پایان نامه پیش بینی شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در خاک های روانگرا

پایان نامه کارشناسی ارشد

 پیش بینی شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در   خاک های روانگرا

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 145  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

عنوان                                                                                              صفحه

 فصل اول: مقدمه

1-1-کلیات…………………………………………………………………………… 2

1-2- روانگرایی   ……………………………………………………………………… 3

1-3- روانگرایی جریانی………………………………………………………………………….. 3

1-4- تحرک سیکلی………………………………………………………………….. 4

1-4-1- انتشار جانبی…………………………………………………………………….. 5

1-4-2- روانگرایی سطحی……………………………………………………………. 6

1-5- روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی……………………………………. 7

1-5-1- شرح عمومی روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی………………………………. 8

1-5-1-1- روشهای تراکمی…………………………………………………………………………….. 11

1-5-1-1-1- شمع های ماسه ای متراکم…………………………………….. 11

1-5-1-1-2- روش ویبراسیون میله………………………………………………. 18

1-5-1-1-3- روش ویبراسیون شناور…………………………………………….. 20

1-5-1-1-4- روش تراکم دینامیکی………………………………………………. 21

1-5-1-1-5- روش کوبیدن لرزشی……………………………………………….. 23

1-5-1-2- روش صلب سازی و تثبیت خاک…………………………………………………. 24

1-5-1-3- روش تعویض و جای گذاری…………………………………………………………. 28

1-5-1-4- پایین انداختن تراز آب زیرزمینی…………………………………………………. 29

1-5-1-5- روش استهلاک فشار آب منفذی………………………………………………….. 30

1-5-1-6- روش محدود سازی کرنش برشی…………………………………………………. 31

1-6- مقایسه روشهای جلوگیری از رخداد روانگرایی………………………………………………………. 32

1-6-1- مقایسه از حیث دامنه کاربرد……………………………………………………………………….. 33

1-6-1-1- نوع خاک…………………………………………………………………………………………. 34

1-6-1-2- بررسی آمارهای رسمی موجود……………………………………………………… 37

عنوان                                                                                              صفحه

1-6-2-  مقایسه مکانیسم عملکرد روش های مقاوم سازی در برابر رخداد روانگرایی        40

1-6-3- مقایسه روش های مقاوم سازی از لحاظ آلودگی های زیست محیطی……… 43

 فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- شمع های ماسه ای متراکم ……………………………………………………………………… 46

2-2- تاریخچه، روند طراحی و روشهای اجرا………………………………………………….. 46

2-3- روند طراحی شمع های ماسه ای متراکم………………………………………… 47

فصل سوم: روش انجام کار

3-1- آشنایی با نرم افزار PLAXIS  ………………………………………………………. 52

 3-1-1- زیر برنامه ورودی    ………………………………………………………………… 53

3-1-1-1- الگو های تحلیلی……………………………………………………………………………. 53

3-1-1-2- اجزاء……………………………………………………………………………………………….. 54

3-1-1-3- ویژگی های مصالح…………………………………………………………………………. 55

3-1-1-4- الگو های رفتاری خاک………………………………………………………………….. 56

3-1-1-5- شرایط مرزی…………………………………………………………………………………… 58

3-1-1-6- تولید شبکه اجزاء محدود………………………………………………………………. 59

3-1-1-7- شرایط اولیه……………………………………………………………………………………. 59

3-1-2- زیر برنامه محاسبات……………………………………………………………………. 59

3-1-2-1- تحلیل پلاستیک…………………………………………………………………………….. 60

3-1-2-2- تحلیل تحکیم…………………………………………………………………………………. 61

3–1-2-3- تحلیل پایداری……………………………………………………………………………… 61

3-1-2-4- تحلیل دینامیکی…………………………………………………………………………….. 62

3-1-3- زیر برنامه خروجی…………………………………………………………………………. 62

3-1-4- زیر برنامه منحنی ها……………………………………………………………………………………… 63

3-2- نحوه مدل سازی…………………………………………………………………………….. 63

3-2-1- هندسه مدل………………………………………………………………………………………………….. 65

3-2-2- مشخصات فنی خاک…………………………………………………………………………………….. 67

3-2-3- تحلیل مدل………………………………………………………………………………………… 67

عنوان                                                                                              صفحه

3-3 تئوری بسط حفره در توده خاک نامحدود……………………………………………………………… 69

3-3-1- Vesic (1972)……………………………………………………………………………………………. 70

3-3-2- Ramesh , Gupta (2002)………………………………………………………………….. 73

3-3-2-1- کرنش های پلاستیک در ناحیه پلاستیک اطراف یک حفره

استوانه ای…………………………………………………………………………………………….. 74

3-3-3- H. Vaziri and X. Wang(1992)…………………………………………………….. 76

3-3-4- R. Salgado, J. K. Mitchell, M. Jamilkowski(1997)……… 78

فصل چهارم: نتایج، بحث و پیشنهادات 

4-1- نتایج بدست آمده و بحث …………………………………………………………….. 81

4-1-1- نتایج در دانسیته نسبی 40%…………………………………………………………. 81

4-1-1-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0_as=)………………………………………………….. 82

