پایان نامه تأثیر الیاف فولادی بر خصوصیات مکانیکی و عملکرد درمقابل حرارت و یخزدگی بتن سبک خودمتراکم

کاربر23 / آبان ۲۶, ۱۳۹۷ / عمران

دانشگاه اصفهان

دانشکده فنی و مهندسی

گروه عمران

پایان نامه ی کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران گرایش سازه

تأثیر الیاف فولادی بر خصوصیات مکانیکی و عملکرد درمقابل حرارت و یخزدگی بتن سبک خودمتراکم

آبانماه 1392

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

بتن خودمتراکم بتنی است که بدون نیاز به لرزاننده و متراکم کننده، به راحتی در میان فضای بین میلگردها تحت اثر وزن خود جریان مییابد. امروزه استفاده از بتن خود متراکم با داشتن ویژگیهایی مانند دوام و پایایی، در سازه های بتن آرمه به طور قابل ملاحظهای افزایش یافته است. از سویی، یکی از مشکلات مهم در طراحی و اجرای ساختمانها، به خصوص ساختمانهای مرتفع، وزن و بار مرده زیاد به کار رفته در آنها میباشد که استفاده از بتن سبک سبب کاهش وزن و بار مرده قابل توجهی در این سازهها میگردد. لذا استفاده از بتن سبک خودمتراکم ایدهای برای ارضای هر دو خاصیت فوق میباشد.

در این تحقیق سعی شده است تا تأثیر 3 مقدار مختلف الیاف فولادی بر روی مشخصههای مکانیکی و مقاومت حرارتی بتن سبک خودمتراکم حاوی لیکا و ژل میکروسیلیس، در سنین 7، 28 و 90 روزگی بررسی شود. برای این منظور ابتدا 10 طرح اختلاط، با تغییر در مقدار آب، میکروسیلیس، پودرسنگ و لیکا تهیه شده، سپس آزمایشهای مربوط به بتن تازه خودمتراکم شامل اسلامپ، حلقهJ، جعبه U، جعبه L و قیفV بر روی آنها انجام گرفته است. در نهایت با توجه به نتایج این آزمایشها و نتایج مقاومت فشاری در سنین 7 و 28 روزگی، و مقاومت کششی در 28 روزگی، طرحی به عنوان طرح شاهد انتخاب شده است. در ادامه آزمایشهای تکمیلی بر روی این طرح انتخاب شده صورت گرفته است. این آزمایشها شامل تأثیر الیاف بر مقاومت فشاری، کششی و خمشی بتن میباشد. همچنین برای بررسی اثر الیاف بر مقاومت حرارتی و یخزدگی و آبشدگی بتن، آزمایشهای مقاومت فشاری، کششی و خمشی قبل و بعد از اعمال حرارت و یخزدگی روی بتن انجام شده است. چنانچه انتظار میرفت، استفاده از الیاف فولادی بتنخودمتراکم را از لحاظ رئولوژیکی تحت تأثیر قرار داد و سبب کاهش کارایی بتن شد. تا جایی که افزودن 1% الیاف به بتن، خاصیت تراکمپذیری آن را از بین برد. بنابراین باید در استفاده مناسب از این الیاف، دقت کافی را داشت. همچنین این الیاف سبب بهبود رفتار مکانیکی بتن از لحاظ کششی و خمشی شده و در سنین کم بتن، موجب بهبود مقاومت مکانیکی تا درصد مشخصی نیز شده است. به علاوه استفاده از این الیاف برای بهبود وضعیت دوام در برابر حرارت نیز نتایج رضایت بخشی داده و نشان داده است که به علت ایجاد درگیری مصالح با یکدیگر، از ترکخوردگی و پوستهای شدن بتن در حرارت جلوگیری کرده است. مشاهدات حاکی از آن است که افزایش درصد الیاف، مدت زمان دوام بتن در برابر حرارت را، بالا برده است. به علاوه استفاده از الیاف فولادی تا میزان 1% حجمی بتن، سبب افزایش مقاومت فشاری و دوام بتن و افزودن 5/0% الیاف سبب جلوگیری از افت مقاومت خمشی تیر بتنی در برابر سیکلهای یخزدگی و آبشدگی شده است.

کلمات کلیدی: بتن سبک خودمتراکم، الیاف فولادی، لیکا، مقاومتهای مکانیکی، آزمایش حرارتی، آزمایش یخزدگی و آبشدگی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: معرفی بتن خودمتراکم

1-1- مقدمه. 1

1-2- اهداف تحقیق.. 4

1-3- تاریخچه. 4

1-4- تعریف بتن خودمتراکم.. 8

1-5- مشخصات بتن خودمتراکم.. 8

1-6- محاسن بتن خودمتراکم.. 9

1-7- دلایل گسترش بتن خودمتراکم.. 10

1-8- کاربردهای بتن خودمتراکم.. 10

1-9- بررسی ویژگیهای بتن خودمتراکم.. 11

1-9-1- رئولوژی بتن خودمتراکم.. 11

1-9-2- کارایی بتن خودمتراکم.. 12

1-10- معرفی بتن سبک خودمتراکم.. 13

1-11- نحوه سبک سازی بتن خودمتراکم.. 14

1-11-1- استفاده از دانههای منبسط شده پلی استایرن.. 15

1-11-2- استفاده از ساختار سلولی (فوم) 15

1-11-3- استفاده از انواع سنگدانههای سبک با منشأ طیبعی و مصنوعی.. 17

1-11-4- معرفی سبکدانه لیکا 18

1-11-4-1- فرآیند تولید لیکا 18

1-11-5- معرفی سبکدانه اسکریا و پومیس…. 20

عنوان صفحه

فصل دوم: معرفی مواد پوزولانی، مواد جایگزینی و مصالح

2-1- مقدمه 26

2-2- میکروسیلیس و نانوسیلیس (دودهای سیلیسی) 26

2-2-1- تعریف… 27

2-2-2- خصوصیات شیمیایی میکروسیلیس…. 27

2-2-3- تأثیر میکروسیلیس بر خواص بتن.. 28

2-2-3-1- مقاومت فشاری.. 28

2-2-3-2- دوام بتن.. 30

2-2-3-3- نفوذ آب… 30

2-2-3-4- نفوذ یون کلراید. 31

2-2-3-5- مقاومت در برابر آب دریا و اثرات جزر و مد ………………………………………………………………………………………….31

