مقاله بررسی زهکشی سطحی و عمقی در راه

دانلود مقاله بررسی زهکشی سطحی و عمقی در راه

مقدمه

روش برخورد با زهکشی آب های سطحی و سیاست های حاصله در دهه گذشته تغییر جهت قابل توجهی داشته است. اقدامات دهه های گذشته معمولا شامل قطع ارتباط جریان، جمع آوری ، و دفع جریان های سطحی در سریع ترین زمان بوده است.اثرات تجمعی روش های برخورد گذشته را می توان عامل اصلی افزایش سیل زدگی پائین دست دانست.این پدیده اغلب با کاهش ذخیره آب های زیرزمینی همراه بوده است گاه نیز برای پرهیز از این مشکل، اجرای طرح های بزرگ مهندسی  در پائین دست در دستور کار قرار گرفته است. امروزه در برنامه ریزی طرح جامعه سیلاب مناطق شهری توجه فزاینده ای به نگهداری و ذخیره سازی باران در نزدیک ترین محل بارش می شود که گاه ممکن است به صورت کوتاه مدت، ایجاد مزاحمت های موضعی نماید.

  کیفیت آب نیز در دهه گذشته به صورت یکی از نکات برجسته حاصل از اثرات فعالیت های انسانی در محیط زیست مورد توجه بوده است. شواهد اجتناب پذیری وجود دارد که حکایت از حضور مقدار قابل توجه آلاینده در روان آب های سطحی است. رواناب سطحی روکش خیابان سهم قابل توجهی در این آلودگی ها دارند بنابراین در برنامه ریزی زهکشی آب های سطحی نمی توان از کنار حفظ کیفیت منابع آب پذیرنده بی تفاوت گذشت.هزینه سنگین تصفیه رواناب ، بررسی گزینه های مرتبط با ذخیره موقت سیلاب ها را ، به عنوان گزینه های قابل توجه، اجتناب نا پذیر می نماید.

 امروزه طرح جامع زهکشی شهری باید شامل سیستم های جمع آوری ، ذخیره، احتمالا تصفیه و دفع  باشد. ترکیب مناسب مولفه های فوق باید در یک سیستم مدیریت آب های سطحی مورد بررسی قرار گیرد. یقینا برای هر مقاله خاص ترکیب بهینه این اجزاء متفاوت خواهد بود.

 زمینه های هیدرولوژی و هیدرولیک زهکشی راه ها به سرعت در حال تکامل است و در نظر گرفتن اصول جدید و منطبق بر یافته های جدید از مسئولیت های مهندس طراح است طراحی زهکشی راه ها فراتر از کاربرد اصول فنی هیدرولوژی و هیدرولی در راه ها است. طرح مطلوب زهکشی باید بتواند ضمن توجه به مسائل ایمنی و اقتصادی ، توازن مناسبی بین اصول فنی، داده ها و محیط به وجود آورد. چنین دستاوردی فقط با استخدام  قضاوت های مهندسی معقول قابل دسترسی است.جمع آوری و هدایت رواناب سطحی از بستر ترافیکی و هدایت جریان حاصله از بالا دست راه به پائین دست یابد به گونه ای صورت گیرد که با فرا آب و سرعت فزاینده همراه نبود و ضریب ایمنی ترافیک را کاهش ندهد.

–

ضرورت ، وظایف ، واهداف زهکشی

بدون شک ایمنی آمد و رشد ( ترافیک) ارتباط نزدیکی با زهکشی جاده ها دارد. دفع سریع سیلاب از سطح جاده ها از شدت شرایطی که با بروز صدمات و خطرات آبی همراه است خواهد کاست.

یکی از وجوه بسیار مهم طراحی راهها، تامین امکانات حفاظتی آن ها در مقابل آب های سطحی و زیر زمینی است آب روی بستر می تواند سبب کند شدت جریان ترافیک ، کاهش دید به دلیل پاشیده شدن آب ولجن ومهمتر از همه عامل تصادفات فراوانی باشد که در نتیجه وقوع پدیده « آب پروازی» حاصل می شود. اگر آب امکان ورود به سازه جاده را پیدا کند زیر سازی و روسازی تضعیف شده و آسیب پذیری جاده افزایش می یابد.

آب هم چنین می تواند اثرات تخریبی و نامطلوب بر شانه ها،شیب ها ، آبراهه ها و دیگر اجزاء راه داشته باشد. سرعت زیاد آب می تواند با فرسایش همراه شود که با آسیب های شناخته شده ای برای جاده همراه است. از طرف دیگر سرعت کم می تواند سبب تر سیب گل ولای شود که در نهایت می تواند به بسته شدن سیستم زهکشی منجر شود گرچه اغلب بسته شدن حاصل فرسایش شدید و یا سرریز کردن و شسته شدن تاسیسات و سازه های جنبی است.