4-1-1-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0a_s=)………………………………………………………. 85

4-1-1-3- نرخ جایگذاری 15/0 و 02/0( 2/0 و 15/0a_s=)……………………….. 88

4-1-2- نتایج در دانسیته نسبی 50%………………………………………………….. 91

4-1-2-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0a_s=)…………………………………………………. 92

4-1-2-3- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0a_s=)………………………………………………………. 94

4-1-2-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0a_s=)…………………………………………………. 95

4-1-2-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0a_s=)………………………………………………………. 97

4-1-3- نتایج در دانسیته نسبی 60%…………………………………………………… 98

4-1-3-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0=as)…………………………………………………. 100

4-1-3-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0a_s=)………………………………………………………. 101

4-1-3-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0a_s=)…………………………………………………. 103

4-1-3-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0a_s=)………………………………………………………. 104

4-2- نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………….. 107

منابع…………………………………………………………………………………………………………….. 109

کلیات

 با توجه به روند افزایش جمعیت و سیر صعودی ساخت سازه های مسکونی و اداری سنگین در مناطق مختلف، همچنین به دلیل بروز خسارات جانی و مالی زیاد ناشی از رخداد زلزله در مناطق با خاک های روانگرا،  مقاوم سازی خاک های روانگرا در برابر این پدیده  از اهمیت خاصی برخوردار است.

از روش های مقاوم سازی خاک در مقایل رخداد روانگرایی، استفاده از شمع‌های ماسه‌ای متراکم می باشد. این روش علاوه بر افزایش مقاومت خاک های ماسه ای سست در برابر پدیده روانگرایی، در بهبود خواص مقاومتی و نیز پایدار سازی و افزایش ظرفیت باربری دیگر انواع خاک های رسی، شنی و سیلتی کاربرد وسیعی خواهد داشت.

هدف از پژوهش فوق، با استفاده از تئوری بسط حفره و مد نظر قرار دادن اثر نرم شدگی خاک به جهت  مدل سازی رفتار دقیق خاک حین تغییر شکل های زیاد، همچنین ساده سازی روابط موجود به مقاصد طراحی، تعیین شعاع تاثیر شمع‌های ماسه‌ای متراکم و در نهایت ارائه مقایسه ای با روش طراحی تجربی معمول می‌باشد. همان‌گونه که در بخش‌های آتی به استحضار خواهد رسید، در واقع در پژوهش فوق، با در نظر گرفتن مشخصه‌های رفتاری خاک های ماسه‌ای روانگرا و شمع‌های ماسه‌ای متراکم، بطور دقیق‌تر، اهدافی همچون اقتصادی‌تر شدن و افزایش بازدهی سیستم فوق نسبت به حالت کنونی مدنظر قرار می گیرد.

 در این فصل ابتدا بطور مختصر به تعریف مفاهیم مربوط به رخداد روانگرایی می­پردازیم، سپس به شرح روشهای مقاوم سازی خاک در مقابل رخداد روانگرایی و بررسی تفضیلی نقاط ضعف و قوت آنها پرداخته و با یکدیگر مقایسه می نماییم.

 1-2)روانگرایی[1]

 در فرهنگ لغت مهندسی خاک و پی به معنای حالتی است که در آن، خاکهای ماسه­ای، بر اثر افزایش فشار آب حفره­ای، تنشهای موثر و متعاقباً مقاومت برشی خود را از دست می­دهند‍‍‍[1]. این کلمه اولین بار توسط آقایان Kubo، Mogami (1953) ابداع گردید[2].

پدیده روانگرایی ناشی از روند کاهش تنشهای موثر بر اثر تمایل به تراکم در خاکهای اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده را می­توان به دو گروه اصلی روانگرایی جریانی[2] و تحرک سیکلی[3] طبقه­بندی نمود.

پدیده روانگرایی جریانی بندرت رخ می_­­دهد، اما زمانی که رخ می­دهد، خسارات بسیار زیادی را بهمراه خواهد داشت و آثار مخربتری دارد. در عوض، پدیده روانگرایی بصورت تحرک سیکلی در دامنه گسترده­تری از شرایط نوع ساختگاه و خاک رخ می­دهد و اثرات آن نیز از کم اهمیت تا خسارات زیاد طبقه­بندی می­شود.

1-3)روانگرایی جریانی

این حالت روانگرایی که مهمترین اثرات را میان کلیه پدیده­های مربوط به روانگرایی بهمراه دارد، در اثر افزایش تنش برشی استاتیکی در برابر مقاومت برشی خاک و تنها در خاکهای سست، با مقاومت پسماند پایین  رخ می­دهد[3]. گسیختگی ناشی از روانگرایی جریانی، معمولاً با سرعت گسترش بالا و فواصل طولانی که مصالح روان شده اغلب حرکت می­نمایند مشخص می­گردد. بعنوان مثال در شکل(1-1)، مدفون شدن یک روستا پس از رخداد این نوع روانگرایی را مشاهده می نمایید.

