بخشی از مقاله
نقش هواشناسی در مدیریت نگهداری راه
چکیده یکی از مهمترین مظاهر تمدن، گسترش شبکه ارتباطات در کشورهای جهان است. هر چه تمدن بشری پیشرفت می کند و تکنیک به خدمت انسان ها در می آید به همان نسبت ارتباط تجمعات انسانی اهمیت می یابد. برای تامین این ارتباط ایجاد شبکه راههای گسترده (راه شوسه)، نگهداری جاده های فعال موجود، تعریض و اصلاح برخی راههای پرتردد از ضروریات اساسی به شمار می رود. بدیهی است که در تمامی این موارد، انسان با مسائل گوناگون و متعدد از جمله با اقلیم هر منطقه مواجه می شود. پدیده های هواشناسی چون دما، باد، انواع ریزش های جوی، یخبندان و مه و ... در مناطق مختلف نقش اساسی در رابطه با انواع حمل و نقل و راهها دارند. دوام جاده های آسفالته، پلها، سیل بندها و بهمنگیرمای احداث شده بر روی جاده ها و از این قبیل امکانات امنیتی و حفاظتی در طول جاده ها ارتباط مستقيم با آمار و داده های هواشناسی دارد. امروزه هواشناسی سهم به سزایی در رابطه با مدیریت نگهداری راه را بعهده دارد، به عنوان مثال احداث ایستگاههای هواشناسی جاده ای در گردنه های برفگیر شمال کشور و یا احداث ایستگاههای خودکار هواشناسی در مناطق کویری توانسته تا حدودی امنیت جاده ها را تضمین نماید که در اصل مقاله به تشریح کامل آن می پردازیم.
کلید واژه ها : هواشناسی، ترابری جاده ای، مدیریت راه، آسفالت و قیر، دما، برف.
مقدمه
هواشناسی نقشی اساسی در رابطه با حمل و نقل زمینی و ناوبری هوایی و دریایی دارد. شناخت عواملی
چون درجه حرارت، سمت و سرعت باد، یخبندان، انواع ریزشهای جوی و ... در مناطق مختلف این امکان را بوجود می آورد که طراحان راهها و بنادر فرودگاهها بتوانند با توجه به محدودیت های منطقه، سلامت حمل و نقل را بهتر تامین نمایند. امروزه هواشناسی در کنار دیگر تخصص های ناوبری سهم بسزایی در رابطه با تسهیلات ترابری به عهده دارد. قابلیت دید ضعیف، سطوح لغزنده و بادهای طوفانی مخاطرات رانندگی را افزایش می دهند. برف، باران یخی و مه نیز شرایط مخاطره آمیز خاصی را بوجود می آورند که مستلزم تجهیزات مکانیکی خوب به منظور آگاهی دادن به برخی رانندگان می باشد. هوایی خوب بخصوص در تعطیلات آخر هفته، تعداد زیادی از رانندگان را به بزرگراهها می کشاند و مسائل و مشکلات ترافیکی و حوادث را افزایش می دهد. البته این بدان مفهوم نیست که مرگ میر های ترافیک صرفا ناشی از هواست. بسیاری از مسائل مربوط به نگهداری و تعمیر خیابان ها و بزرگراهها و جاده ها ناشی از آب و هواست.
تهیه اطلاعات جوی لازم در مورد وضعیت جاده ها برای تسهیل در امر ترابری جاده ها کاهش خسارات احتمالی و نیز آسایش مسافرين امری ضروری می باشداین امر بویژه در فصل سرما در مناطق کوهستانی که جاده های ان برفگیر، بهمن خیز می باشد از اهمیت بیشتری برخوردار است.به دلیل تاثیر شرابط جوی بر تمام اشکال حمل و نقل در اینجا تاثیر بر عناصر را در حمل و نقل هوایی، دریایی و زمینی مورد توجه قرار می دهیم:
هواشناسی هوانوردی
هواشناسی هوانوردی شاخه ای از هواشناسی کاربردی است که اطلاعات خاصی را در رابطه با فعالیت های هواپیمایی ارائه می دهد. بسیاری از عناصر هواشناسی نقش عمده ای را در هوانوردی ایفا می کنند، از جمله مواردی که باید در این زمینه مورد مطالعه قرار گیرند، عبارتند از: قابلیت دید، سقف پرواز، رژیم بادها در سطح و ارتفاع، حدی که با منحنی همدمای صفر درجه مطابقت دارد و شناخت پدیده های خطرناک نظیر: توفان ها، گردبادها، رگبار، یخبندان و ...