2-2-3-6- نتیجهگیری.. 32

2-3- متاکائولین.. 32

2-4- تأثیر مس باره بر بتن خود متراکم.. 34

2-4-1- نتیجهگیری.. 36

2-5- تاثیر ضایعات لوله های PVC بر بتن خود متراکم.. 36

2-5-1- نتیجهگیری.. 40

2-6- تاثیر خاکستر بادی بر بتن خودمتراکم.. 40

2-6-1- نتیجهگیری.. 42

2-7- تاثیر ضایعات خرده لاستیک بر بتن خود متراکم.. 42

2-7-1- نتیجهگیری.. 44

2-8- فوقروانکننده. 44

عنوان صفحه

2-9- مصالح سنگی.. 45

2-9-1- آزمایش دانه‌بندی مصالح سنگی.. 45

2-9-2- مدول نرمی ماسه. 47

2-10- سیمان مصرفی.. 48

2-11- پودر سنگ آهک…. 48

2-12- لیکا 49

2-13- الیاف و کاربرد آن.. 52

2-13-1- مقدمه. 52

2-13-2- ویژگیهای فیزیکی الیاف… 53

2-13-3- شیوه قرار گرفتن و توزیع الیاف در ماتریس…. 54

2-13-4- موارد مصرف محصولات سیمانی تقویت شده با الیاف… 55

2-13-5- ضرورت استفاده از الیاف… 55

2-13-6- انواع الیاف از لحاظ شکل و اندازه قطری آنها 57

2-14- بتن مسلح به الیاف فولادی.. 58

2-14-1- مزایا و خواص بتن الیافی مسلح به الیاف فولادی.. 59

4-14-2- نحوه ساخت الیاف فولادی.. 61

2-14-3- کاربردهای بتن مسلح به الیاف فولادی.. 61

2-14-4- تاریخچه الیاف فولادی و تحقیقات انجام شده در این زمینه. 62

فصل سوم: آزمایشهای بتن تازه و سخت شده

3-1- مقدمه. 67

3-2- آزمایش جریان اسلامپ… 67

3-2-1- وسایل مورد نیاز. 68

عنوان صفحه

3-2-2- روش انجام. 68

3-2-3- تفسیر نتایج.. 69

3-3- آزمایش اسلامپ کوچک…. 70

3-4- آزمایش حلقه J. 70

3-4-1- وسایل مورد نیاز. 71

3-4-2- روش انجام. 71

3-4-3- تفسیر نتایج.. 71

3-5- آزمایش قیف V شکل و زمان 5 دقیقه. 72

3-5-1- وسایل مورد نیاز. 73

3-5-2- روش انجام. 73

3-5-3- تفسیر نتایج.. 73

3-6- آزمایش جعبه L شکل.. 74

3-6-1- وسایل مورد نیاز. 75

3-6-2- روش انجام. 75

3-6-3- تفسیر نتایج.. 75

3-7- آزمایش جعبه U… 77

3-7-1- وسایل مورد نیاز. 77

3-7-2- روش انجام. 77

3-7- تفسیر نتایج.. 78

3-8- اسلامپ T₅₀. 80

3-9- آزمایش جداشدگی ستون.. 80

3-10- آزمایش پایداری الک GTM…. 81

3-11- آزمایش جعبه پرکنندگی (Fill). 81

عنوان صفحه

3-12- آزمایش سنگدانه و ملات… 82

3-13- محدودههای ارائه شده و توصیه شده در EFNARC… 82

3-14- آزمایشهای بتن سختشده…………………………………………………………………………………………………………………………..85

3-14-1- مقاومت فشاری بتن.. 86

3-14-1-1- آزمایش نمونههای مکعبی.. 87

3-14-1-2- شکست نمونههای فشاری.. 88

3-14-2- مقاومت کششی بتن.. 90

3-14-3- مقاومت خمشی بتن.. 91

3-14-4- آزمایش حرارتی بتن.. 94

3-14-4-1- اثر دمای بالا بر مصالح.. 96

3-14-4-2- اثر دمای بر بتن.. 97

3-14-4-3- تحقیقهای پیشین صورت گرفته. 102

3-14-7- تست یخزدگی و آبشدگی بتن.. 104

فصل چهارم: طرح اختلاط بتن خودمتراکم معمولی و سبک

4-1- مقدمه. 108

4-2- توصیههای EFNARC 108

4-3- روش طرح اختلاط Void –Bulk Density.. 113

4-4- روشی ساده برای ارائه طرح اختلاط بتن خود متراکم.. 115

4-5- ارائه طرح اختلاط با توجه به نتایج حاصل شده از تحقیقات پایان نامه . 119

فصل پنجم: ایجاد طرحهای اختلاط و شروع آزمایشها

5-1- مقدمه. 123

5-2- طرحها و آزمایشها 123

عنوان صفحه

5-2-1- طرح اختلاط1. 125

5-2-2- طرح اختلاط2. 127

5-2-3- طرح اختلاط 3. 129

5-2-4- طرح اختلاط 4. 130

5-2-5- طرح اختلاط 5. 132

5-2-6- طرح اختلاط 6. 134

5-2-7- طرح اختلاط 7. 136

5-2-8- طرح اختلاط 8. 137

5-2-9- طرح اختلاط 9. 139

5-2-10- طرح اختلاط 10. 140

5-3- بررسی کلی طرحهای اختلاط و انتخاب طرح شاهد. 142

5-4- انتخاب طرح شاهد و ادامه آزمایشها 150

5-4-1- افزودن الیاف فولادی به طرح شاهد. 150

5-4-1-1- افزودن الیاف به میزان 5/0% حجمی بتن.. 151

5-4-1-2- افزودن الیاف به میزان 1% حجمی بتن.. 152

5-4-1-3- افزودن الیاف به میزان 5/1% حجمی بتن.. 153

5-4-1-4- تفسیر نتایج اثر الیاف بر خصوصیات بتن تازه. 153

5-4-1-5- تفسیر نتایج اثر الیاف بر خصوصیات مکانیکی بتن.. 160

5-5- آزمایش حرارتی.. 169

5-6- آزمایش یخزدگی و آبشدگی بتن.. 179

فصل ششم: نتیجهگیری

6-1- مقدمه. 183

عنوان صفحه

6-2- اثر الیاف بر رفتار بتن تازه. 183

6-3- اثر الیاف بر رفتار مکانیکی بتن.. 183

6-4- اثر الیاف بر مقاومت حرارتی بتن.. 185

6-5- اثر الیاف بر یخزدگی و آبشدگی بتن.. 185

پیشنهادها 187

منابع و مآخذ. 188

فهرست شکلها

عنوان صفحه

شکل1-1- پل معلق Akashi-Kaiko ژاپن.. 5

شکل 1-2-دیواره های مخازن LNG… 6

شکل 1-3- برج Landmark یوکوهاما – ژاپن.. 6

شکل 1-4- بازار midsummer در لندن.. 7

شکل 1-5- سر در دانشگاه علم و صنعت… 7

شکل 1-6- تصاویری از روان سنجهای با صفحههای موازی و استوانهای هممحور. 11

شکل 1-7 وزن مخصوص تقریبی و طبقه بندی استفاده از بتنهای سبکدانه. 17

شکل 1-8- سبکدانه لیکا 19

شکل 1-9- ابعاد سبکدانه اسکریا 22

شکل 1-10- شکل سبکدانه اسکریا 23

شکل 1-11- سبکدانه اسکریا با چگالی پایین.. 23

شکل 1-12- شکل سبکدانه پومیس…. 24

شکل 1-13- ابعاد سبکدانه پومیس…. 24

شکل 1-14- انواع سبکدانههای مورد استفاده در بتن.. 25

شکل 2-1- درصدهای استفاده از مسباره و اثر آن بر اسلامپ مرجع.. 35

شکل 2-2- ذرات خرد شده PVC… 37

شکل 2-3- اثر افزودن PVC بر جریان اسلامپ… 38

شکل 2-4- اثر افزودن PVC بر جریان اسلامپ با گذر زمان.. 38

شکل 2-5- اثر افزودن PVC بر زمان جریان اسلامپ T50 با گذر زمان.. 39

شکل 2-6- تصاویر میکروسکوپیک از خاکستر بادی.. 40

شکل 2-7- نتایج مقاومت فشاری با افزایش ددرصد خاکستر بادی مرجع.. 42

عنوان صفحه

شکل 2-8- نسبت استفاده از فوقروانکننده به ازای افزایش خرده لاستیک…. 43

شکل 2-9- کاهش مقاومت بتن با افزایش درصد خرده لاستیک 43

شکل 2-10- فوقروانکننده مصرفی در این تحقیق.. 45

شکل 2-11- منحنی دانهبندی و محدودههای مشخص شده دانهبندی ASTM…. 47

شکل 2-12- لیکای درشت… 49

شکل 2-13- لیکای ریز. 50

شکل 2-14- انسداد بتن توسط لیکای درشت… 50

شکل 2-15- بروز پدیده جداشدگی در بتن ناشی از مصرف لیکای درشت… 51

شکل 2-16- مصالح بهکار رفته در طرح اختلاط.. 52

شکل 2-17- انواع الیاف از لحاظ شکل فیزیکی.. 57

شکل 2–18- الیاف فولادی دوپا 58

شکل3-1- آزمایش جریان اسلامپ… 68

شکل 3-2– آب انداختگی و جداشدگی ذرات بتن.. 69

شکل 3-3- شکل اسلامپ کوچک 70

شکل 3-4- تصاویری از حلقه J. 72

شکل 3– 5- قیف V شکل.. 74

شکل 3–6- ابعاد جعبه L.. 76

شکل 3–7- تصاویری از آزمایش جعبه L.. 76

شکل 3–8- انسداد جعبه L توسط دانهها 77

شکل 3–9- ابعاد جعبه U… 79

شکل 3–10- تصاویری از آزمایش جعبه U… 79

شکل 3–11- آزمایش جداشدگی بتن.. 80

شکل 3-12- آزمایش پایداری الک…. 81

عنوان صفحه

شکل 3– 13- نحوه شکسته شدن صحیح بتن در آزمایش مقاومت فشاری.. 88

شکل 3– 14- نحوه شکسته شدن ناصحیح بتن در آزمایش مقاومت فشاری.. 89

شکل 3-15- شکسته شدن صحیح نمونه فشاری مکعبی در تست مقاومت فشاری.. 89

شکل 3–16- شکست نمونههای مردود مقاومت فشاری.. 89

شکل 3-17- نمونه کششی بتن.. 90

شکل 3–18- آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم.. 91

شکل 3–19- مقاومت خمشی بتن با یک نقطه بارگذاری در وسط تیر. 93

شکل 3–20- مقاومت خمشی بتن با چهار نقطه بارگذاری.. 93

شکل 3–21- مقاومت خمشی بتن با یک و دو نقطه بارگذاری در وسط تیر، استانداردهای مختلف… 94

شکل 3-22- منحنیهای مختلف زمان- دما در استانداردهای مختلف… 95

شکل 3-23- انواع منحنیهای زمان- دما 96

شکل 3-24- هدایت گرمایی بتن با مصالح مختلف… 97

شکل 3-25- مقایسه آنالیز حرارتی بتن با عملکرد بالا و بتن خودمتراکم.. 99

شکل 3-26- مقایسه کاهش وزنی بتن با عملکرد بالا و بتن خودمتراکم طی آنالیز حرارتی.. 100

شکل 3-27- سرعت کاهش آب بتن با عملکرد بالا و خودمتراکم.. 101

شکل 3-28- خطوط سیاه نشان دهنده جداشدن سنگدانهها 102

شکل 3-29- کرنش حاصله در شوک حرارتی.. 105

شکل 3 -30- ترکهای ایجاد شده در اثر سیکل حرارتی 105

شکل 4-1- تخمین اولیه نسبت آب به مواد پودری.. 110

شکل 4-2- اسلامپ و قیف V به کار رفته برای طرح اختلاط.. 110

شکل 4-3- عوامل تأثیرگذار بر طرح اختلاط.. 112

شکل 4-4- تفاوت عمده بتن معمولی و بتن خودمتراکم.. 112

شکل 4-5- اثر خمیر سیمان بر سنگدانهها 113

عنوان صفحه

شکل 4-6- تخمین فضای بین سنگدانهها با نسبت درشتدانه به کل سنگدانه. 114

شکل 4-7- نمودار اثر نسبت روانکننده به قوامدهنده بر جریان اسلامپ… 119

شکل 4-8- اثر نسبت روانکننده به قوامدهنده بر اختلاف ارتفاع جعبه U… 120

شکل 4-9- تخمین اولیه مصالح از روی جریان اسلامپ… 120

شکل 4-10- تخمین اولیه مصالح از روی اختلاف ارتفاع جعبه U… 121

شکل 4-11- تخمین اولیه مصالح از روی مقاومت فشاری 28 روزه. 122

شکل 5-1- طرح اختلاط 1………………………………………………………………………………………………………………………. 126

شکل 5-2- نمونههای طرح اختلاط 1 و بروز جداشدگی……………………………………………………………………………… 127

شکل 5-3- طرح اختلاط 2 و بروز بلوکاژ……………………………………………………………………………………………………. 128

شکل 5-4- طرح اختلاط 2 و بروز جداشدگی…………………………………………………………………………………………….. 128

شکل 5-5- بتن طرح اختلاط 3……………………………………………………………………………………………………………….. 130

شکل 5-6- آزمایش جعبه U و نمونه ساخته شده طرح اختلاط 3……………………………………………………………….. 130

شکل 5-7- آزمایش حلقه J و جعبه L طرح اختلاط 4……………………………………………………………………………….. 131

شکل 5-8- نمونه های طرح اختلاط 4…………………………………………………………………………………………………….. 132

شکل 5-9- بتن طرح اختلاط 5 و آزمایش جعبه L……………………………………………………………………………………. 133

شکل 5-10- آزمایش حلقهJ و نمونه فشاری طرح اختلاط 5………………………………………………………………………. 133

شکل 5-11- آزمایش جعبه L و جریان اسلامپ طرح اختلاط 6………………………………………………………………….. 135

شکل 5-12- نمونههای فشاری طرح اختلاط 6………………………………………………………………………………………….. 135

شکل 5-13- آزمایش حلقه J و بتن طرح اختلاط 7………………………………………………………………………………….. 137

شکل 5-14- نمونه فشاری و آزمایش جعبه L طرح اختلاط 7…………………………………………………………………….. 137