شکل (1-1): روستای Yungay (الف)، قبل و (ب)، بعد ازمدفون شدن زیر زمین لغزه ناشی از زلزله عظیم Peruvian (1970)[2].

1-4)تحرک سیکلی

تحرک سیکلی بر عکس روانگرایی جریانی، زمانی رخ می­دهد که تنش برشی استاتیکی، کمتر از مقاومت خاک روان شده باشد و تحت اثر یک تحریک زلزله، در یک لحظه بر اثر افزایش فشار آب حفره­ای از مقاومت خاک تجاوز ­نماید. این تغییر شکلها در حین رخداد زلزله هم در اثر تنشهای سیکلی و هم در اثر تنشهای استاتیکی ایجاد شده و شامل دو حالت مجزای، انتشار جانبی[4] و روانگرایی سطحی[5] می­باشد.

1-4-1) انتشار جانبی

این تغییر شکلها در زمینهای با شیب ملایم و یا در سطوح بدون اتکای جانبی، مثل دیواره­های ساحلی رودخانه­ها و یا در نواحی ساحلی دریاها رخ می­دهد. حالت فوق علاوه بر خاکهای ماسه­ای سست می­تواند در خاکهای ماسه­ای متراکم نیز رخ دهد[3]. تغییر شکلهای رخداده می- توانند باعث آسیب­رسانی به سازه­های حیاتی و بخشهای مهم گردند. در اشکال( 1-2 و 1-3) آسیبهای وارده بر یک پل و خط لوله­ی مدفون را مشاهده می­نمایید.

شکل (1-2): پل Million Dollar بعد از زلزله آلاسکا (1964)]4[.

شکل (1-3): آسیب های وارد بر خط لوله ناشی از انتشار جانبی خاک]5[.

1-4-2) روانگرایی سطحی

گسیختگی های مربوط به این روانگرایی در اثر جریان رو به بالای آب که به هنگام استهلاک اضافه فشار منفذی در حین زلزله بوجود می­آید رخ می­دهند و برای رسیدن به تعادل هیدرولیکی، این گسیختگی ممکن است پس از اتمام لرزشهای زمین رخ دهد. از نشانه­های این نوع روانگرایی می­توان انحراف مفرط از حالت قائم را نام برد (شکل1- 4 ).

شکل (1-4): انحراف مفرط از حالت قائم پل ریلی Rio Bananito در زلزله کاستاریکا (1991)]4[.

1-5)روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی

   روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی، با توجه به نحوه عملکرد به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:

1.روش های جلوگیری از رخداد روانگرایی (روش های جلوگیری از افزایش فشار آب حفره ای).

2. روش های کاهش خسارت وارده در رخداد روانگرایی ناشی از زلزله(روش های استهلاک اضافه فشار آب حفره ای).

 با توجه به اینکه برخی از روش های اصلاح خاک تا حدودی هر دو هدف فوق را بر آورده می سازند، لذا طبقه بندی مذکور در تمامی موارد صحیح نبوده و تا حدود زیادی ساده سازی شده است.

 1-5-1) شرح عمومی روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی

      جلوگیری از رخداد روانگرایی با افزایش مقاومت سیکلی زهکشی شده، همچنین با افزایش مقاومت در برابر تغییر فرم یا با استهلاک اضافه فشار آب منفذی قابل دستیابی می باشد. مقاومت در برابر روانگرایی را می توان  با فاکتور های ذیل افزایش داد که در ادامه به شرح آنها می پردازیم :

1. دانسیته بالا.
2. توزیع دانه بندی مناسب جهت عدم رخداد روانگرایی.
3. پایدار سازی اسکلت ذرات خاک.
4. پائین آوردن درصد اشباع خاک .

    همچنین امکان رخداد پدیده روانگرایی تحت شرایط تنش، تغییر فرم و فشار آب منفذی زائد ذیل تقریبا از  می رود:

5. استهلاک آنی اضافه فشار آب منفذی.
6. جلوگیری از انتشار اضافه فشار آب منفذی از لایه روانگرای احاطه کننده.
7. کاهش نرخ تنش برش بر فشار موثر سر بار با افزایش فشار موثر سر باره.
8. تغییر فرم برشی کمتر زمین در حین رخداد زلزله.

روش های مقاوم سازی خاک در برابر رخداد روانگرایی و اصول آنها را در جدول (1-1) مشاهد می نمائید.

و......