نمودار درصد حوادث وسایل نقلیه موتوری در شرایط آب و هوای متفاوت در ۳۰ ایالت آمریکا
هواشناسان به طور دائم در فرودگاهها حضور دارند و پس از دریافت و تجزیه و تحلیل اطلاعات بدست آمده توسط پیش بین های هواشناسی در ایستگاههایی که در مسیر پرواز وجود دارند، نتایج را به خلبانان عرضه می کنند. طی پرواز، جو کامل ترین اثرات را اعمال می کند و عملیات مؤثر و سلامتی حمل و نقل هوایی به پیش بینی دقیق و برنامه ریزی مسیر پرواز بستگی دارد. به طور عموم شرایط پیش بینی جت استریم در تعیین انتخاب سریع ترین و اقتصادی ترین مسیر پرواز دارای مهم ترین نقش است، زیرا باد می تواند در سرعت هوا، مصرف سوخت و برآورد زمان رسیدن به مقصد مؤثر باشد. به طور کلی در بسیاری از کشورها خدمات هواشناسی باعث رشد اقتصادی شده و خدمات زیادی را برای هواپیماهای مسافربری، باری و نظامی ارائه می دهد. علم هوانوردی از آغاز تاکنون بیشترین ارتباط را با علم هواشناسی داشته و در بسیاری از کشورها منجمله ایران تأسیس، توسعه و پیشرفت سازمانهای هواشناسی با توسعه روزافزون خطوط هوایی و لزوم تأمین سلامت پرواز و ایمنی و توجه به جنبه های اقتصادی آن همراه بوده است. نظر به اهمیت علم هواشناسی در امر هوانوردی، یکی از هشت کمیسیون فنی تخصصی (WMO) سازمان جهانی هواشناسی به نام (CAeM) کمیسیون هواشناسی هوانوردی به این امر مهم اختصاص یافته است. یکی از اهداف پنجمین برنامه بلندمدت WMO ارائه خدمات هواشناسی در خصوص تأمین نیازمندیهای هوانوردی جهت ایمنی، صرفه اقتصادی و کارایی ناوبری هوایی می باشد. با وجود اینکه پیشرفت های تکنولوژی، انجام پرواز را تقریباً در تمامی شرایط جوی
امکان پذیر ساخته است، اما هوانوردی هنوز هم حساس ترین صنعت نسبت به آب و هوا در دنیا بشمار می رود و استفاده از اطلاعات هواشناسی جهت اقتصاد و امنیت پرواز ضروری می باشد.