شکل 5-15- آزمایش جریان اسلامپ و حلقه J ………………………………………………………………………………………… 138

شکل 5-16- آزمایش جعبه L و قیف V طرح اختلاط 8…………………………………………………………………………….. 139

شکل 5-17- آزمایش حلقه J و قیف V طرح اختلاط 9………………………………………………………………………………. 140

عنوان صفحه

شکل 5-18- نمونه فشاری و جریان اسلامپ طرح اختلاط 9. 140

شکل 5-19- آزمایش حلقه J و جریان اسلامپ طرح اختلاط 10. 141

شکل 5-20- آزمایش جعبه L و قیف V طرح اختلاط 10. 142

شکل 5-21- نتایج آزمایش جریان اسلامپ… 143

شکل 5-22- زمان تخلیه بتن از قیف V.. 144

شکل 5-23- اختلاف ارتفاع آزمایش حلقه J. 144

شکل 5-24- اختلاف ارتفاع آزمایش جعبه U.. 145

شکل 5-25- نتایج آزمایش جریان اسلامپ… 146

شکل 5-26- روند تغییرات اختلاف ارتفاع حلقه J در برابر قطر اسلامپ… 147

شکل 5-27- روند تغییرات اختلاف ارتفاع جعبه U در برابر نسبت آب به پودر. 147

شکل 5-28- روند تغییرات اختلاف ارتفاع جعبه U در برابر جریان اسلامپ 148

شکل 5-29- مقاومتهای مکانیکی طرحها 149

شکل 5-30- روند افزایش مقاومت فشاری 7 روزه به 28 روزه. 149

شکل 5-31- بتن 5/0% الیاف… 152

شکل 5-32- تأثیر الیاف بر زمان T50 بتن.. 154

شکل5 -33- تأثیر افزایش درصد الیاف بر قطر جریان اسلامپ… 154

شکل 5-34- تأتیر الیاف بر اختلاف ارتفاع در آزمایش حلقه J. 155

شکل5–35- اثر افزایش الیاف بر زمان تخلیه آزمایش قیف V.. 155

شکل 5-36- بتن حاوی 5/0% حجمی الیاف فولادی.. 156

شکل 5-37- آزمایش جعبهU بتن 5/0% الیافی.. 157

شکل 5-38- آزمایش حلقهJ برای بتن 1% الیافی.. 157

شکل 5-39- بروز پدیده انسداد برای بتن 1% الیافی.. 158

شکل 5-40- بتن حاوی 5/1% الیاف فولادی.. 158

عنوان صفحه

شکل 5-41- انسداد بتن دارای 5/1% الیاف… 159

شکل 5-42- الیاف فولادی مصرفی در طرحها 159

شکل 5-43- الیاف فولادی مصرفی در طرحها 160

شکل 5-44- روند افزایش مقاومت فشاری درصدهای مختلف الیاف… 161

شکل 5-45- مقایسه مقاومت فشاری 7 روزه بتنهای الیافی.. 161

شکل 5-46- مقایسه مقاومت فشاری 28 روزه بتنهای الیافی.. 162

شکل 5-47- مقایسه مقاومت فشاری 90 روزه بتنهای الیافی.. 162

شکل 5-48- مقایسه مقاومتهای فشاری بتنهای الیافی در سنین مختلف… 163

شکل 5-49- روند افزایش مقاومت کششی درصدهای مختلف بتن الیافی.. 164

شکل 5-50- مقایسه مقاومت کششی 7 روزه بتنهای الیافی.. 164

شکل 5-51- مقایسه مقاومت کششی 28 روزه بتنهای الیافی.. 165

شکل 5-52- مقایسه مقاومت کششی 90 روزه بتنهای الیافی.. 165

شکل 5-53- مقایسه مقاومت کششی بتنهای الیافی در سنین مختلف… 166

شکل 5-54- اثر الیاف بر تحمل نیروی وارده در آزمایش خمشی تیر بتنی.. 167

شکل 5-55- تیرهای بتنی الیافی با شکست نرم در آزمایش خمش…. 168

شکل 5-56- نمونه بتن الیافی مقاومت فشاری بعد از اعمال بار. 168

شکل 5-57- نمونه بتن الیافی مقاومت کششی بعد از اعمال بار. 168

شکل 5-58- آنالیز حرارتی بتن خودمتراکم و بتن با عملکرد بالا.. 169

شکل 5-59- منحنی زمان- دمای نمونه منفجر شده 170

شکل 5-60- نمونه منفجر شده در منحنی زمان – دمای شکل 5-59. 170

شکل 5-61- نمودار زمان- دمای اعمال شده. 171

شکل 5-62- مقاومت فشاری نمونهها پس از آزمایش حرارت… 174

شکل 5-63- مقاومت فشاری نسبی نمونهها و نسبت رطوبت پس از آزمایش حرارتی.. 174

عنوان صفحه

شکل 5-64- وزن نسبی نمونههای فشاری پس از آزمایش حرارتی.. 175

شکل 5-65- مقاومت کششی نمونهها پس از آزمایش حرارتی.. 176

شکل 5-66- مقاومت کششی نسبی نمونهها و نسبت رطوبت پس از آزمایش حرارتی.. 176

شکل 5-67- وزن نسبی نمونههای کششی پس از آزمایش حرارتی.. 177

شکل 5-68- مدت زمان دوام بتن در برابر حرارت ناگهانی C^○950. 178

شکل 5–69- نتایج آزمایش فشاری نمونههای تحت سیکل حرارتی و طبیعی.. 180

شکل 5-70- مقایسه نیروی وارده در آزمایش خمشی نمونههای تحت سیکل حرارتی و طبیعی.. 181

شکل 5-71- نیروی وارده در آزمایش خمشی نمونههای تحت سیکل حرارتی و نمونههای طبیعی.. 182

شکل 5-72- نیروی نسبی وارده در آزمایش خمش نمونههای تحت سیکل حرارتی به نمونههای طبیعی.. 182

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول 1-1- مشخصات مکانیکی بتن فوم متناسب با چگالی.. 16

جدول 1-2- کاربردهای بتن فوم متناسب با چگالی.. 16

جدول 1-3- چگالی انواع لیکا 20

جدول 1-4- تجزیه شیمیایی اسکریا 22

جدول 2-1- تجزیه شیمیایی میکروسیلیس…. 28

جدول 2-2- طرحهای بتنی مرجع.. 29

جدول 2-3- مقاومت طرحهای بتنی مرجع…………………………………………………………………………………………………. 29

جدول 2-4 ترکیبات شیمیایی متاکائولین…………………………………………………………………………………………………… 33

جدول 2-5- نتایج بتن تازه طرح اختلاطهای منبع………………………………………………………………………………………. 33

جدول 2-6- اکسیدهای موجود در سرباره مس……………………………………………………………………………………………. 35

جدول 2-7- آنالیز شیمیایی خاکستر بادی…………………………………………………………………………………………………… 41

جدول 2-8- مدول نرمی ماسه مصرفی………………………………………………………………………………………………………… 48

جدول 2–9- مشخصات مکانیکی انواع الیاف………………………………………………………………………………………………… 54

جدول 2–10- موارد استفاده از انواع الیاف……………………………………………………………………………………………………. 55

جدول 2–11- محدوده قطر انواع الیاف……………………………………………………………………………………………………….. 58

جدول 3-1 نتایج جریان اسلامپ بتن تازه طبق طبقه بندی مؤسسه EFNARC…………………………………………… 69

جدول 3–2- دستهبندی بتن بر اساس نتایج T50……………………………………………………………………………………….. 74

جدول 3– 3- مشخصههای آزمایشهای بتن تازه…………………………………………………………………………………………. 82

جدول 3– 4- محدوده مجاز آزمایشهای بتن تازه خودمتراکم……………………………………………………………………….. 83

جدول 3-5- محدوده مجاز آزمایشهای بتن تازه خودمتراکم.. 83

جدول 3–6- نقص بتنهای خارج از محدوده مجاز. 84

عنوان صفحه

جدول 3–7- نقص بتنهای خارج از محدوده مجاز. 84

جدول 3-8- راهکارهای رفع نقصهای بتن تازه خودمتراکم.. 85

جدول 4-1- طرح اختلاطهای به کار رفته در آمریکا، کانادا و ژاپن.. 111

جدول 4-2- وزن مخصوص مصالح سنگی.. 114

جدول 4-3- طرح اختلاط بر اساس مقاومت 28 روزه. 118

جدول 5-1- طرح آزمایشها…………………………………………………………………………………………………………………….. 124

جدول 5-2- طرح کلی اختلاطها……………………………………………………………………………………………………………… 125

جدول 5-3- طرح اختلاط 1…………………………………………………………………………………………………………………….. 125

جدول 5-4- نتایج آزمایشهای بتن تازه……………………………………………………………………………………………………. 125

جدول 5-5- نتایج آزمایشهای بتن سختشده………………………………………………………………………………………….. 126

جدول 5-6- طرح اختلاط 2…………………………………………………………………………………………………………………….. 127

جدول 5-7- نتایج آزمایشهای بتن تازه……………………………………………………………………………………………………. 127

جدول 5-8- نتایج آزمایشهای بتن سختشده………………………………………………………………………………………….. 128

جدول 5-9- طرح 3 اختلاط…………………………………………………………………………………………………………………….. 129

جدول 5-10- نتایج آزمایشهای بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 129

جدول 5-11- نتایج آزمایشهای بتن سختشده………………………………………………………………………………………… 129

جدول 5-12- طرح اختلاط 4…………………………………………………………………………………………………………………… 130

جدول 5-13- نتایج آزمایشهای بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 131

جدول 5-14- نتایج آزمایشهای بتن سختشده. 131

جدول 5-15- طرح اختلاط 5 132

جدول 5-16- نتایج آزمایشهای بتن تازه. 132

جدول 5-17- نتایج آزمایشهای بتن سختشده. 132

عنوان صفحه

جدول 5-18- ششمین طرح اختلاط.. 134

جدول 5-19- نتایج آزمایشهای بتن تازه. 134

جدول 5-20- نتایج آزمایشهای بتن سختشده. 134

جدول 5-21- طرح اختلاط 7…………………………………………………………………………………………………………………… 136

جدول 5-22- نتایج آزمایشهای بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 136

جدول 5-23- نتایج آزمایشهای بتن سختشده………………………………………………………………………………………… 136

جدول 5-24- طرح اختلاط 8…………………………………………………………………………………………………………………… 137

جدول 5-25- نتایج آزمایشهای بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 138

جدول 5-26- نتایج آزمایشهای بتن سختشده………………………………………………………………………………………… 138

جدول 5-27- طرح اختلاط 9…………………………………………………………………………………………………………………… 139

جدول 5-28- نتایج آزمایشهای بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 139

جدول 5-29- نتایج آزمایشهای بتن سختشده………………………………………………………………………………………… 139

جدول 5-30- طرح اختلاط 10………………………………………………………………………………………………………………… 140

جدول 5-31- نتایج آزمایشهای بتن تازه…………………………………………………………………………………………………. 141

جدول 5-32- نتایج آزمایشهای بتن سختشده………………………………………………………………………………………… 141

جدول 5-33- نتایج آزمایشها بتن تازه همه طرحها………………………………………………………………………………….. 142

جدول 5-34- نتایج آزمایشهای بتن سختشده همه طرحها 143

جدول 5-35- مقادیر پیشنهادی بتن سبک خودمتراکم.. 148

جدول 5-36- طرح اختلاط منتخب… 150

جدول 5-37- محدوده آزمایشهای بتن تازه. 150

جدول 5-38- مقاومتهای مکانیکی طرح منتخب… 150

جدول 5-39- مشخصات الیاف به کار رفته. 151

عنوان صفحه

جدول 5-40- نتایج آزمایشهای بتن تازه با 5/0% الیاف… 151

جدول 5-41- نتایج آزمایشهای مکانیکی بتن با 5/0% الیاف… 151

جدول 5-42- نتایج آزمایشهای بتن تازه با 1% الیاف… 152

جدول 5-43- نتایج آزمایشهای مکانیکی بتن با 1% الیاف… 152

جدول 5-44- نتایج آزمایشهای بتن تازه با 5/1% الیاف… 153

جدول 5-45- نتایج آزمایشهای مکانیکی بتن با 5/1% الیاف… 153

جدول 5-46- درصد تغییرات پارامترهای خودتراکمی درصدهای مختلف الیاف… 156

جدول 5-47- مقاومت فشاری سنین مختلف بتن الیافی.. 161

جدول 5-48- درصد تغییرات مقاومت فشاری بتن الیافی.. 163

جدول 5-49- درصد تغییرات مقاومت کششی بتن الیافی.. 166

جدول 5-50- درصد تغییرات نیروی وارده در آزمایش خمشی تیر بتنی با درصدهای مختلف الیاف… 167

جدول 5–51- مقاومت نمونهها پس از آزمایش حرارتی.. 172

جدول 5–52- درصد کاهش وزن نمونهها در اثر آزمایش حرارتی.. 173

جدول 5–53- زمان مقاومت بتن الیافی در برابر حرارت ناگهانی C^○950. 178

جدول 5-54- درصد کاهش وزن نمونهها در اثر آزمایش یخزدگی و آبشدگی.. 179

جدول 5-55- تغییرات مقاومت فشاری نمونههای تحت سیکل حرارتی.. 180

فصل اول

معرفی بتن خودمتراکم

مقدمه

بتن به عنوان پر مصرفترین مصالح ساختمانی در تمامی دنیا شناخته میشود که استفاده از آن همچنان در حال افزایش است. با گسترش استفاده از بتن، اقتصاد و دوام و کیفیت آن اهمیت ویژهای مییابد. در سازههای بتنی برای رسیدن به مقاومت مورد نیاز و کاهش تخلخل و هوای درون بتن، همچنین حصول پایایی، بتن به روشهای مختلف لرزانده میشود. با استفاده روزافزون از بتن و کمبود کارگران ماهر ساختمانی و مشکلات عدیده در اجرا و متراکم سازی بتن، از جمله سروصدا و هزینه بالای امور اجرایی، بالأخص در موارد با تراکم بالای آرماتور، تراکم بتن به طور کامل و رضایت بخش صورت نگرفته و سبب ایجاد مشکلاتی در مقاومتهای مکانیکی بتن میگردد. لذا ساخت بتنی بدون نیاز به امور اجرایی برای متراکم کردن، رویای تکنولوژیستهای بتن بوده تا بتوانند با بهره گرفتن از مواد افزودنی مختلف و تغییر در درصدهای مصالح به کار رفته، به این مهم دست یابند و با ایجاد بتن خودمتراکم این نقیصه را رفع کنند [1].

