بخشی از مقاله
خلاصه
تکنولوژی روسازیهای نفوذپذیر یک جنبه مهم در طراحی پایدار است. یکی از ابزارها در طراحی زیرساختهای پایدار، استفاده از سیستمهای روسازی نفوذپذیر جهت کمک به کاهش رواناب حاصل از سیلابها است. سطوح روسازیهای سنتی تقرباًی نفوذناپذیر هستند و مدیریت سیلاب آنها از طریق اتصال به کانالها تامین میگردد. در روسازیهای نفوذپذیر، بهجای کانال کشی در طول سطح روسازی، آب اجازه نفوذ و جریان در سطح روسازی را مییابد و به آرامی به سیستم سفرههای زیرزمینی محلی برگردد.
روسازیهای نفوذپذیر، کاهش رواناب را میسر میکنند و نقش اساسی در کنترل آب در همان محل و اصلاح و از بین بردن آلودگیهای سیلاب دارند. این مقاله روشی را برای تعامل راهحلهای سازهای و هیدرولوژی ارائه میدهد. تحلیل هیدرولوژی مشخص میکند که آیا حجم آب حاصل از بارندگی میتواند ذخیره، و توسط سازه روسازی زهکشی گردد. ظرفیت سازهای روسازیهای نفوذپذیر با استفاده از معادلات طراحی نشریه 234 ایران - اشتو - 1993 تعیین میگردد.
1. مقدمه
مدیریت سیلاب، بخش کلیدی از طراحی زیرساختهای شهری است. اگر به درستی طراحی و ساخته شود، روسازیهای نفوذپذیر میتوانند به نفوذ آب باران در خاک، کاهش گرم شدن شهر، ذخیرهسازی دوباره آبهای زیرزمینی و کاهش سیلابها کمک کنند. سطوح روسازیهای سنتی تقرباًی نفوذناپذیر هستند و با استفاده از اتصال به کانالها، تسهیلات مدیریت سیلاب را فراهم میکنند. این تسهیلات تمایل به دور زدن حوضههای آب طبیعی و رژیمهای تغذیه آبهای زیرزمینی را دارند
روسازیهای نفوذپذیر، روشی متفاوت ارائه میدهند. به جای کانالبندی در طول سطح روسازی، آب اجازه نفوذ مییابد و از میان سطح روسازی جریان مییابد. البته این امکان در مکانهایی فراهم میگردد که آب بتواند ذخیره گردد و به آرامی به داخل سیستم آبهای زیرزمینی بازگردد. فواید این روش ثبت گشته 4]،3،[2، و کاربرد آنها توسط طراحان از طرف مدیران سازمانهای محیط زیستی و انرژی در کشورهای پیشرفته تشویق میگردد. نمونهای از روسازی بتونی بلوکی نفوذپذیر در شکل 1 نشان داده شده است. روسازیهای نفوذپذیر، یک انتخاب خوب برای مسیرهای تفریحی، پیادهروها، نواحی پارکینگ و راههایی با حجم ترافیک پایین جهت کمک به مدیریت سیلاب است. مزایای روسازیهای نفوذپذیر عبارتند از:
· تراوش آب در خاک، افزایش نفوذ
· کاهش جریانهای سیلابی با بیشترین حجم
· کاهش میزان آلودگی سیلاب
· کاهش فرسایشهای پاییندستی
شکل -1 روسازی بتونی بلوکی نفوذپذیر
به دلیل نفوذپذیر ساختن روسازی، ضروری است که برخی از مشخصات مقاومت مصالح با دانهبندی متراکم که برای روسازیهای مرسوم استفاده میگردد، مورد استفاده قرار نگیرد. در نتیجه، روسازیهای نفوذپذیرمعمولاً برای مسیرهایی با حجم ترافیک پایین و با محورهای سنگین محدود شده، طراحی میشود. بارهای وسایلنقلیه سنگین به صورت تعداد بارهای محور تکی معادل - ESALs - بیان میگردد .[5] حد بالای محدودیت برای ESALs در دامنه 000،500 تا 00،000،1 در طول عمر طراحی روسازی است.