پیش بینی فصلی شاخص استاندارد شده بارش SPI با استفاده از سیستم استنتاج فازی

پایان نامه کارشناسی ارشد

موضوع

پیش بینی فصلی شاخص استاندارد شده بارش SPIبا استفاده از سیستم استنتاج فازی

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 120  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

چکیده. 1

فصل اول:کلیات تحقیق. 2

1-1 مقدمه. 3

1-2 بیان مسئله. 4

1-3 اهمیت و ضرورت انجام تحقیق :. 4

1-4 سوال تحقیق :. 4

1-5 اهداف تحقیق :. 4

1-6 فرضیات تحقیق:. 5

1-6 ساختار پایان نامه:. 6

فصل دوم: پیشینه تحقیق. 8

2-1مقدمه. 9

2-2تاریخچه مختصری از سیستم فازی . 9

2-3 مروری بر تاریخچه استفاده از سیستم استنتاج فازی (FIS) در ادبیات فنی   10

2-4 مروری بر تاریخچه استفاده از شاخص استاندارد شده بارش (SPI) در ادبیات فنی 15.

فصل سوم : روش شناسی تحقیق. 17

3-1 مقدمه. 18

3-2 معیارهای کمی و کیفی ارزیابی بارش و خشکسالی. 18

3-2-1 نمایه شدت خشکسالی پالمر PDSI .. 18

3-2-2 نمایه درصدی از نرمال PN. 19

3-2-3 نمایه دهکها Deciles 19

3-2-4 نمایه استاندارد شده بارش SPI 19

3-2-5 نمایه رطوبت محصول CMI 19

3-2-6 شاخص خشکسالی احیایی RDI 20

3-2-7 نمایه بارش موثر ERI 20

3-3 نمایه استاندارد شده بارش. 20

3-4 بررسی ارتباط آماری تغییرات متغییرهای جوی و SPI 28

3-5 تئوری فازی . 30

3-5-1 مقایسه مجموعه های کلاسیک و فازی . 31

3-5-2 مبانی کلی و ریاضیات منطق فازی. 31

3-5-2-1 تابع عضویت. 31

3-5-2-2 انواع تابع عضویت. 32

3-5-2-3 عملیات ریاضی در مجموعه های فازی. 34

3-5-3 روابط فازی. 35

3-5-4 قواعد فازی IF THEN. 35

3-5-5 روشهای غیر فازی ساز . 36

3-5-5-1 روش های تبدیل یک کمیت فازی به کمیت کلاسیک. 36

3-6 سیستم استنتاج فازی. 38

3-6-1 روش استلزام ممدانی. 38

3-6-2 مراحل ساخت FIS. 39

فصل چهارم : مطالعه موردی. 40

4-1 مقدمه. 41

4-2 معرفی منطقه مورد مطالعه و اطلاعات مورد استفاده. 41

4-2-1 منطقه مورد مطالعه. 41

4-2-2 اطلاعات مورد استفاده . 47

4-3 انتخاب پارامترهای موثر هواشناسی در پیش بینی شاخص SPI 49

4-4 ساختار سیستم FIS و مدلهای ایجاد شده.. 58

4-4-1 تعریف ساختار کلی FIS. 59

4-4-2 مدلهای ساخته شده به تفکیک حوضه های آبریز. 60

4-5 نتایج پیش بینی خشکسالی هواشناسی در منطقه مورد مطالعه. 65

فصل پنجم : جمع بندی و پیشنهادات. 76

5-1 جمع بندی. 77

5-2 پیشنهادات. 78

منابع و مآخذ. 80

منابع فارسی:. 80

منابع لاتین:. 80

پیوست الف . 83

پیوست ب . 90

پیوست ج . 106

فهرست جداول

(جدول 3-1) : مقادیر SPI مختلف و احتمالات تجمعی مرتبط با آن.. 27

(جدول 3-2) : مقادیر SPI و وضعیت اقلیمی متناظر با آن . 27

(جدول 3-3) : (جدول 3-3) نمونه ای از یک سیستم قاعده – بنیاد فازی   36

(جدول 4-1) : تعداد سالهای قرار گیری حوضه های آبریز استان تهران در دسته بندی های SPI از سال
1355 تا 1385. 50

(جدول 4-2) : ارتباط آماری مقادیر SPI حوضه های آبریز با یکدیگر در فاصله زمانی سالهای 1355 تا 1385 به تفکیک سناریو بر اساس ضریب همبستگی  51

(جدول 4-3) : حدود جغرافیایی هر یک از زون های مورد استفاده در تحقیق  54

(جدول 4-4) : َشماره زون های جغرافیایی و ماه هایی که متغیرهای هواشناسی آنها ارتباط آماری قوی تری را با نمایه بارش استاندارد شده نشان داده اند  56

(حدول 4-5) انتخاب موثر ترین پارامتر ورودی و سناریو مربوطه به تفکیک حوضه آبریز…………………………………………… 58