ایده بتن خودمتراکم اولین بار در سال 1986 در ژاپن توسط شخصی به نام Okamura مطرح گردید [2] و به تدریج از ژاپن به اروپا و سایر نقاط جهان توسعه یافت. برای بهبود کارایی بتن خودمتراکم، ناگزیر از فوقروانکنندهها استفاده میشود. استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی روانکننده برای روانی بتن می تواند سبب ایجاد جداشدگی در ذرات بتن و عدم کارایی آن شود. استفاده از فوقروانکننده های نسل جدید و فیلر در بتن، ضمن ایجاد روانی لازم در بتن، از جداشدگی ذرات بتن جلوگیری کرده و بتنی کارا را به ارمغان میآورد.

از سویی هزینه های بالای ساخت و ساز، به خصوص هزینه های تحمیل شده از سوی بار مرده، طراحان و مجریان را به فکر کاهش بار مرده به کار رفته در سازهها، به خصوص سازههای مرتفع، و به تبع آن کاهش هزینه های ساخت و ساز انداخته است. ایجاد و استفاده از بتن سبک با بهره گرفتن از سنگدانههای سبک، راهی برای کاهش این بار مرده میباشد که تلفیق این خاصیت با خاصیت خودتراکمی، سبب ایجاد بتن سبک خودمتراکم میشود. از مزایای استفاده از بتن خودمتراکم میتوان به موارد زیر اشاره کرد [3]:

1- افزایش سرعت اجرای سازههای بتنی

2- اطمینان از تراکم کافی در مناطق با تراکم بالای آرماتور

3- کاهش آلودگی صوتی

4- بالا رفتن کیفیت محصول نهایی

5- صرفهجویی اقتصادی ناشی از کاهش نیروی انسانی اجرایی و کاهش بار مرده سازه

علیرغم تحقیقات انجام شده در مورد بتن خودمتراکم متأسفانه تاکنون استانداردی برای استفاده حداکثر از مزیت خودتراکمی بتن، تهیه نگردیده است [3]. هر چند در برخی مناطق جهان، آییننامههایی برای استفاده از این نوع بتن وجود دارد که از جمله عبارتند از EFNAC در اروپا، AFGC در فرانسه و NCS در نروژ. امروزه در بسیاری از پروژههای بزرگ دنیا از بتن ^[1]SCC استفاده میشود. به همین سبب حصول اطمینان از مقاومت بالای این نوع بتن بسیار حائز اهمیت میباشد. یکی از روشهای بالا بردن مقاومت بتنهای خودمتراکم، استفاده از مواد پوزولانی میباشد. یکی از مواد پوزولانی مورد استفاده در بتن SCC غبار حاصل از دودکشهای کارخانجات تولید فروسیلیسیم، تحت عنوان میکروسیلیس میباشد. استفاده از این غبار، علاوه بر جلوگیری از ورود این مواد مضر به محیط زیست، باعث افزایش چشمگیری در مقاومتهای مکانیکی بتن سخت شده و بهبود خواص بتن تازه، میگردد [3]. خواص کاربردی میکروسیلیس در سال 1940 شناخته شد. اما به علت ایجاد چسبندگی بالای آن در بتن، و نیاز به افزایش چشمگیر آب در مخلوط بتن، استفاده از این محصول تا عرضه روانکنندهها و فوقروانکنندهها به بازار، به تعویق افتاد [4].

تحقیقات بسیاری توسط محققان پیرامون کاربرد و استفاده از میکروسیلیس در مخلوط بتن با سیمان صورت گرفته است که نتایج حاصله، این محصول را به عنوان یکی از بهترین مواد پوزولانی با خاصیت کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن، معرفی می کند. برای ساخت بتن خودمتراکم میتوان با بهره گرفتن از فوقروانکننده های نسل جدید ضمن به دست آوردن روانی زیاد از جداشدگی نیز جلوگیری نمود. برای این منظور با بهره گرفتن از مقادیر مناسبی از پودرها و پر کننده های معدنی میتوان لزجت را اصلاح و مخلوط بتن همگنی تهیه نمود.

دوام سازههای بتنی شدیداً وابسته به نفوذپذیری لایه سطح بتن است. استفاده از مواد پرکننده ای که اثرات مثبتی در خصوصیات مکانیکی بتن دارند در کنار استفاده از الیاف و مواد معدنی که خصوصیات فیزیکی بتن SCC را بهبود بخشد ضروری می باشد [3]. نتایج آزمونهای آتش، تفاوتهای عمدهای را در رفتار و مقاومت حرارتی، بین بتن خودمتراکم و بتن معمولی نشان میدهد که نتیجه مقدار تراکم، درصد آب به سیمان، پودرها و مواد افزودنی در این بتنها میباشد [5]. یکی از مهمترین معایب و نواقص بتن خودمتراکم، مقاومت کم آن در برابر آتش و حرارت میباشد و از اینرو تحقیق و پژوهش در این زمینه، با توجه به نقش تعیین کننده این مقاومت در عملکرد سازه، امری ضروری بوده و استفاده از سنگدانهها و مواد پرکننده برای بهبود خواص حرارتی بتن SCC امری مهم میباشد.

یکی از دلایل مهم شکست اجزای بتنی در آتش پدیده پوسته شدن^[2] است. سه مکانسیم اصلی تنشهای حرارتی، فشار بخار و تغییرات ساختاری سنگدانهها را میتوان عوامل اصلی پدیده پوسته شدن نام برد. ساختار متراکم بتنهای SCC باعث می شود تا انتقال بخار و رطوبت در آن دشوارتر شود و فشار بخار بالایی در نزدیکی سطح بتن ایجاد شود و زمینه پوسته شدن فراهم گردد [6]. فشار گازهای متصاعد شده از بتن، چه فشار بخار آب به علت نسبت بالای آب به مواد سیمانی و چه بخارهای متصاعد شده به علت تجزیه مواد و مصالح موجود در بتن، در هنگام آزمون آتش، سبب ایجاد فشارهای درونی در بتن میشود و این فشارها سبب جدا شدن قسمت خارجی بتن میگردد که در اصطلاح پوستهای شدن میباشد. استفاده از الیافهای گوناگون با خصوصیات فیزیکی مختلف، و سنگدانههای متخلخل، یک راه حل مناسب و اساسی برای رفع این نقیصه مهم بتن SCC میباشد تا در برابر آتشسوزی و تنشهای حرارتی و فشار بخار آب، بتواند دوام کافی را از خود نشان دهد. در سالهای اخیر تحقیقات زیادی درباره اثر انواع الیاف در برابر حرارت صورت گرفته است. یکی از این الیاف که با موفقیت امتحان خود را پس داده است، الیاف پلیمری پلیپروپیلن میباشد. این الیاف در دماهای بالا، تحت حرارت ذوب شده و خلأ ایجاد شده در اثر این ذوبشدگی، فضای لازم برای گازهای متصاعد شده از بتن خودمتراکم را ایجاد کرده و در نتیجه تا حد زیادی از میزان فشارهای وارده و تنش درونی ایجاد شده توسط این گازها میکاهد [3].

اما عملکرد الیاف فولادی در برابر حرارت مسئلهای مجهول است که در این تحقیق به اثر این نوع الیاف بر مقاومت حرارتی بتن پرداخته میشود. غیر از مسئله الیاف، سنگدانهها نیز میتوانند اثر مهمی بر مقاومت حرارتی بتن ایفا کنند. وجود سنگدانههای متخلخل در بتن، تا حد زیادی می تواند سبب بهبود عملکرد بتن در برابر حرارت گردد. سنگدانههای متخلخل با هوای موجود در خود، هم با ایفای نقش عایقی مانع از رسیدن حرارت به لایههای درونی شده و هم با ایجاد فضای کافی برای گازهای متصاعد شده، مانع از ایجاد تنشهای درونی حاصل از این گازها میشود. اما وجود سنگدانه اشباع متخلخل در بتن می تواند نتیجهای عکس از خود نشان داده و با وجود مقدار رطوبت بالای خود، فشار گازهای داخلی را بیشتر کند و در نتیجه بتن را آسیبپذیرتر از قبل کند. در این تحقیق با ساخت بتن سبک خودمتراکم الیافی حاوی الیاف فولادی و سنگدانه لیکا، به بررسی اثر این مواد پرداخته میشود.

علاوه بر عملکرد حرارتی الیاف در برابر بتن، عملکرد آنها در برابر یخزدگی و آبشدگیهای مکرر و پیدرپی نیز می تواند موضوع مهمی میباشد. وجود الیاف فولادی در بتن خودمتراکم، می تواند با حفظ انسجام و یکپارچگی بتن، مانع از آسیب بتن در برابر این سیکلها شود. رطوبت موجود در بتن در اثر یخزدگی و افزایش حجم ژل سیمان، باعث وارد شدن تنشهای داخلی به بتن شده و با آبشدگی و از بین رفتن این تنش و یخزدگی مجدد و اعمال مجدد تنش داخلی، نوعی خستگی در بتن ایجاد کرده و سبب ایجاد ترکهای مویین در بتن میشود که این ترکها می تواند مقاومتهای مکانیکی بتن را کاهش دهد. در این تحقیق سعی شده تا با افزودن درصدهای مختلف الیاف فولادی به بتن، اثر این الیاف بر عملکرد بتن در برابر یخزدگی و ذوبشدگی مورد بررسی قرار گیرد.

جدا از تأثیر الیاف بر خصوصیات مکانیکی بتن، این الیاف بر کارایی بتن نیز اثرگذار خواهند بود. الیاف فولادی به دلیل وزن مخصوص بالای خود نسبت به سایر مصالح به کار رفته در بتن سبک خودمتراکم، تمایل زیادی به جداشدگی و تهنشین شدن در ترکیب بتن دارند که این یک مشکل بسیار اساسی میباشد. همچنین به علت شکل مخصوص خود، این الیاف پدیدهای به نام گلوله شدن را به وجود میآورد که طی آن مقدار زیادی از الیاف در یک نقطه باهم جمع شده و بتن را از حالت یکپارچگی خود درخواهد آورد.

در این تحقیق پس از معرفی بتن خودمتراکم معمولی و سبک، به بیان شیوه سبکسازی با انواع سنگدانهها و بیان نحوه تولید سبکدانه لیکا، که در این تحقیق از این سبکدانه استفاده شده است، پرداخته میشود. در ادامه با انجام آزمایشهای بتن تازه خودمتراکم، اثر الیاف بر خواص خودتراکمی بتن مورد ارزیابی قرار میگیرد و در ادامه به بررسی اثر این الیاف بر عملکرد حرارتی و یخزدگی و آبشدگی بتن و انتخاب درصدی مناسب پرداخته میشود.

