیستم به علت نقص در طراحی، محدودیتهای جانبی اعمال شده، عدم جانمایی توسعه های بعدی و سازگار نبودن آن با محیط زیست معمولًا با مشکل مواجه شده و عبور حجم عظیم رواناب از محدوده توسعه یافته و تشکیل سیلاب مخرب شهری را به دنبال خواهد داشت. با بروز سیلاب شهری سیستم های حمل و نقل، امدادرسانی و سایر خدمات شهری مختل شده و ممکن است خسارت های جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد. چرا که این سیستم ها برای مواجهه با سیلاب آمادگی کامل را نداشته و به شدت آسیب پذیر می باشند. تحقیق حاضر به کمک سیستم اطلاعات مکانی GIS به شناسایی نوع کاربری اراضی در دو دوره زمانی مختلف مورد مطالعه در شهر سنندج پرداخته و به تعیین میزان نفوذپذیری هر سطح می پردازد. از آنجایی که برای تعیین میزان تغییر در حجم سیل نیاز به مدل سازی حوضه سنندج می باشد. نرم افزار SWMM برای شبیه سازی رواناب در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته که توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) ارائه شده است. جهت تعیین بهترین الگوی بارش در مدل انتخابی، پس از برازش و تعیین بهترین الگوی توزیع، خروجی های حاصل از این کار آماری، به مدل معرفی شده است. نتیجه این تحقیق نشان می دهد در اثر اعمال توسعه در شهر سنندج در یک دوره 20 ساله (1373-1393)، بسته به دوره بازگشت، از 8 تا 55 درصد به حجم رواناب افزوده شده است، دبی پیک رواناب نیز از 8 تا 86 درصد افزایش نشان می دهد، زمان تمرکز حوضه نیز از 2 ساعت به کمتر از 45 دقیقه کاهش یافته است.