(جدول4-6)- علایم اختصاری بکار رفته شده در خروجی مدلها. 61

(جدول 4-7) مشخصات مدلهای ساخته شده به تفکیک هر حوضه آبریز. 61

(جدول4-8) مشخصات قوانین فازی مورد استفاده در حوضه های مورد مطالعه  64

(جدول 4-9) خلاصه نتایج اماری مدل پیش بینی SPI به تفکیک حوضه آبریز   66

(حدول 4-5) انتخاب موثر ترین پارامتر ورودی و سناریو مربوطه حوضه آبریز کرج و لتیان……………………………………… 71

(جدول 4-11) نتایج مدل پیش بینی SPI در حوضه آبریز سد کرج بر اساس سه کلاس اقلیمی ……………………………………….. 67

(جدول 4-12)نتایج مدل پیش بینی SPI در حوضه آبریز سد طالقان بر اساس سه کلاس اقلیمی…………………………………….. 67

(جدول 4-13)نتایج مدل پیش بینی SPI در حوضه آبریز سد ماملو بر اساس سه کلاس اقلیمی………………………………………… 67

(جدول 4-14)نتایج مدل پیش بینی SPI در حوضه آبریز سد لتیان بر اساس سه کلاس اقلیمی………………………………………… 67

(جدول 4-15)نتایج مدل پیش بینی SPI در حوضه سد لار بر اساس سه کلاس اقلیمی……………………………………………… 67

فهرست شکل ها

(شکل3-1): توزیع گاما با مقادیر پارامتری 2= و 1=….. 22

(شکل 3-2): مقایسه احتمال تجمعی و شاخص SPI در فورت کالینز کلورادو 23

(شکل 3-3): توزیع نرمال SPI با میانگین صفر و واریانس صفر.. 25

(شکل 3-4): سری زمانی مقادیر SPI براساس مجموع بارش سه ماهه (اکتبر، نوامبر و دسامبر) از سال 1922 تا 1998……………………. 26

(شکل 3-5): سری زمانی مقادیر SPI براساس مجموع بارش دوازده ماهه از سال 1922 تا 1998…………………………………… 26

(شکل 3-6 ) مقایسه دقت و معنا در دنیا واقعی………….. 30

(شکل 3-7 ) الف- مجموعه کلاسیک ، ب- مجموعه فازی ……… 31

(شکل 3-8) (a) تابع عضویت مثلثی ، (b) تابع عضویت ذوزنقه ای 32

(شکل 3-9) (a) تابع گوسی ساده ، (b) تابع عضویت گوسی ترکیبی 32

(شکل 3-10 ) تابع عضویت زنگوله ای…………………. 33

(شکل 3-11) (a) تابع عضویت نامتقارن ، (b) تابع عضویت تفاضل دو تابع حلقوی، (c) تابع عضویت ضرب دو تابع حلقوی ………………….. 33

(شکل 3-12) (a) تابع عضویتZ، (b) تابع عضویت Pi، (c) تابع عضویت S 34

(شکل 3-13) توابع عضویت اجتماع، اشتراک و متمم فازی…… 35

(شکل 3-14 ) نمایش گرافیکی استلزام ممدانی برای ورودی غیر فازی     39

(شکل 4-1)، موقعیت سدهای استان تهران (سایت اینترنتی شرکت سها می‌آب منطقه ای تهران)……………………………………… 43

(شکل 4-2): منابع رطوبت بارندگی‌های ایران در فصل پاییز (اقتباس از علیجانی،1381)   ………………………………… 45

(شکل 4-3): منابع رطوبت بارندگی‌های ایران در فصل زمستان (اقتباس از علیجانی،1381)…………………………………… 46

(شکل4-4): منابع رطوبت بارندگی‌های ایران در فصل بهار (اقتباس از علیجانی،1381)…………………………………… 46

(شکل 4-5): منابع رطوبت بارندگی‌های ایران در فصل تابستان (اقتباس از علیجانی،1381)…………………………………… 47

(شکل 4-6): موقعیت ایستگاه های باران سنجی مورد استفاده نسبت به چهار حوضه مورد بررسی…………………………………….. 48

(شکل 4-7): برازش تابع توزیع گاما بر روی داده ای بارش فصل بهار حوضه آبریز کرج…………………………………………… 49

(شکل 4-8): برازش تابع توزیع گاما بر روی داده ای بارش فصل بهار حوضه آبریز لتیان…………………………………………. 49

شکل (4-9): گستره محدوده 45 گانه جغرافیایی که اطلاعات جوی در 34 زون آن در تحلیلهای آماری استفاده شده است……………………. 55

(شکل 4-10) مقادیر بیشینه MI پارامتر ارتفاع معادل فشار در سطح 300 میلی بار و SPI حوضه آبریز لتیان برای سناریو زمستان به تفکیک هر زون    56

(شکل4-11) – مقادیر بیشینه MI پارامتر ارتفاع معادل فشار در سطح 300 میلی بار و SPI حوضه آبریز ماملو برای سناریو زمستان به تفکیک هر زون   56