1– Self Compact Concrete

2- Explosive Spalling

تعداد صفحه :140

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت asa.goharii@gmail.com

پایان نامه بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی فرمان بهره برداری سدها

کاربر23 / آبان ۲۶, ۱۳۹۷ / عمران

دانشگـــاه آزاد اسلامــــی

واحد استهبان

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته ی مهندسی عمران/ مهندسی آب

عنــــــوان :

بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی فرمان بهره برداری سدها (مطالعه ی موردی سد دز)

ســـــرمـــای 1392

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

چکیده

مقدمه

فصل اول: کلیّات

1-1- مقدمه

1-2- مفهوم تغییر اقلیم و اهمیت بررسی مدیریت مخزن سد

1-3- ضرورت انجام تحقیق

1-4- فرضیات تحقیق

1-5- پرسش‌های اصلی تحقیق

1-6- اهداف تحقیق

فصل دوم : مروری بر تحقیقات پیشین

2-1- مقدمه

2-2- اثر تغییر اقلیم بر پارامترهای هیدرولوژیکی و منابع آب

2-3- اثر تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن

فصل سوّم : منطقه‌ی مورد مطالعه

3-1 – مقدمه

3 -2-منطقه مورد مطالعه

فصل چهارم : مواد و روش‌ها

4-1- مقدمه

4-2- آمار و اطلاعات مورد نیاز

الف

4-2-1- آمار و اطلاعات دوره پایه

4-2-1-1- مشخصات مخزن سد دز

4-2-2- آمار و اطلاعات دوره آتی

4-2-2-1- بکارگیری نتایج مدل‌های گردش عمومی برای شبیه‌سازی شرایط دوره آتی

4-2-2-2- سناریوهای اقلیمی و غیراقلیمی در دورههای آتی

4-3-روش انجام تحقیق

4-3-1- ریز مقیاس نمایی خروجی‌های مدل‌های گردش عمومی

4-3-1-1- الگوریتم مدلLARS-WG

4-3-1-2 – تولید سناریوهای اقلیم روزانه آتی منطقه توسط مولد آب و هوای تصادفی LARS-WG

4-3-2- شبیه سازی بارش رواناب

4-3-2-1- مدل IHACRES

4-3-3- شبیه‌سازی رواناب در دوره آتی

4-4- بهینه سازی مخزن، برای تعیین منحنی فرمان

4-4-1- مقدمه

4-4-2- منحنی فرمان

4-4-3- شبیه‌سازی بهره‌برداری از مخازن

4-4-3-1- سامانه مخازن با اهداف تأمین نیاز برقابی

4-4-4- بهینه سازی بهره برداری از مخازن

4-4-4-1- قواعد بهره‌برداری از مخزن

4-4-4-2- روش های بهینه سازی و برنامه ریزی تکاملی

فصل پنجم : نتایج و بحث

5-1- مقدمه

5-2- شبیه‌سازی بارش – رواناب

5-3- ریز مقیاس نمایی داده‌های منطقه توسط مدلLARS-WG

84 85

5-3-1- بررسی عملکرد مدل‌ Lars-WG در شبیه‌سازی و ریز مقیاس نمایی دما و بارندگی حوضه

5-3-2- بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر مولفه های اقلیمی

5-4- بررسی تأثیر پدیده تغییر اقلیم بر رواناب منطقه در دوره آتی

112

5-5–بهره‌برداری از مخزن

113

فصل ششم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات

6-1- مقدمه

118

6-2- جمع‌بندی

119

6-3- پیشنهادات

121

فصل هفتم : فهرست منابع و مآخذ

فهرست اشکال

عنوان

صفحه

شکل 3-1 – حوضه آبریز سد دز و ساختگاه آن

شکل 4- 1- مدل جامع ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن

شکل 4-2 – ایستگاه های هیدرومتری، سینوپتیک و باران‌سنجی حوضه دز

شکل 4-3 – رژیم آبدهی ایستگاه تله زنگ در دوره (2006 – 1993)

شکل 4-4– محل قرارگیری ایستگاه های باران سنجی در حوضه دز

شکل 4-5 – تیسن بندی ایستگاه‌های باران‌سنجی منتخب حوضه دز

شکل 4-6- تخصیص ظرفیت مخزن به احجام مختلف (نشریه 272)

شکل 4-7- منحنی سطح- حجم- ارتفاع سد دز

شکل 4-8- شمای کلی شبکه بندی سه بعدی مدلهای GCM

شکل 4-9- سناریوهای انتشار و فرضیات هر سناریو (IPCC,2007)

شکل 4-10 – روندنمایی مراحل انجام تحقیق

شکل4-11 برنامه LARS-WG

شکل 4-12 فایل Merkid.stشامل مشخصات ایستگاه و فایل داده‌های مشاهداتی

شکل 4-13- بخشی از فایل Merkid.wg

شکل4-14- بخشی از فایل Merkid.sta

شکل4-15- بخشی از Merkid.tst

شکل4-16 – نمونه‌ای از فایل سناریو تغییر اقلیم (HADCM3-A2.sce)

شکل 4-17- چگونگی شبیه سازی بارش- رواناب همراه با مدولهای خطی و غیرخطی

شکل 4-18 – هیدروگراف حاصل از بارندگی موثر واحد

شکل4-19 شکل کلی نحوه ارتباط سامانه چند مخزن

شکل 4-20- سیاست بهره برداری استاندارد (SOP)(Draper et al, 2004)

شکل 4-21- نمایش جابجایی: (الف) تک نقطه‌ایی، (ب) دو نقطه‌ایی و (پ) یکنواخت

شکل 5- 1- هیدروگراف رواناب مشاهداتی مدل ‌شده در دوره‌ی واسنجی و صحت‌سنجی حوضه دز

شکل 5-2 میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B

100

شکل 5-3- میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2

101

شکل 5-4- میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی B1

102

شکل 5-5- میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B

103

شکل 5-6- میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2

104

شکل 5-7- میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی B1

105

شکل 5-8- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B

106

شکل 5-9- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2

107

شکل 5-10- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی B1

108

شکل 5-11- نمودار جعبه‌ای مربوط به درصد تغییرات سری زمانی بارش

109

شکل 5-12- نمودار جعبه‌ای مربوط به تغییرات سری زمانی دمای حداقل

110

شکل 5-113- نمودار جعبه‌ای مربوط به تغییرات سری زمانی دمای حداکثر

110

شکل 5-14 رواناب درازمدت ورودی به مخزن سد دز در دوره مشاهداتی و آینده تحت سناریوهای انتشار A1B، A2و B1

112

شکل 5-15 – نمایی شماتیک از سد دز

114

شکل 5-16- منحنی فرمان بهره‌برداری سد

116

فهرست جداول

عنوان

صفحه

جدول 3-1 – خلاصه مشخصات سد دز، نیروگاه، خطوط انتقال نیرو و سایر قسمت های طرح

جدول 4-1- مشخصات ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری منتخب

جدول 4-2- خصوصیات فیزیکی مخزن سد دز

جدول 4-3-مقادیر تخصیص ماهانه به تفکیک شرب، صنعتی، محیط زیست؛کشاورزی

جدول 4-4- مقادیر ماهانه تبخیر از سد (میلیمتر)

جدول 4-5- مدل های اقلیمی موجود و سازمان های مربوطه (سایت IPCC)

جدول 4-6- سناریوهای انتشار و فرضیات هر سناریو (IPCC, 2000)

جدول 4-7 – مدل های AOGCM

جدول4-8- نقاط ضعف و قوت دو دیدگاه کوچک مقیاس سازی((Wilby et al, 2001

جدول 4-9- نام مدل‌های AOGCM

جدول 5- 1- وضعیت عملکرد مدل IHACRES در ایستگاه‌های منتخب حوضه

جدول 5-2- نتایج آزمون کای- اسکور برای توزیع‌های احتمال داده‌های بارندگی، دمای حداقل و دمای حداکثر مشاهده شده و تولید شده توسط مدل LARS-WG در حوضه دز

جدول 5-3 – ماه‌های مربوط به آن که دارای مقادیر p-value کمتر از یک درصد می‌باشند

جدول 5-4- میزان درصد تغییر میانگین رواناب دوره‌ی آتی نسبت به دوره‌ی پایه

113

جدول 5-5- مشخصات روش GA در بهره‌برداری مخازن

114

جدول5-6- متوسط مدت زمان اجرای برنامه توسط GA (دقیقه)

114

جدول5-7- مقادیر تابع هدف در بهره‌برداری بلندمدت مخزن دز در سامانه تک مخزنه

115

جدول 5-8 – مقادیر شاخص تأمین آب %

115

چکیده

این تحقیق فرض نیاز به تغییر در منحنی فرمان مخازن سدها، در دوره آتی و در شرایط رخداد تغییر اقلیم را بررسی می کند. به منظور سازگاری با شرایط اقلیمی آینده، مدل جامعی برای ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن پیشنهاد می‌کند. مدل پیشنهادی شامل زیر مدل LARS-WG برای تبدیل خروجی‌های مدل CGCM تحت سه سناریوی انتشار A1B, A2, B1 به مقیاس محلی، زیرمدل IHACRES جهت شبیه‌سازی جریان ورودی به مخزن در دوره آتی (2030-2017) (واسنجی شده با آمار دوره پایه (2006-1993)) و روش فراکاوشی، الگوریتم ژنتیک (GA) جهت بهینه‌سازی عملکرد مخزن می‌باشد. در ادامه منحنی فرمان بهره‌برداری سد دز برای دوره زمانی آینده، تحت سه سناریوی A1B, A2, B1 و گذشته محاسبه گردید.

بررسی نتایج نشان می‌دهد که منحنی فرمان با شرایط تغییر اقلیم در دوره آتی موجب کاهش شاخص تأمین آب می‌گردد که میزان این کاهش حدود 7/1 تا 7/5 درصد در شرایط رخداد سناریوهای A2، B1 و A1B می‌باشد. در نهایت باید گفت که نادیده گرفتن اثر تغییر اقلیم و استفاده از نحوه بهره برداری از مخزن دوره پایه برای دوره آینده، موجب کاهش درصد تأمین تخصیص تعریف شده میگردد.

کلمات کلیدی : تغییر اقلیم، ریزمقیاس نمایی، منحنی بهره برداری سد، سد دز

مقدمه

این مطالعه با عنوان “بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی فرمان بهره‌برداری سدها (مطالعه موردی سد دز)” در قالب فصول زیر ارائه شده است:

فصل اول شامل کلیاتی در مورد مفهوم تغییر‌اقلیم، بررسی پیامدهای آن بر منابع طبیعی و منابع آب بوده و ضرورت، هدف، سؤالات و فرضیات انجام این مطالعه تشریح گردید. فصل دوم شامل نگاهی به مطالعات انجام شده در زمینه اثر این پدیده بر منابع آب و نحوه‌ی بهره‌برداری از مخزن می‌باشد که توسط دیگر محققین داخلی و خارجی انجام شده است. منطقه مطالعاتی در فصل سوم و روش انجام تحقیق که شامل جمع آوری آمار و اطلاعات مورد نیاز و ارزیابی دادههای مشاهداتی است، موضوع فصل چهارم میباشد. فصل پنجم پردازش داده و ارائه نتایج حاصل از مدل‌سازی و شبیه‌سازی ویژگیهای اقلیمی حوضه را تشکیل می‌دهد. این فصل دربردارنده نتایج انجام تحقیق و انتخاب بهترین مدلها در هر بخش میباشد. در پایان و در فصل ششم این گزارش به جمع‌بندی نتایج و ارائه پیشنهادات پرداخته میشود. در پیوست1 میزان درصد تغییرات بارش، دمای حداقل و حداکثر، تحت سه سناریوی A1B, A2, B1و در پیوست2 کد نوشته شده برای برنامه آورده شده است. در انتها فهرست منابع مورد استفاده، ارائه گردیده است.

فصل اول

کلیات

1-1- مقدمه

در این فصل مروری بر مفهوم تغییر اقلیم و علل ایجاد آن و تاثیر این پدیده بر منابع طبیعی و منابع آب انجام میشود و در ادامه به ضرورت و هدف انجام این مطالعه اشاره میشود.