هواشناسی دریایی
در شهرهای ساحلی و بندری علاوه بر حمل و نقل زمینی و هوایی، حمل و نقل آبی و دریایی نیز از جایگاه ویژه ای برخوردار است. خطرات مسافرت دریایی در دوره معاصر کاهش یافته ولی سلامتی حمل و نقل هدف عمده است. کشتی های ساحلی که به طور عمده آمادگی برابری با شرایط آب و
هوایی سخت را ندارند، نیازمند توجه دقیق به پیش بینی بادهای سخت و طوفان ها هستند. در حمل و نقل آبی بعد از باد، قابلیت دید مهمترین عنصر جوی به شمار می آید. مه خطر ویژه بنادر است، بخصوص مه هایی که نزدیک یا واقع در شهرهای بزرگ هستند. در دریای آزاد مه خطر برخورد و تصادف یک کشتی با کشتی دیگر و یا با تخته سنگها و کوههای یخی را افزایش می دهد. فروغ و روشنایی چراغهای دریایی تا اندازه ای به شیوه های اعلام خطر کمک می کنند، اما آژیرهای مه در مه های متراکم اثر و برد بیشتری دارند. آژیرهای الکترونیکی و رادیویی و رادارهای مخصوص ژرفاسنجی اعماق اقیانوسی نیز خطر تصادم، بهم خوردگی و یا به گل نشستن به هنگام مه گرفتگی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داده اند. یخبندان نیز از عوامل مخاطره آمیز در حمل و نقل آبی بشمار می رود، بویژه آنچه که یخ سیاه نامیده می شود. جاری شدن توده های عظیم یخ های قطب شمال در ماههای بهار و رها شدن آنها در آب های بین المللی در امر کشتی رانی مشکلات زیادی را بوجود می آورد، غرق کشتی عظیم تایتانیک " در ۱۴ آوریل ۱۹۱۲ در عرض جغرافیایی ۴۱ درجه و ۴۶ دقیقه شمالی و طول ۵۰ درجه و ۱۴ دقیقه غربی بر اثر یکی از همین کوههای یخ سرگردان بود. برنامه ریزی کشورهای واقع در عرض های بالا در رابطه با کشتی رانی و بنادر و جاده ها و فصول سرد سال و اوایل بهار یکی از بزرگترین مشکلات و گرفتاری های آنهاست. اکرس " اعلام کرده است که مخارج سالانه تشکیلات یخ در آبهای قابل کشتی رانی در کانادا حداقل ۳۰ میلیون دلار است و این مقدار در سالهای سخت به دو برابر می رسد.
دستگاه موج نگار دستگاهی جهت اندازه گیری و جمع آوری اطلاعات در مورد عوامل جوی و دریایی از قبیل سمست و سرعت باد، و در جه حرارت هوا، جریانهای داخلی آب دریا و مشخصات
امواج دریایی است. این سیستم توسط حساسه های مختلف که بر روی گوی شناور در دریا نصب شده اند تغییرات جوی و دریایی را در محل مشخصی از دریا اندازه گیری کرده و در فواصل زمانی تعیین شده آنها را به طریق دیجیتال از طریق فرستنده رادیویی برای ایستگاه ساحلی ارسال می نماید.
هواشناسی جاده ای
از هنگامی که جاده ها بوجود آمدند، هوا بر آنها تاثیرگذاشته است. ساخت، نگهداری، مراقبت،
تعمیر و عملیات جاده ها مواردی هستند که دستخوش حوادث اقلیمی می شوند. سطوح برخی از جاده ها نمی توانند تغییرات سطح دماهای مطلق تابستانی را تحمل کنند، زیرا این تغییرات باعث انبساط و انقباض زیاد می شوند و نهایتاً جاده ترک خورده و موج دار و فرسوده می شوند. هزینه تعمیر چنین جاده هایی مانند جاده های ناهموار افزایش می یابد، البته اگر از این جاده ها به طور همیشگی مراقبت کنند در فصول بارانی قابل تردد می شوند. سطوح لغزنده دقت در رانندگی را از بین می برند و وزش بادهای بسیار شدید ممکن است اتومبیل