(شکل 4-12) – مقادیر بیشینه MI پارامتر ارتفاع معادل فشار در سطح 300 میلی بار و SPI حوضه آبریز لار برای سناریو زمستان به تفکیک هر زون 57

(شکل 4-13) – مقادیر بیشینه MI پارامتر ارتفاع معادل فشار در سطح 850 میلی بار و SPI حوضه آبریزکرج برای سناریو زمستان+بهار به تفکیک هر زون……………………………………………… 57

(شکل 4-14) – مقادیر بیشینه MI پارامتر ارتفاع معادل فشار در سطح 850 میلی بار و SPI حوضه آبریز طالقان برای سناریو زمستان+بهار به تفکیک هر زون…………………………………………… 57

(شکل4-15)، نمودار گردشی فرآیند استنتاج فازی مورد استفاده 62

(شکل 4-16) توابع عضویت الف) ورودی و ب) خروجی مدل استنتاج فازی حوضه آبریز سد لار ………………………………………… 63

(شکل 4-17) توابع عضویت الف) ورودی و ب) خروجی مدل استنتاج فازی حوضه آبریز سد لتیان………………………………….. 63

(شکل 4-18) توابع عضویت الف) ورودی و ب) خروجی مدل استنتاج فازی حوضه آبریز سد ماملو………………………………….. 63

(شکل 4-19) توابع عضویت الف) ورودی و ب) خروجی مدل استنتاج فازی حوضه آبریز سد طالقان ………………………………… 64

(شکل 4-20) توابع عضویت الف) ورودی و ب) خروجی مدل استنتاج فازی حوضه آبریز سد کرج……………………………………. 64

(شکل 4-21) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دسته اطلاعات آموزش ی برای حوضه آبریز لار برای21 سال………………….. 66

(شکل 4-22) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دردسته اطلاعات صحت سنجی برای حوضه آبریز لار برای10 سال……………….. 66

(شکل 4-23) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دسته اطلاعات آموزش ی برای حوضه آبریز کرج برای21 سال…………………. 67

(شکل 4-24) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دردسته اطلاعات صحت سنجی برای حوضه آبریز کرج برای10 سال………………. 67

(شکل 4-25) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دسته اطلاعات آموزش ی برای حوضه آبریز طالقان برای21 سال………………. 67

(شکل 4-26) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دردسته اطلاعات صحت سنجی برای حوضه آبریز طالقان برای10 سال……………. 68

(شکل 4-27) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دسته اطلاعات آموزش ی برای حوضه آبریز ماملو برای21 سال……………….. 68

(شکل 4-28) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دردسته اطلاعات صحت سنجی برای حوضه آبریز ماملو برای10 سال…………….. 68

(شکل 4-29) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دسته اطلاعات آموزش ی برای حوضه آبریز لتیان برای21 سال……………….. 69

(شکل 4-30) سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی SPI دردسته اطلاعات صحت سنجی برای حوضه آبریز لتیان برای10 سال…………….. 69

(شکل 4-31) نتایج آماری مدل پیش بینی SPI حوضه آبریزسد کرج، الف- مرحله آموزش ، ب- مرحله صحت سنجی……………………….. 69

(شکل 4-32) نتایج آماری مدل پیش بینی SPI حوضه آبریزسد طالقان، الف- مرحله آموزش ، ب- مرحله صحت سنجی……………………….. 70

(شکل 4-33) نتایج آماری مدل پیش بینی SPI حوضه آبریزسد ماملو، الف- مرحله آموزش ، ب- مرحله صحت سنجی……………………….. 70

(شکل 4-34) نتایج آماری مدل پیش بینی SPI حوضه آبریزسد لتیان، الف- مرحله آموزش ، ب- مرحله صحت سنجی……………………….. 70

(شکل 4-35) نتایج آماری مدل پیش بینی SPI حوضه آبریزسد لار، الف- مرحله آموزش ، ب- مرحله صحت سنجی……………………….. 71

(شکل 4-36) نتایج آماری مدل پیش بینی SPI حوضه آبریزسد لتیان با MI کمتر الف- مرحله آموزش ، ب- مرحله صحت سنجی……………… 71

(شکل 4-37) نتایج آماری مدل پیش بینی SPI حوضه آبریزسد کرج با MI کمتر الف- مرحله آموزش ، ب- مرحله صحت سنجی……………… 71

(شکل 4-38)، سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی دو دسته اطلاعات آموزش و صحت سنجی بر اساس کلاس SPI در فاصله سالهای 1355 تا 1385، برای حوضه آبریز لار (مقدار 1 معرف ترسالی، 0 معرف میانه و -1 معرف خشکسالی) 73

(شکل 4-39)، سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی دو دسته اطلاعات آموزش و صحت سنجی بر اساس کلاس SPI در فاصله سالهای 1355 تا 1385، برای حوضه آبریز لتیان (مقدار 1 معرف ترسالی، 0 معرف میانه و -1 معرف خشکسالی) 73