1-2- مفهوم تغییر اقلیم و اهمیت بررسی مدیریت مخزن سد

تغییر اقلیم عبارتست از تغییرات رفتار آب و هوایی یک منطقه نسبت به رفتاری که در طول یک افق زمانی بلند مدت از اطلاعات مشاهده یا ثبت شده در آن منطقه مورد انتظار است. تغییر اقلیم یک پدیده پیچیده اتمسفری‌- اقیانوسی در مقیاس جهانی و دراز مدت است. این پدیده متأثر از افزایش گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر می‌باشد که منجر به دگرگونی در وضع آب و هوا، تغییر توزیع مکانی و زمانی بارش و نوع آن (جامد یا مایع)، جریان آبهای سطحی، تبخیر، تغذیه سفره آب‌زیرزمینی و کیفیت آب شده و به طور کلی روند جدیدی را در اقلیم جهانی موجب می‌گردد. تغییر اقلیم باعث می‌شود که برخی مناطق، مرطوب‌تر و برخی مناطق، خشک‌تر گردند و شدت و تواتر حوادث حدی مانند سیلاب و خشکسالی افزایش یابد. بطور کلی توزیع زمانی و مکانی بارش و الگوهای آن دچار تحول گردیده و میزان تبخیر نیز افزایش می‌یابد. تغییراقلیم بدون تردید یکی از چالش‌های بسیار مهم دوران فعلی آب‌و‌هوایی است که در مقیاس جهانی رخ می‌دهد و دارای اثرات مهمی بر کشورها و به ویژه در بخش منابع آب می‌باشد (IPCC, 2001).

گسترش روزافزون فعالیتهای صنعتی به دلیل افزایش جمعیت جهان، استفاده بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی و تغییر کاربری اراضی موجب افزایش انتشار گازهای گلخانهای به خصوص CO2 شده است. انتشار روزافزون گازهای گلخانهای، توازن انرژی زمین را بر هم زده و موجب گرم شدن کره زمین میگردد. پدیده گرمایش جهانی و تغییر اقلیم حاصل از آن، اثرات قابل توجهی بر سامانه‌های مختلف نظیر منابع آب، کشاورزی و محیط‌زیست دارد. تغییرات حاصل از رشد سریع اقتصادی و صنعتی، از یک سو، و گذر بسیاری از کشورهای جهان‌سوم به جامعه صنعتی در دهههای 1970 و 1980، از سوی دیگر، باعث گسترش تغییرات زیست‌محیطی شده است. گرچه بهبود سریع در تکنولوژی کالاهای صنعتی و تدوین قوانین مناسب در حفظ و کنترل محیط‌زیست و آب سالم تدریجاً زمینه کاهش آلایندههای موثر در تغییر اقلیم را فراهم نموده است، ولی سنجشهای مستقیم گازهای دی‌اکسیدکربن، منواکسیدکربن، متان و کاهش غلظت اوزن در طی سه چهار دهه گذشته تصویری نگران کننده از تخریب محیط‌زیست و ناهنجاریهای اقلیمی بدست داده است (Baede et al., 2001).

با توجه به گزارشات IPCC، اگر انتشار گازهای گلخانهای کاهش نیابد، متوسط دمای زمین تا سال 2100 می تواند 1/1 تا 6/4 درجه سانتیگراد افزایش یابد. همچنین، بررسیها نشان از بالا آمدن سطح آب دریاها، ذوب شدن یخهای قطبی، کاهش پوشش برف و افزایش پدیدههای شدید اقلیمی مانند سیل‌ها و خشکسالیها دارد که این تغییرات در پی افزایش متوسط دمای سطح زمین رخ داده است (IPCC، 2007).

از زمانی که موضوع امکان گرم شدن زمین مطرح شد، مسئله بررسی تغییرات در چرخه آب بین زمین، دریا و هوا به عنوان یک عامل مهم اثرگذار بر روی مسائل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی مطرح گردید. تغییراقلیم نه تنها اثرات مستقیمی بر محیط‌زیست بطور عام خواهد داشت بلکه سبب می‌گردد که داده‌ها و اطلاعات جمع‌آوری شده در گذشته که مبنای طراحی سازه‌های آبی و سایر سازه‌ها می‌باشند، دیگر شاخص مطمئنی برای رفتارسنجی منابع آب و اهمیت سازه در آینده نباشد (Lane et al., 1999).

تا دو دهه‌ی گذشته بیشتر کارشناسان و متخصصان صنعت آب در دنیا سعی و کوشش خود را در جهت دستیابی به تکنیک‌های ساخت سازه‌های آبی به کار می‌برند و اکثر پروژه‌ها منتهی به ساخت سد و شبکه‌ی انتقال و توزیع آب می‌شد. در این راستا تحقیقات گسترده‌ایی انجام شد که منجر به تهیه‌ی استانداردهای جهانی گردید.

با اینکه تکنولوژی ساخت یک سازه‌ی آبی و ضمائم آن نقش مهمی در بالا بردن راندمان پروژه در یک سیستم منابع آب[1] دارد ولی به تنهایی قادر به مدیریت آن سیستم نمی‌باشد.

از سال 1980 پس از گذر از مرز ساخت و ساز تاسیسات آبی در اکثر کشورهای دنیا به دلیل به وجود آمدن مسائل مختلفی از قبیل افزایش نیاز آبی، وقوع سیلاب و خشکسالی‌های شدید و به خصوص مطرح شدن مسائل زیست‌محیطی، آلودگی و تغییراقلیم، مدیریت ‌منابع ‌آب به عنوان یک مسئله‌ی مهم در رأس امور تحقیقاتی و مطالعاتی قرار گرفت.

مدیریت منابع آب به خصوص از دیدگاه ریاضی در سال‌های اخیر با توجه به تحقیقات گسترده‌ایی که در این زمینه می‌شود، منجر به دستاوردهای ارزشمندی شده است. گرچه ارتباط بین مراکز تحقیقاتی و اجرایی و یا از تئوری به کاربردی کردن تحقیقات به سادگی میسر نیست، ولی با این وجود پس از سال‌ها تلاش برای متصل کردن این دو، در حال حاضر مدیریت منابع آب با بهره گرفتن از ابزار و روش‌های نوین انجام می‌شود.

یکی از بحث‌های مدیریت ‌منابع ‌آب به خصوص در کشورهایی که تعداد زیادی سدهای مخزنی دارند، مربوط به مدیریت مخازن سدها می‌باشد.

در ایران با بیش از 80 سد در حال بهره‌برداری و ده‌ها سد در حال مطالعه، در اکثر موارد مشاهده می‌شود که حجم آب ذخیره شده‌ی پشت سد به مراتب کمتر از حجم طراحی می‌باشد.

محدودیت‌های رودخانه‌های پرآب و دائمی و عدم دارا بودن یک سیستم منسجم مدیریت حوضه‌ی آبریز، مدیریت منطقی، اصول و واقع بینانه‌ایی را در بهره‌برداری از سدها ایجاب می‌کند.

در این راستا با بهره گرفتن از تکنیک و علوم پیشرفته و ابزاری چون سیستم ماهواره‌ایی، اطلاعات جغرافیایی، بانک داده‌ها و روش‌های جدید محاسباتی، میتوان سیستمی را به وجود آورد که با بهره گرفتن از آن مدیر سد با توجه به نتایج حاصل از سیستم بتواند وضعیت سد را در هر لحظه ارزیابی کند و تصمیم[2] مقتضی را جهت مدیریت بهتر اتخاذ کند.(3)

بهره‌برداری بهینه[3] از مخازن سدها نیازمند مدیریت در نواحی ذخیره که برای جریان‌های ورودی آتی پیش‌بینی شده‌اند، می‌باشد. بهینه‌سازی[4] یک مفهوم اساسی برای افزایش مدیریت و بهره‌وری تاثیرات متقابل[5] پروژه‌های سد‌سازی می‌باشد. مفهوم بهره‌‌برداری بهینه وقتی اهمیت بیشتری پیدا کرد که قواعد بهره‌برداری[6] از مخازن کامل تر گردید.

بهینه‌سازی بهره‌برداری به نرم‌افزارهای موثری برای پیش‌بینی جریان ورودی به مخازن، از پیش‌بینی‌های قطعی در زمان واقعی تا پیش‌بینی‌های طولانی مدت مبتنی بر احتمال، نیاز دارد. این نرم‌افزارها همچنین باید دستورالعمل‌های راهنمایی (قواعد بهره‌برداری) را برای اتخاذ تصمیمات بهره‌برداری، تأمین نمایند.(65)

قواعد بهره‌برداری مخزن، راهنمایی‌هایی برای مسئولان بهره‌برداری مخزن می‌باشند. این قواعد برای مخازن در حال بهره‌برداری در شرایط ماندگار (و نه برای مخازنی که بلافاصله بعد از ساخت پر شده و یا برای تأمین مجموعه‌ایی از اهداف جدید موقت بهره‌برداری می‌شوند) کاربرد دارند.

قواعد بهره‌برداری از مخازن در واقع انتقال اطلاعات طراح به متصدیان بهره‌برداری می‌باشد که به طور مکرر باید بهنگام‌سازی[7] شوند. چند نوع از قواعد وجود دارند، اما هر یک به حجم‌های ذخیره یا خروجی مخزن مطلوب یا لازم، در هر زمان خاص از سال اشاره می‌کنند. برخی از این قواعد، حجم‌های ذخیره‌ی مورد نظر را تعیین می‌کنند که از آن به عنوان منحنی‌های‌فرمان[8] یاد می‌کنند. (18)

یک منحنی فرمان شرح می‌دهد که چه مقدار ذخیره در اوقات مختلف سال باید در مخزن وجود داشته باشد تا آب مورد نیاز را همواره یا با حداقل کمبود[9] بتوانیم تامین نماییم.

مدیریت مخازن با بهره گرفتن از منحنی‌های‌فرمان، موضوع پیچیده‌ایی است، چرا که این منحنی‌ها از یک سری دقیق جریان که شاید دوباره اتفاق نیفتد، به دست می‌آیند.

بهره‌برداری از سد‌ها گاهی اوقات تنها به مدیریت تأمین آب[10] محدود می‌شود، اما کمبود آب هنگامی اتفاق میفتد که تقاضای[11] آب از عرضه‌ی[12] آن تجاوز می کند، بنابراین در طرح‌های مدیریتی بهینه‌سازی آب، باید هر دوی آنها مورد محاسبه قرار گیرند.(65)

مدل‌های شبیه‌سازی[13] ، روش‌های مؤثری را برای ارزیابی کارآیی سیاست‌های بهره‌برداری[14]، در اختیار قرار داده و با جزئیات بیشتری نسبت به مدل بهینه‌سازی سیستم مورد مطالعه را بررسی می‌کنند، اما ابزار مؤثری جهت انتخاب و یا تعریف بهترین سیاست بهره‌برداری نمی‌باشند. آنها در واقع برای پیش‌بینی عملکرد سیستم تحت یک سری شرایط خاص که شخص استفاده کننده از مدل آنها را اعمال می‌کند، به کار می‌روند و در نهایت شخص بعد از چندین بار اجرای مدل، حالت بهینه را انتخاب می‌کند. مدل‌های شبیه‌سازی با اینکه در جهت شناخت پدیده و فیزیک مسئله بسیار مفید هستند، ولی قادر به انجام مدیریت بهینه مخزن نمی‌باشند. بر این اساس با تلفیق مدل‌های شبیه‌سازی و بهینه‌سازی و تعریف تابع هدف[15] (تابعی که باید بهینه‌سازی شود) و قیودات[16] (محدودیت های فیزیکی، فنی، قانونی و مالی مقادیر متغییرهای تصمیم[17]) میتوان در یک زمان هم متغیر‌حالت[18] و هم متغیر‌تصمیم (در متغیر طراحی و بهره‌برداری ما به دنبال تعیین بهترین مقادیر آنها هستیم) را در نظر گرفت. با توجه به این مزیّت مدل‌های بهینه‌سازی، کاربرد آن به طور گسترده‌ایی در اکثر مدیریت‌ها به خصوص مدیریت منابع آب و مخازن، مرسوم می‌باشد.