تعریف و تبیین معیارهای مشخص برای زهکشی راه ها از اصلی ترین الزامات  طراحی و دفع جریان های سطحی از بسترهای ترافیکی ممکن است. واقعیت این است که شکل گیری یک ورقه ( فیلم) آب بر روی بستر ترافیکی و عدم زهکشی و دفع آن با سرعت کافی تحت شرایط خاص ، می تواند برای وسائط نقلیه در حرکت بسیار خطرناک باشد. به این پدیده که آب پروازی گفته می شود با خسارت جانی و مالی فراوانی همراه بوده است. بافت و مشخصات فیزیکی سطح بستر ترافیکی و شرایط فیزیکی لاستیک وسائط  نقلیه از حیایی ترین عوامل موثر در شکل گیری این پدیده است واژگون شدن تعداد کثیری از وسائط نقلیه در سطح ملی  و  بین المللی  در نتیجه آب پروازی و خسارت جانی و مالی فراوان حاصله نشان از اهمیت زهکشی راه ها و ضرورت کنترل خسارات و خطرات آن دارد .

  برای بهینه کردن سیستم زهکشی راه ها باید آب گرفتگی مجاز را تعریف و کنترل کرد . آب گرفتگی مجاز می تواند بر حسب نوع بزرگراه متغیر در نظر گرفته شود ، لکن ، اهمیت آن در کنترل خسارات و خطرات جانی و مالی نباید نادیده گرفته شود . از آنجا که آب پاشیده شده بر روی دید و کنترل وسائط نقلیه اثرگذار است ، بزرگ راه های با ترافیک سنگین و سرعت بالا قدرت تحمل آب گرفتگی کمتری ، نسبت به راه های فرعی و خیابان های شهری ، دارند . البته حساسیت خیابان های شهری با ترافیک پیاده سنگین نیز به آب گرفتگی بسیار زیاد است و شایسته است که در کمینه کردن آن نیز تلاش شود . توجه به این نکته نیز ضروری است که تجمع آب در یک سمت خط عبوری راه سبب اعمال نیروی نا همگن به وسیله نقلیه می شود. که دارای خطرات بالقوه زیادی است. تز شیب عرضی، شیب طولی، تعداد خطوط، عرض شانه جاده، ارتفاع لبه پیاده رو، و تعداد خطوط پارکینگ می توان به عنوان عوامل اصلی موثر در سطح آب گرفتگی نام برد. جزرئیات بیشتر در فصل چهارم این دستور العمل آمده است.

هدف سیستم زهکشی سطحی، حذف رواناب سطحی از جاده به منظور حرکت روان، ایمن و موثر ترافیک است. علاوه بر آن، سازه های زهکشی عرضی شامل کالورت ها،پل ها،و… باید در مجموعه سیستم زهکشی به گونه ای طراحی شوند که مانع سیل زدگی و وارد شدن خسارت به جاده ها و زمین ها و مستغلات بالا دست گردد.

طراحی سازه های زهکشی باید با توجه به هزینه های نگهداری، ریسک مجاور، و هزینه اجرائی سیستم زهکشی، که اغلب سهم قابل توجهی در کل هزینه راهسازی دارد، صورت پذیرد.

یک سیستم زهکشی دارای چهار وظیفه اصلی است:

۱-  انتقال رواناب سطحی از بستر ترافیکی به سیستم پذیرنده یا ریزشگاه

۲-   کنترل سطح آب زیر زمینی در زیر اساس بستر ترافیکی

۳- قطع جریان آب های زیر زمینی و آب های سطحی که می توانند به سمت جاده جریان پیدا کند.

۴-   هدایت آب در عرض جاده با یک سیستم مناسب و روش کنترل شده

سه وظیفه اول را سیستم زهکشی طولی و مؤلفه ها و اجزاء آن به عهده دارند. حال آن که وظیفه چهارم مستلزم پیش بینی و احداث سازه های زهکشی عرضی است که پل ها،کالورت ها،و نمونه هائی از آ“ ها هستند.

در طراحی یک سیستم زهکشی مطلوب راه باید موارد زیر مورد بررسی قرار گیرد.

–         ایمنی وسائط نقلیه و موتوری

–         راحتی تردد وسائط نقلیه و عابرین

–          زیبائی ظاهری و حفظ مناظر

–          سیل گیری مسیر حرکت و مستغلات اطراف

–          نفوذ احتمالی آب به زیر اساس

–          کنترل فرسایش،آلودگی، و دیگر ملزومات زیست محیطی

–          مسائل اقتصادی در اجرا و نگهداری

رواناب ناشی از مناظر موجود و یا پیش بینی شده در طرح توسعه چون چمن کاری اطراف جاده و تغییرات در کاربری ها را نیز باید در مجموع منابع زهاب جاده ها لحاظ کرد. ذوب شدن برف های حاشیه راه ها ویا برف های روی بستر ترافیکی نیز از منابع زهاب راه ها به شمار می رود.

هرگاه شرایط خاص ایمنی ایجاب کند، باید به طرق ممکن مانع از تخلیه جریان های سطحی شیب های کناره ها به روی سطح پوششی جاده شد.این امر به خصوص در مواردی که حضور گل و لای و یا یخ در روی جاده می تواند با مشکلات ایمنی همراه باشد، جدی است. گرم شدن شیب ها در رئزهای زمستان و یخ بستن آن درزمستان نمونه ای از این خطرات است.