(شکل 4-40)، سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی دو دسته اطلاعات آموزش و صحت سنجی بر اساس کلاس SPI در فاصله سالهای 1355 تا 1385، برای حوضه آبریز ماملو (مقدار 1 معرف ترسالی، 0 معرف میانه و -1 معرف خشکسالی) 73

(شکل 4-41)، سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی دو دسته اطلاعات آموزش و صحت سنجی بر اساس کلاس SPI در فاصله سالهای 1355 تا 1385، برای حوضه آبریز طالقان (مقدار 1 معرف ترسالی، 0 معرف میانه و -1 معرف خشکسالی)    73

(شکل 4-42)، سری زمانی مقادیر مشاهداتی و محاسباتی دو دسته اطلاعات آموزش و صحت سنجی بر اساس کلاس SPI در فاصله سالهای 1355 تا 1385، برای حوضه آبریز کرج (مقدار 1 معرف ترسالی، 0 معرف میانه و -1 معرف خشکسالی) 74

مقدمه

تغییر در الگوی بارش و تغییرات زمانی وتوزیع فصلی بارش تاثیرات اقتصادی واجتماعی زیادی بر کشور ما که عمدتا دارای اقلیم خشک ونیمه خشک است, دارد. مطالعه و بررسی تغییرات آب و هوایی و شناخت رفتار متغیرهای مختلف هواشناسی مثل بارش، دمای هوا و فشار بخصوص در مناطقی که با تنوع آب و هوایی گوناگون و وقوع دوره های خشک و تر شدید مواجه هستند، اهمیت زیادی دارد. بحث پیش بینی متغیرهای مختلف هواشناسی بویژه در کشورهایی که تاحدی با خشکسالی مواجه هستند و یا در آستانه خشکسالی قرار دارند بسیار مهم و حائز اهمیت است. از طرف دیگر در مناطقی که دارای ترسالی های متعدد و شرایط سیلابی نیز هستند این پیش بینی ها مفید و دارای ارزش خاصی خواهد بود. یکی از مهمترین اطلاعات مورد نیاز برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آبی، شناخت رفتار متغیرهای آب و هوایی جهت پیش بینی کوتاه مدت یا دراز مدت متغیرهای هیدرولوژیکی می باشد. در برخی موارد این
پیش بینی ها در باز ه های زمانی کوتاه مدت صورت می گیرد که به نوبه خود برای تصمیم گیری های کوتاه مدت مورد استفاده قرار می گیرند. اما گاهی این پیش بینی ها در بازه های زمانی دراز مدت مانند ماهانه و یا فصلی صورت می گیرند که اهمیت زیادی برای برنامه ریزی های فصلی و سالانه مدیریت منابع آب در بسیاری از حوزه های آبریز کشور که متکی به منابع آب سطحی هستند، دارد.

1-2 بیان مسأله اساسی تحقیق :

یکی از جدی‌ترین چالش‌های پیشرو در دهه اخیر در دسترس بودن منابع آب و تأثیرات اقلیمی بر روند بارش و خشکسالی است. از عمده موانع در تخصیص و اولویت بندی منابع آبی، عدم اطلاع و پیش‌بینی معتبر در زمان مناسب می‌باشد. یکی از پارامترهای معتبر در خصوص تعیین رژیم بارش اندیس استاندارد شده (SPI[1]) بارندگی می‌باشد. مک‌کی[2] و همکاران (1995و 1993) این پارامتر را به منظور تعریف و پایش هواشناختی بارش ارائه دادند.. امروزه مرکز اقلیم کلرادو، مرکز اقلیم منطقه ای غرب ایالات متحده و مرکز ملی مبارزه با خشکسالی ایالات متحده از این اندکس برای پایش شرایط فعلی خشکسالی در ایالات متحده سود می‌برند. این اندکس به تحلیلگر امکان مشخص کردن بی سابقه بودن یک خشکسالی یا یک تر سالی را در مقیاس زمانی مشخص برای هر منطقه ای از زمین که دارای سابقه آمار تاریخی باشد را میدهد. در این تحقیق با استفاده از سیستم های استنتاج فازی، مدل پیش بینی SPI توسعه داده خواهد شد

.

1-3 اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

در زمینه پیش بینی شاخص SPI با استفاده از روشهای مختلف آماری و هوش مصنوعی، تحقیقاتی بسیار کمی در سطح بین المللی انجام شده است. در این زمینه، تاکنون تحقیقی برای استفاده از سیستم استنتاج فازی )FIS[3]( صورت نگرفته است و انتظار می رود نتایج این تحقیق به توسعه مدلی منجر شود که با استفاده از اطلاعات هواشناسی ماهواره ای پیش بینی دوره های کم بارش و پربارش را با استفاده از سیستم استنتاج فازی فراهم نماید.