ها را به بیرون از جاده ها منحرف کنند. از سوی دیگر هوای خوب عبور و مرور را افزایش می دهد و باعث ترافیک فشرده و ازدیاد تصادفات می شود. هنگامیکه دمای هوا به ۲۷ درجه سانتی گراد می رسد. بسیاری از جاده های خاکی نرم می گردند و با توجه به افزایش درجه حرارت مشکلات بسیاری به بار می آید. داشتن درجات هوا در موقع ساخت جاده ها و بخصوص آسفالت و پوشش آن اهمیت خاصی دارد و این موضوع با درجه آسفالت ریخته شده محاسبه شده و با سردی و گرمی هوا بایستی درجه آسفالت مورد استفاده را تغییر داد. آب باران و برف از رو در جسم راه نشست می کند. کم و زیاد شدن این آب در فصول مختلف و بارندگی های متفاوت، حالت زمین خرده سنگی را پی در پی تغییر می دهد. ضخامت لایه ای که آب در آن نشست می کند به جنس زمین و توپری آن مربوط است. هر اندازه هم که لایه روئی راه قشر قابل نفوذ آن کم باشد، باز هم آب باران و برف قابل نفوذ بوده و باعث خرابی آن می شود. علی هذا حتی الامکان
بایستی از نفوذ آب باران و برف به جاده جلوگیری نموده و همواره آنها را خشک نگه داشت. آب برف و باران در زمین خرده سنگی فرو می رود و باعث کاهش تاب برشی زمین و یا ورم نمودن آن و سرانجام صدمه به جاده می گردد. باران قابلیت دید را کم نموده و ترافیک و تردد را کند و خطرآفرین می کند. وانگهی باران با CO2 موجود در هوا بالاخص در شهرهای بزرگ ترکیب شده و موجب انحلال و خورندگی و پوسیدگی فلزات (ریلهای راه آهن) و ابزار فلزی و ماشین آلات می شود. در مناطق گرم و خشک باران اکثراً به صورت درشت دانه و شدید بوده و اولین اثر منفی آن ایجاد سیلهای خانمان برانداز است. تاکنون به تاثیر آب و هوا در پیاده روها کمتر اشاره شده است. گاهی بر اثر بارش سنگین جوی ها طغیان می نمایند و پیاده روها را کاملاً غرق در آب می کنند. این وضعیت در خیابان ها نیز دیده می شود. هنگامی که در یک ناحیه برف می بارد معمولاً پیاده روها اغلب کاملاً لغزنده می شوند، مگر اینکه برف را به سرعت به جای دیگر انتقال دهند. موقعی که با افزایش دما برفها آب می شوند گاهی خیابان ها و پیاده روها مملو از گل می گردند که علت اصلی آن ساخت و طراحی نامناسب است. در تابستان درخشندگی زیاد ناشی از روشنی خیره کننده پیاده روهای سفیدرنگ چنان است که فيزيولوژی انسانی قادر به مقاومت در برابر آن نیست. استفاده از پیاده روهای سبز و صورتی این مساله را کاهش می دهد. این موضوع در ذوب برفها در فصول زمستان نیز مؤثر است. با گرم شدن نسبی هوا در اوایل بهار خطر ریزش بهمن های سنگین و خطرناک از این جاده ها می توان در کشور خودمان از راه هراز نام برد که همه ساله با ریزش بهمن باعث راه بندان ها و احیاناً خسارات مالی و جانی زیاد می گردد. برف و یخ جاده ها با ماشین های برف روب، گرم کردن جاده و استفاده از روش های مکانیکی و مواد شیمیایی و سایشی جا به جا می شوند و از بین می روند. گرم کردن جاده بسیار پرهزینه است و منحصر به محل های پرترافیک نواحی شهری می شود. در کشورهای پیشرفته خدمات هواشناسی بوسیله مراکز ترافیک جاده ها انجام می گیرد و اطلاعات مهم دو بار در روز کنار شاهراهها، بر روی صفحات بزرگ تلویزیونی ارائه می