3. ملاحظات اقتصادی
هزینه یک مقطع روسازی نفوذپذیرمعمولاً بالاتر از هزینه یک روسازی مرسوم است. این در درجه اول به این واقعیت برمیگردد که روسازی نفوذپذیر برای اجازه دادن به ذخیرهسازی مناسب آب و فراهم کردن ظرفیت سازهای مناسب، ضخامت بیشتری دارد. با این وجود، مقایسه هزینه کل سیستم روسازی نفوذپذیر با هزینه یک روسازی مرسوم، تفاوت هزینهای قابل قبولی را نشان میدهد. این تفاوت هزینهای زمانی منطقی جلوه میکند که کاهش یا حذف کانالهای زهکشی، لولهگذاری زیرزمینی، و حوضچههای مدیریت سیلاب مورد نیاز برای روسازیهای مرسوم را در نظر بگیریم. همچنین مزایای دیگری همچون کاهش فرسایش پاییندست، کاهش میزان آلودگیها، تاثیر کمتر زیرساختهای مدیریت سیلاب موجود، و غیره وجود دارد.
4. پروسههای طراحی
پروسه طراحی روسازیهای نفوذپذیر، شامل ملاحظات ظرفیت سازهای و تحلیل هیدرولوژیک است. ملاحظات ظرفیت سازهای این اطمینان را به وجود میآورد که مصالح و ضخامتهای روسازی در برابر بارهای ترافیکی پیشبینی شده مقاومت کافی دارند. تحلیل هیدرولوژی، تعیین میکند که آیا سیستم روسازی میتواند با نفوذ آب برای شرایط طراحی انتخاب شده و رویداد طوفان مطابقت کند. جریان کلی از تحلیل در شکلهای 2 تا 4 آورده شده است.
1 .4 تحلیل سازهای
مرحله طراحی سازهای این روسازیها میتواند براساس نشریه 234 ایران - اشتو [5] - 1993 ویا روش جدید اشتو - اشتو [6] - 2002 باشد و چون اکثر مهندسان و متخصصان راه با این روش طراحیها به طور کامل آشنا میباشند، از توضیح و بسط آنها در این مقاله پرهیز شده است.
2 . 4 تحلیل هیدرولوژیک
تحلیل هیدرولوژیک برای تعیین اینکه چه مقدار آب میتواند توسط سازه روسازی موجود، ذخیره و ترخیص شود، به کار برده میشود.
شکل -2 نمایش شماتیک از پروسههای تحلیل
شکل -3 نمایش شماتیک از تحلیل سازهای
بیلان آب
مقدار آب در سیستم روسازی بعنوان بیلان آب توصیف میشود. حجم آب در سیستم روسازی از رابطه زیر بدست میآید :
پروسه تحلیل از بازههای زمانی کوچک، برای تخمین جریان داخلی آب از بارش مستقیم و حوزه آبریز، استفاده میکند. همچنین، جریان خروجی برحسب رواناب، تغذیه آبهای زیرزمینی، و زهکشی سیلاب در طول هر بازه زمانی محاسبه میگردد. پروسههای ترکیبشده به سطح آب در سیستم روسازی برای برآورد شدن در طول طوفان و حین زهکشی بعد از باران متوقف شده اجازه میدهد.
عدد منحنی
از روش عدد منحنی برای تعیین اینکه در یک رویداد بارندگی چه مقدار آب به داخل زیرسطح جذب خواهد گردید و چه مقدار آب به صورت رواناب سطحی خواهد بود، استفاده میشود. عدد منحنی برای سیستم روسازی بتونی بلوکی نفوذپذیر از رابطه زیر محاسبه میشود :