حسب اینکه راه هم سطح زمین طبیعی‏، در خاک برداری و یا در خاکریزی قرار گرفته باشد تأثیرات چشمگیری بر چگونگی دفع آب های سطحی دارد. در راه هائی که هم سطح زمین طبیعی هستند، زهکش سطحی راه قسمتی از سیستم زهکشی سطحی محلی است که خیابان های محلی و مناطق توسعه یافته را سرویس می دهد. در این صورت تأمین دهانه های ورودی مناسب و کافی به منظور ایجاد امکان دفع سریع آب های سطحی جمع آوری شده از مسیر ترافیک اصلی ترین نیاز است که با انتقال جریان های سطحی جمع آوری شده به تأسیسات سیستم زهکشی شضهری کامل می شود، اگر راه در خاکبرداری قرارگرفته باشد، احتمال وجود نقاط کم ارتفاع یا گودال وجود دارد که آب های سطحی اضافی را جمع کرده و لذا ممکن است با ضرورت پمپاژ همراه باشد. در این گونه راه ها، امکان تلاقی با تأسیسات زیر بنایی زیر زمینی چون شبکه فتضلاب و آب رسانی در محل تقاطع با خیابان های محلی وجود دارد. طراح زهکش راه های مرتفع معمولاً آزادی عمل بیشتری در انتخاب روش جمع آوری و دفع آبهای سطحی دارد.

به احتمال بسیار زیاد، پیش بینی حوضچه های تأخیر و ایجاد زمان تأخیر به عنوان قسمتی از تأسیسات جمع آوری و دفع جریان های سطحی بزرگ راه های شهریمستلزم جلب نظر موافق مسئولین محلی زهکشی شهری و احتمالات کاربرد مشترک است. معمولاً حق عبور برای بزرگ راه ها در مناطق شهری، به قدری پرهزینه است که اغلب پیش بینی حوضچه های تأخیر چندان به صرفه اقتصادی نیست. گرچه محل های مناسب برای این امر و چگونگی امکان تلفیق آن در قسمتی از سیستم مدیریت جریان های سطحی در فصول بعدی این مجموعه آمده است.

–

دامنه  وسعت کار

اهداف تبیین شده برای مجموعه حاضر تأکید بر ارائه ضوابط و معیارهای سیستم های زهکشی راه ها و فرودگاه ها دارد. با توجه به مؤلفه ها و اجزاء یک شبکه زهکشی    (بند ۲-۲)،علاوه بر تبین معیارها و اصول طراحی شبکه زهکشیش راه های، به زهکشی عرشه پل ها و زهکشی فرودگاه ها نیز توجه شده است. انتخاب روش مناسب کار طراحی و خلاصه ای از روش های متداول هیدرولوژیکی و هیدرولیکی در تعیین ظرفیت و محاسبه ابعاد لازم در مجموعه گنجانده شده است. گرچه ضروری است که طراحان شبکه های زهکشی اطلاعات جامع هیدرولوژیکی و هیدرولیکی را دار باشد. در ارائه ضوابط از اصول حفاظت از محیط زیست نیز غفلت نشد است و یک فصل از مجموعه نیز به این مسئله اختصاص یافته است. مسئله نگهداری سیستم زهکشی نیز مورد عنایت خاص قرار گرفته است.

–

فهرست

مقدمه. ۱

ضرورت ، وظایف ، واهداف زهکشی.. ۲

دامنه  وسعت کار. ۵

اجزاء سیستم زهکشی راه ها ۶

ضوابط و معیارهای زهکشی.. ۶

اجزاء سیستم زهکشی.. ۸

تعاریف اجزاء زیر سیستم های زهکشی سطحی طولی.. ۸

تعاریف اجزاء زیر سیستم زهکشی عرضی.. ۱۱

اقتصاد سیستم زهکشی.. ۱۲

تعیین ضوابط هیدرولیکی و روشهای محاسبه. ۱۵

معرفی سیستم زهکشی.. ۱۵

زیر سیستم های جمع آوری سطحی.. ۱۶

جویچه ها ۱۶

جویها ۱۶

کنار گذرها ۱۶

زیر سیستم ورودی.. ۱۷

آبگیر جدولی.. ۱۷

آبگیر مشبک افقی.. ۱۷

آبگیرهای مرکب… ۱۸

آبگیرهای لوله ای.. ۱۸

زهکش های شکافدار. ۱۸

زیر سیستم های انتقال.. ۱۹

زیر سیستم های نگهداشت… ۲۰

زیر سیستم های تخلیه و دفع نهائی.. ۲۰

زیرسیستمهای تخلیه و دفع.. ۲۰

زهکشی زیر سطحی.. ۲۱

رده بندی سیستم.. ۲۲

ضوابط طراحی لوله های زهکش  زیرزمینی.. ۲۳

منبع: ۲۶