شوند. این اطلاعات بیشتر مربوط به خطرهای لغزندگی جاده ها، یخچه (شبنم منجمد) باد و مه می باشند و با همکاری و کمک مسئولان خدمات شاهراهها و بیمه جاده ها آماده می شوند. در جاده های مجاور کارخانجات و مناطق آلوده کننده صنعتی داشتن جهت وزش باد از نظر آلودگی منطقه و کمی دید و نیز امکان بارانهای اسیدی که اثر مستقیم در ریزش سنگها و کوهها و خود جاده دارد، بسیار مهم و قابل ملاحظه می باشد. راسل اشاره می کند که به طور عموم یک باد با سرعت ۱۸ متر بر ثانیه خرابی کمی در عملیات صنعتی دارد ولی اگر بین ۱۸ الی ۲۷ متر بر ثانیه سرعت داشته باشد در عملیات بویژه در
فضاهای باز مشکلات افزایش می یابند. بطور کلی از نظر منطقه بندی باد در ایران، سواحل جنوبی و شرقی ایران به عنوان مناطق پر باد (بیش از ۴ متر در ثانیه) شناخته شده و از طرفی بیشترین سرعت باد در زاهدان (۴/۷ متر در ثانیه) ولی بیشترین انرژی باد در زابل است. روی هم رفته زابل و مرکز دشت لوت با متوسط ۱۵۰ روز، حاشیه دشت لوت با ۵۰ روز، شهرهای کرمان، رفسنجان، زاهدان با ۳۰ روز از مناطق بالنسبه پرباد هستند. از جمله کشورهایی که پیشرفت بسیار زیادی در تکنولوژی راهسازی دارد کشور نروژ است. موقعیت کشور نروژ که در شمال اروپا واقع شده به گونه ای است که حدفاصل بین دو نقطه شمالی و جنوبی آن به ۲۰۰۰ کیلومتر می رسد. جمعیتی حدود ۴/۵ میلیون نفر در این کشور پراکنده شده اند. موقعیت شمالی این کشور تقریباً از ۵۷ تا ۷۱ درجه شمالی می باشد که این امر باعث شده درجه تغییرات آب و هوایی در این کشور بسیار زیاد باشد. وضعیت خاص این کشور باعث شده که کارشناسان راه سازی نروژی دارای تجارب خاصی در زمینه جاده سازی ،تونل سازی چه در روی
خشکی و چه در داخل آب و زیر سطح دریا و نیز پل سازی باشند. به گونه ای که شبکه راههای نروژ دارای ۵۵۰ کیلومتر تونل می باشد که ۲۵ عدد از این تونل ها در زمره یکصد تونل طویل جهان است. از سال ۱۹۷۹ در حدود ده تونل زیر دریایی در نروژ ساخته شده که بیشترین تعداد را در بین کشورهای جهان دارا است. کارشناسان این کشور همچنین دارای قابلیت هایی در زمینه طراحی، ساخت و نگهداری جاده ها تحت شرایط بد آب و هوایی بسیار سخت می باشند.
نقش عوامل اقلیمی در روسازی راهها: عوامل اقلیمی تائیربسزایی روی عملکرد روسازی راهها دارند زیرا اگر آسفالتی با یک قیر مشخص در منطقه ای سردسیر قرار گیرد این آسفالت به علت سخت شدن قیر در آن منطقه در معرض ترک خوردگی قرار می گیرد. در صورتیکه همین آسفالت در منطقه ای گرمسیر اجرا شود، پدیده هایی نظیر تغییر شکل، موجی شدن و خط افتادگی چرخ پیامد آن خواهد بود. لذا وضعیت آب و هوایی کشور از نظر چگونگی عملکرد روسازی مورد بررسی قرار گرفته و نهایتاً کشور به ۹ منطقه آب و هوایی تقسیم گردید. در این تقسیم بندی دو پارامتر اساسی: ۱- درجه حرارت ۲- رطوبت به عنوان پارامترهای اصلی مؤثر در رفتار روسازی انتخاب و برای هر پارامتر از درجه بندی کم تا زیاد به صورت زیر پهنه بندی انجام شد.
۱- از نظر حرارتی ایران به سه بخش گرم (A)، معتدل (B)، سرد C
-2 از نظر رطوبت به سه بخش خشک (ا)، نیمه مرطوب (ا ا) و مرطوب (ا ا ا) تفکیک شده است.