1-4 سوال تحقیق

آیا امکان استفاده از اطلاعات هواشناسی در محدوده های موثر بر سیستم های باران زای محدوده مورد مطالعه به منظور پیش بینی دوره های کم بارش و پربارش در مقیاس فصلی وجود دارد؟

1- 5 اهداف تحقیق:

یکی از مهم ترین چالش‌هایی که سیستم مدیریت منابع آب کشور در دهه اخیر با آن مواجه بوده است، تعدد و شدت قابل ملاحظه خشکسالی های بوقوع پیوسته بوده است. عدم وجود یک سامانه پیش بینی و هشداررسانی دوره های پربارش و کم بارش، مشکلات مواجهه با این شرایط حدی هیدرولوژیکی را دوچندان نموده است.

افزایش فراوانی و شدت خشکسالی‌ها ناشی از تغییر الگوی بارش وتبخیر وتعرق می‌تواند یکی از پیامد های تغییر آب وهوا بر چرخه سالانه هیدرولوژیکی باشد بطوریکه افزایش دما در زمستان باعث جلو افتادن پدیده ذوب برف و در نتیجه تغییر زمان وقوع رواناب بیشینه در فصل بهار و کاهش رواناب در تابستان شود. بر اساس تحقیقات انجام شده, گرمایش پیش‌آمده، روند افزایشی دارد و بنظر می‌رسد که همراه با تغییرات در وضعیت‌های حدی جوی باشد. از طرف دیگر وقوع خشکسالی‌های شدید در بسیاری از استانهای کشور در سالهای اخیر روند افزایشی داشته است بطوریکه در سالهای اخیر وقوع خشکسالی در مقایسه با گذشته خسارات بیشتری را به تاسیسات زیر بنایی وارد آورده است. افزایش یا کاهش بارش و یا تغییر قابل ملاحظه در رخداد موارد حدی که منجر به بروز سیل یا خشکسالی می‌شود مسلماً می‌تواند تاثیر بسزایی در برنامه‌ریزی‌های کلان کشورها داشته باشد.

این تحقیق گامی است به منظور پیش‌بینی وضعیت کمی بارش در فصول مختلف سال آبی با استفاده از اطلاعات هواشناسی در دامنه مکانی و زمانی محتمل می‌باشد. برای این منظور, امکان استفاده از اطلاعات هواشناسی در محدوده های موثر بر سیستم های باران زای محدوده مورد مطالعه(حوضه های آبریز سدهای استان تهران) به منظور پیش بینی دوره های کم بارش و پربارش در مقیاس فصلی مورد بررسی
قرار می گیرد

1-6 فرضیه‏های تحقیق:

1. شاخص SPI شاخص مناسبی برای دسته بندی دوره های پربارش و کم بارش منطقه مورد مطالعه است.
2. اطلاعات ماهواره ای پارامترهای هواشناسی در منطقه مورد مطالعه با تغییرات SPI ارتباط آماری دارند.
3. مقادیر بارش ایستا فرض شده است
4. شاخص متقابل اطلاعات )MI [4](، ابزار مناسبی برای انتخاب ورودی های مدل پیش بینی ارزیابی می گردد.

1- 7 ساختار پایان نامه :

• فصل اول: (هدف و ساختار پایان نامه)

در این فصل به ذکر مقدمه ای از موضوع مورد بررسی در این پایان نامه پرداخته شده است و هدف کلی از طرح موضوع مشخص گردیده است.

• فصل دوم: ( سابقه تحقیق)

در این فصل از تحقیق کوشش می‌شود سابقه مطالعات انجام شده در زمینه خشکسالی و استفاده از شاخص SPI و بکارگیری سیستم استنتاج فازی در علوم مرتبط با مهندسی آب ارائه گردد.

• فصل سوم: (روش شناسی)

در این فصل معیارهای کمی و کیفی ارزیابی بارش و خشکسالی ارائه شده است. معیارهای کمی خشکسالی عمدتاً براساس پردازش حجم وسیعی از اطلاعات بارش، برف، جریانهای سطحی و غیره تهیه می شوند و به ارائه یک تصویر کلی از فرآیند دینامیک آب در منطقه ای خاص منجر می شوند. این اطلاعات معمولا به صورت گسسته و عددی و در مقیاس های مختلفی ارائه می شوند. بعلاوه اینکه موضوع هر یک از این نمایه ها محدوده خاصی از اطلاعات و چرخه آب را در بر دارد. در ادامه به بررسی ارتباط آماری تغییرات متغیرهای جوی و SPI در محدوده مورد مطالعه و نحوه انتخاب مولفه های مناسب جوی به منظور پیش بینی میزان شاخص استاندارد شده بارش در هر حوضه پرداخته می شود. در ادامه پس از بررسی سابقه تحقیق و ارائه مبانی این روش، به نتایج انتخاب پارامترهای مهم جوی برای هر سناریو اشاره خواهد شد. در انتهای این فصل, شرح مختصری از مبانی روش فازی شامل توابع عضویت، عملگرها، قواعد اگر – آنگاه ، فازی سازی و غیرفازی و روشهای آن ارائه گردید

و......