همچنین گرایش محققین در سال‌های اخیر به استفاده بیشتر از اطلاعات تغییرات اقلیمی در مدیریت منابع آب عمدتاً به دلیل زیر است:

افزایش آگاهی و اطلاعات در زمینه پدیدههای بزرگ مقیاس اقلیمی و ارتباط آن ها با فرآیندهای محلی هیدرولوژیکی
مسجل شدن وقوع پدیده تغییراقلیم (climate change) و تاثیرات آن بر منابع آب
وقوع پدیده‌های سیل و خشکسالی با فرکانس کمتر و شدتهای زیادتر در بسیاری از مناطق دنیا در سالیان اخیر
عدم توانایی برنامه ریزیها و پیش بینیهای مبتنی بر روند تاریخی اقلیم یک منطقه در مدیریت منابع آب

بدین ترتیب در سال‌های اخیر، بررسی رخداد تغییر اقلیم و سازگاری با آن، به عنوان موضوعی مهم مورد بررسی مجامع علمی جهان می‌باشد.

بنابراین به واسطه‌ی افزایش نیاز آبی به خاطر رشد جمعیت، مهاجرت و افزایش مصرف آب به خاطر بهتر شدن استانداردهای زندگی، کمبود آب به مرور زمان افزایش یافته است. کمبود درتأمین آب، موجب تنش‌های اجتماعی و بی‌ثباتی سیاسی خواهد شد لذا برای هر اجتماعی حفاظت از این منابع آبی برای کاهش تلفات تا جایی که امکان داشته باشد، ضروری است.

1-3- ضرورت انجام تحقیق

پدیده تغییر اقلیم و اثرات آن،‌ به عنوان یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش رو در مدیریت ‌منابع‌‌آب و انرژی شناخته شده ‌است. بخش عمده‌ای از تحقیقات انجام شده و در حال انجام در زمینه آب و انرژی از دهه آخر قرن بیستم تاکنون،‌ معطوف به بررسی این پدیده و اثرات آن بوده ‌است. بررسی مطالعات صورت گرفته در این زمینه در چند دهه اخیر نشان می‌دهد که تغییرات اقلیم تاثیر قابل توجهی بر وضعیت بارش و دما و پارامترهای متاثر از آنها همچون رواناب و رطوبت خاک داشته است. این تغییرات در مناطقی مانند ایران منجر به محدودیت منابع آب موجود و تشدید بحران‌های کم‌آبی می‌گردند. از دیگر پیامدهای پدیده تغییر اقلیم و افزایش دمای کره زمین تبدیل الگوی بارش برف به باران می‌باشد که این مسئله باعث کاهش آورد رودخانه‌های وابسته به ذوب برف در فصل‌های بهار و تابستان و افزایش رواناب در فصل‌های پائیز و زمستان می‌شود. این مسئله باعث می‌شود که آبدهی مطمئن سدها با آنچه در زمان طراحی در نظر گرفته شده تطابق نداشته باشد که از جمله چالش‌های پیش‌رو در برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب خواهد بود (استیل دان و همکاران، 2008).

بنابراین نمیتوان بدون توجه به اثرات این پدیده، به برنامه‌ریزی مطمئن برای مدیریت منابع آب در آینده پرداخت. در واقع در گذشته این برنامه ریزیها با توجه به این فرض صورت میگرفت که شرایط اقلیمی آینده، خصوصیات و تغییرپذیری مشابه شرایط گذشته خواهند داشت. سدها بر اساس داده‌های در دسترس از جریانهای موجود در رودخانهها و با توجه به مقدار و فرکانس مورد انتظار خشکسالی و سیلاب، طراحی و ساخته میشدند. مخازن با بهره گرفتن از آمار هیدرولوژیکی گذشته برای تامین اهداف مختلف، سیاستهای بهره‌برداری را اتخاذ مینمودند. اما در حال حاضر اعتماد به آمار گذشته ممکن است منجر به اتخاذ تصمیمات ناصحیح و به طور بالقوه خطرناک یا گران گردد. از این رو بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب از ضروریات برنامه‌ریزی و مدیریت سیستم‌های منابع آب کشورها، به ویژه کشورهای نیمکره شمالی (از جمله ایران)، می‌باشد و بدین ترتیب نیاز به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مخازن سدها و مشاهده عملکرد مخازن احساس می‌شود، تا با اتخاذ سیاست‌هایی از افت عملکرد مخازن تحت تاثیر تغییر اقلیم جلوگیری شود.

در تحقیق پیشرو به بررسی اثر تغییر اقلیم بر رواناب ورودی به مخزن سد دز و نیز چگونگی تاثیر این پدیده بر نحوه بهره برداری از مخزن و تأمین نیاز پائین دست پرداخته می‌شود. حوضه مورد مطالعه جزو مناطق خشک ایران از نظر آب‌و‌هوایی محسوب میشود، با توجه به خشک و کم آب بودن منطقه و اهمیت مدیریت منابع آب موجود در این حوزه آبریز، اهمیت بررسی اثرات احتمالی تغییر اقلیم در آینده در این حوضه بیشتر احساس می‌شود. در واقع نتایج این تحقیق می‌تواند در بهبود برنامه ریزی منابع آب منطقه تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیم مفید و موثر باشد.

1-4- فرضیات تحقیق

در این تحقیق فرض میکنیم:

1- دمای منطقه در دوره آتی افزایش و بارش کاهش خواهد یافت.

به کارگیری مدل‌های AOGCM در شبیه‌سازی رواناب و داده‌های بارش و دما دارای عدم قطعیت است.
رواناب منطقه در دوره آتی کاهش یافته و مخزن سد دز با کاهش حجم روبرو خواهد شد.
منحنی فرمان کنونی سد دز جوابگوی وضعیت شرایط آتی بهره‌برداری از سد نخواهد بود.

1-5- پرسش‌های اصلی تحقیق

پرسش‌هایی که درنهایت و در فصل نتیجه‌گیری باید به آنها پاسخ داد به شرح زیر است:

مؤلفه‌های اقلیمی حوضه سد دز چه تغییراتی های در دوره‌آتی خواهند داشت؟

این تغییرات در مؤلفه‌ها چه تأثیری بر منحنی فرمان بهره‌برداری سد دز دارد؟

1-6- اهداف تحقیق

با توجه به ریسکهای موجود در سیستمهای منابع آب، یکی از مهمترین راه‌کارهای مدیریتی تلاش برای درک این موضوع است که مؤلفه های تغییر اقلیم چه تاثیری بر منابع آب در دورههای آتی می‌گذارند. در واقع هدف از انجام این تحقیق ارائه یک مدل جامع ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن سد دز با هدف تأمین نیاز کشاورزی، شرب، صنعت، ماهیگیری و زیست محیطی در آینده میباشد. برای تحقق هدف مورد نظر مراحل زیر انجام میگیرد:

بررسی اثرات تغییر اقلیم بر پارامترهای هواشناسی منطقه با بهره گرفتن از مدل گردش عمومی و نیز مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG
بررسی میزان حساسیت پارامترهای هیدرولوژیکی منطقه (مانند رواناب ورودی به مخزن) نسبت به تغییر اقلیم
بررسی اثر تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن و شاخص تامین آب

[1] Water resources system

[2] Decision

[3] Optimal Operation

[4] Optimization

[5] Tradeoffs

[6] Operation Rules

[7] Update

[8] Rule Curve

[9] Shortage

[10] Water Supply

[11] Demand

[12] Supply

[13] Simulaion Models

[14] Operaion policies

[15] Target Function

[16] Constraction

[17] Decision Variable

[18] State Variable

تعداد صفحه :148

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت asa.goharii@gmail.com

پایان نامه طراحی و پیاده سازی یک سیستم توصیه گر بافت آگاه برای اقامتگاه گردشگر

کاربر14 / اردیبهشت ۲, ۱۳۹۷ / جغرافیا, عمران

(در فایل دانلودی نام نویسنده و استاد راهنما موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

دانشکده مهندسی عمران و نقشه برداری

پایان نامه به عنوان یکی از الزامات جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی سیستمهای اطلاعات مکانی

عنوان:

طراحی و پیاده سازی یک سیستم توصیه گر بافت آگاه برای اقامتگاه گردشگر

شهریور 1394

چکیده

امروزه گردشگری و جذب گردشگر به عنوان یکی از منابع اقتصادی، به ویژه در کشورهای دارای سابقهی فرهنگی و تاریخی از جمله ایران، مورد توجه بسیار قرار گرفته است. در این بین توسعهی سامانههای مبتنی بر سیستمهای همراه به منظور ارائه اطلاعات در خصوص مراکز گردشگری و اقامتگاهها و متناسب با سلیقه و علاقه گردشگر به طور چشمگیری گسترش یافته است.

انتخاب بهترین مکان و تعیین بهترین مسیر جهت بازدید از مکانهای منتخب، هدف مهمی در برنامه ریزی گردشگری میباشد. بافت، اطلاعاتی میباشد که توصیفکننده وضعیت کاربران بوده و بر فرایند تصمیم گیری و انتخاب کاربران تاثیر گذار است. بکارگیری این نوع از اطلاعات توسط سیستمهای توصیهگر در حوزه گردشگری جهت تضمین کیفیت مناسب توصیهگری ضروری میباشد. با وجود سامانههای متعدد در زمینه گردشگری، تعداد کمی از آنها به صورت همزمان به علایق کاربر و بافت او در ارائه اطلاعات میپردازند.

هدف پایان نامه حاضر بررسی و ایجاد سیستم توصیهگر بافتآگاه برای ارائه اقامتگاه به گردشگر بر مبنای اطلاعات بافتی است. یکی از بافتهای در نظرگرفته شده نوع سفر کاربر است علاوه بر نوع سفر بافتهای موقعیت اقامتگاه و زمان نیز انتخاب شدهاند. سپس نقش هر بافت در ارائه اطلاعات به گردشگر تعیین شده است. برای پالایش اطلاعات و ارائه توصیه به کاربر از سیستم توصیهگر مبتنی بر شرط استفاده شده است. در این تحقیق، طراحی سیستم به گونهای بوده است که کاربر نوع سفر خویش، میزان امکانات مطلوب اقامتگاه و اتاق و همینطور میزان هزینه برای اقامت را مشخص مینماید و برنامه کاربردی، سه اولویت اول را برای اقامتگاه به وی بر روی نقشه نشان میدهد. همچنین رویدادهای مختلف مانند نمایشگاهها و جشنهای بومی به کاربر ارائه میشود. سرویس پیشنهادی بر روی سیستم عامل اندروید طراحی و پیادهسازی شد و سپس در اختیار تعدادی از کاربران قرار گرفت. با توجه به نتایج، 80% کاربران برنامه کاربردی را سودمند دانسته و به دیگر گردشگران توصیه نمودند.

کلمات کلیدی: بافت – بافت آگاهی – سیستم توصیهگر – گردشگر

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1-2….. اهداف تحقیق. 2

1-3….. تعریف مساله و پرسشهای تحقیق. 3

1-4….. پیشینهی تحقیق. 4

1-5….. ساختار پایان نامه 9

فصل دوم: سیستمهای توصیهگر. 11

2-1….. مقدمه 12

2-2….. معماری کلی یک سیستم توصیهگر. 13

2-3 منابع دانش و داده در سیستمهای توصیهگر. 14

2-4 تکنیکهای توصیه براساس ورودی و خروجی. 15

2-4-1مبتنی بر محتوا 15

2-4-2فیلتر مشارکتی. 17

2-4-3روشهای مبتنی بر داده شخصی. 18

2-4-4مبتنی بر دانش.. 19

2-4-5ترکیبی. 21

فصل سوم: حسابگری بافتآگاه 24

3-1….. مقدمه 25

3-2….. بافت و بافت آگاهی. 25

3-3 معماری سیستمهای اطلاعات مکانی بافتآگاه 27

3-4….. خدمات بافتآگاه 28

3-5….. بافتهای ورودی سیستمهای بافتآگاه 29

3-5-5سابقه ناوبری. 30

3-5-6تعیین جهت.. 31

3-5-7موقعیت فرهنگی و اجتماعی. 31

3-6….. سازگاری. 31

فصل چهارم: مدلسازی. 34

4-1….. مقدمه 35

4-2 بافتهای موثر و معیارهای تصمیم گیری در پیشنهاد اقامتگاه 36

4-2-1نوع سفر. 37

4-2-2موقعیت اقامتگاه 37

4-2-3زمان. 38

4-2-4ترجیحات کاربر. 38

4-3….. مدلسازی سیستم توصیهگر. 39

4-4….. خدمات ارائه شده در برنامه کاربردی. 43

4-4-1پیشنهاد اقامتگاه به کاربر. 43

4-4-2ارائه رویداد 44

4-4-3نمایش نقشه و مسیر حرکت و ناوبری 45

4-5….. معماری سیستم 46

فصل پنجم: پیادهسازی. 48

5-1….. مقدمه 49

5-2….. محیط اجرایی. 49

5-2-1رابط کاربر. 50

5-2-2زیرسیستم مدیریت داده 51

5-2-3زیر سیستم مدیریت مدل. 51

5-3….. ساختار برنامه کاربردی. 51

5-4….. مشخصات برنامه کاربردی. 55

5-5….. ارزیابی. 60

فصل ششم: نتیجهگیری وبحث. 62

6-1….. نتیجهگیری. 63

6-2….. پیشنهادات.. 64

مراجع. 65

واژهنامه. 72

فهرست جدولها

عنوان صفحه

جدول ‏1‑1 مقایسه ای بین سیستمهای توصیهگر در زمینه گردشگری. 8

جدول ‏2‑1 مقایسه ای بین روشهای موجود در سیستمهای توصیهگر. 21

جدول ‏4‑1 معیارهای تاثیرگذار در سیستم 37

جدول ‏4‑2 مجموعه قیود برای یک آیتم 40

جدول ‏4‑3 تعدادی از قیود تعریف شده 41

جدول ‏5‑1 اقامتگاههای در نظر گرفته شده در این تحقیق. 49

جدول ‏5‑2 نمادهای مربوط به انواع اقامتگاهها روی نقشه 60

جدول ‏5‑3 نتیجه پرسشنامهها 60

فهرست شکلها

عنوان صفحه

شکل ‏2‑1 شمای کلی سیستم توصیهگر. 14

شکل ‏2‑2سیستم توصیهگر محتوا محور. 16

شکل ‏2‑3 سیستم توصیهگر پالایش مشارکتی. 17

شکل ‏3‑1 تقسیم بندی سیستمهای بافت آگاه 27

شکل ‏3‑2معماری کلی سیستمهای بافت آگاه 28

شکل ‏3‑3 سطوح مختلف سازگاری. 33

شکل ‏4‑1گامهای پژوهش.. 36

شکل ‏4‑2روش پیش پالایش بافت.. 42

شکل ‏4‑3روش پس پالایش بافت.. 42

شکل ‏4‑4روش مدل بافتی. 43

شکل ‏4‑5الگوریتم پیاده سازی. 44

شکل ‏4‑6 معماری سیستم پیشنهادی. 47

شکل ‏5‑1 بستهها و کلاسهای برنامه کاربردی. 52

شکل ‏5‑2 نمونه از پایگاه داده ایجاد شده برای اقامتگاهها 53

شکل ‏5‑3 استخراج جهت از مختصات.. 53

شکل ‏5‑4 نمایش منوی اصلی برنامه کاربردی. 56

شکل ‏5‑5 نمایش تعدادی از اقامتگاهها در سطح شهر کرمان. 57

شکل ‏5‑6 تغییر اندازه آیکونها با توجه به جهت کاربر. 57

شکل ‏5‑7 انتخاب ویژگیهای اقامتگاه 58

شکل ‏5‑8 نمایش اقامتگاه پیشنهادی و مسیر رسیدن به آن. 59

شکل ‏5‑9 نمونه ای از رویدادها 59

فصل اول

معرفی

1-1 مقدمه

سیستم اطلاعات مکانی همراه یک چارچوب سختافزاری و نرمافزاری میباشد که دسترسی به داده ها و سرویسهای مکانی را با بهره گرفتن از دستگاههای همراه و از طریق شبکه های ارتباطی بیسیم فراهم می کند. این سیستم دارای خصوصیت سیالیت میباشد که بر امکان شکسته شدن محدودیتهای مکانی در استفاده کاربران از خدمات این نوع کاربردها تاکید دارد. یکی از زمینه های کاربرد سیستمهای اطلاعات مکانی همراه، فرایند گردشگری میباشد. وقتی گردشگر مقصدی را برای سفر انتخاب می کند، می تواند سایتهای زیادی را برای دریافت اطلاعات در زمینه مکانهای دیدنی شهر، رستورانها و اقامتگاهها بیابد. اطلاعات این سایتها ثابت هستند و برای همه به یک شکل نمایش داده میشود و همینطور حجم اطلاعات زیاد است و کاربر باید زمان نسبتا زیادی را صرف جستجوی اطلاعات مورد علاقه خود کند.

سیستمهای توصیهگر، سیستمهای هوشمندی هستند که با شناسایی علایق و اولویتهای کاربر، اطلاعات موجود را پالایش کرده و پیشنهادات مناسب و مرتبط را به تک تک کاربران ارائه می کنند. سیستمهای توصیهگر ابزاری برای هرچه توانمند کردن شهروندان در بهره برداری از فضای اینترنت محسوب میشوند. با بهره گرفتن از سیستمهای توصیهگر، امکان جستجو به دنبال مفاهیمی وجود دارد که در جستجوی عادی داده ها دسترسی به آنها مشکل است [1].

پیادهسازی سیستمهای توصیهکننده در محیطهای سیار بدون در نظر گرفتن پارامترهای تاثیرگذار در این محیط چندان مناسب نمیباشد. مجموعه این پارامترها، اطلاعات بافتی را تشکیل میدهد. بافت اطلاعات ضمنی در مورد موقعیت و محیط اطراف کاربر در نظر گرفته میشود. در سالهای اخیر این نوع سرویسها به صورت فراگیر مورد استفاده قرار گرفتهاند و براساس بافت کاربر، اطلاعات شخصی شدهای را به وی ارائه میدهند. نمونههایی از این سرویس را میتوان راهنمای گردشگری، یافتن نزدیکترین رستوران یا سایر مکانهای جاذب، ناوبری یا راهنمای مسیر نام برد.

1-2 اهداف تحقیق

با توسعه ارتباطات بیسیم و استفاده از وسایل همراه، بافتآگاهی و استفاده از آن در سیستمها و کاربردهای همراه رشد روزافزونی داشته است. مسالهای که امروزه به علت رشد روزافزون تکنولوژی و حجم عظیمی از اطلاعات خود را نمودار می کند نیاز به سیستمهایی است تا بتوانند مناسبترین خدمات و محصولات را در حجم بالای اطلاعات دریافتی به كاربر توصیه كنند. سیستمهایی كه این وظیفه را انجام می دهند سیستمهای توصیهگر نامیده می شوند. این سیستم اطلاعات را با توجه به شرایط ارائه میدهد و آیتمهای نامناسب را حذف و بهترین را بر اساس اولویت کاربر پیشنهاد میدهد. سیستم وقتی مبتنی بر بافتآگاهی باشد عملکرد بهتری ازخود نشان میدهد [2]. بافتآگاه بودن سیستم به این معناست که سیستم بر اساس آخرین موقعیت کاربر، به بازنگری در پیشنهادهای قبلی و مطرح کردن توصیههای جدید اقدام می کند. سیستم توصیهگر بافتآگاه سیستمی است که هدف آن ارائه توصیههای شخصی برطبق وضعیت بافتی جاری کاربر میباشد [3].

گردشگر نیاز به دستیابی به اطلاعات بهنگام و شخصیشدهای دارد که در هر زمان و هرجا برای او قابل دسترس باشد. سیستمهای راهنمای گردشگر در محیط همراه امکان دستیابی هرجاگاهی را به کاربر میدهند. یکی ازضروریترین مسائلی که گردشگر با آن مواجه است یافتن مکان مناسب برای اقامت میباشد.

هدف از این پژوهش طراحی و پیادهسازی سیستم توصیهگر بافتآگاه برای اقامتگاه گردشگر در محیط همراه پرداخته است. این سیستم براساس بافتهای کاربر مانند نوع سفر، موقعیت، زمان و علایق کاربر توصیههایی را به وی ارائه می کند. این توصیهها شامل مناطق اسکان مانند هتلها، مهمان پذیرها، پانسیون و خوابگاه میباشد. برای رسیدن به این هدف کلی اهداف جزیی زیر مدنظر است:

شناسایی بافتهای موثر در مساله

بررسی نقش بافتهای موقعیت، زمان، هدف سفر و علاقهمندی کاربر در مساله

پیادهسازی سیستم و ارزیابی سیستم پیادهسازی شده

سیستم مورد نظر با توجه به بافت کاربر برخی خدمات گردشگری(مانند محل اقامت و ارائه نقشه راهها) را با بکارگیری یک سیستم توصیهگر به کاربر پیشنهاد میدهد و همچنین در یافتن مسیر کمک می کند.

1-3 تعریف مساله و پرسشهای تحقیق

اولین مساله ای که یک گردشگر با آن روبروست مکان مناسب برای اسکان و اقامت است. در سیستمهای گردشگری فعلی موقعیتیابی تمام اقامتگاهها واقع در نزدیکی موقعیت گردشگر به راحتی امکان پذیر میباشد. اما گردشگر میخواهد مکانی را پیدا کند که متناسب با اولویتها و ترجیحات او باشد به بیانی دیگر بهترین تطبیق را با آن داشته باشد و همچنین هزینه اقامت متناسب با میزان هزینهای که خواهان پرداخت آن است و میزان امکانات رفاهی و خدماتی نیز برآورده کننده نیاز او باشد.

فرض کنید برای اولین بار به شهری مسافرت کنیم چندین سئوال وجود دارد که تمایل داریم فرد یا افرادی دریافتن پاسخ به ما مشورت بدهند. به عنوان مثال در کدام قسمت شهر بدنبال مکان جهت اقامت باشیم؟ و کدام محل و با چگونه امکاناتی برای ما مناسب میباشد؟ و یا اولین مکان مناسبترین میباشد و یا در صورت گذشتن از آن مکان،مورد مناسب بهتری یافت میگردد؟

هر فعالیتی که به طور آشکار و نهان از انسان سر میزند در نتیجهی یک تصمیم است. به عبارت دیگر تصمیم گیری به معنی انتخاب کردن یک راه از میان راههای متفاوت است.

بنابرین سوالات مرتبط با تحقیق شامل موارد زیر میباشد:

بافتهای تاثیرگذار کدامند؟

چگونه گردشگر می تواند بهترین اقامتگاه را مطابق با ترجیحات شخصیاش پیدا کند؟

گردشگر از چه معیارهایی باید برای ارزیابی اقامتگاهها استفاده نماید؟

تعداد صفحه :76

قیمت :37500 تومان