احداث سازه آبخیزداری لاستیکی با استفاده از لاستیک فرسوده خودرو

شرح تجربه:

روش های سازه ای مدیریت سیلاب شامل مجموعه ای از مدیریت سیل که شامل نقش سازه ای و بهره وری از آن است که با هدف رفع یا کاهش اثر تخریبی سیل، ذخیره آب، تغذیه آبخوان، انحراف جریان سیلاب و کنترل رسوب  تا حدی که از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر باشد مورد استفاده قرار می گیرد، در این خصوص در طراحی و ساخت سازه ها مواردی همچون استفاده از مصالح مختلف منطبق با شرایط اقلیمی و مکانی منطقه ، استفاده از مصالح محلی، توجیه اقتصادی، کارایی طرح های آبخیزداری، نوع مصالح بسته به اهداف مورد نظر و پیامد های زیست محیطی مد نظر قرار گیرد. در استان هرمزگان با توجه به دانش بومی غنی آبخیزداری از دیرباز مردم این خطه جنوبی کشور نسبت به اجرای شیوه های مختلف و متنوعی با الگوهای محلی مبادرت نموده اند. سازه های آبخیزداری از نظر نفوذپذیری به دو دسته تراوا و ناتراوا تقسیم بندی می شوند. سازه های ناتروا نقش ذخیره سیلاب و رسوب حاصل از آن در مخزن خود را دارند و سازه های تراوا جهت به تاخیر انداختن جریان سیل و دادن فرصت نفوذ به جریان رواناب حاصل از بارش و تغذیه آبخوان و همچنین به تله اندازی بخش اعظم رسوب حاصل از آن را دارند، سازه طراحی شده با استفاده از لاستیک فرسوده خودرو از نوع تراوا می باشد.

موقعیت جغرافیایی اجرای طرح

با توجه به نو بودن ایده استفاده از سازه لاستیکی در کشور لازم است که نمونه های اولیه ایجاد شده در محل هایی احداث گردد که امکان دسترسی مناسب جهت بازدید اساتید دانشگاه، دانشجویان و علاقه مندان و همچنین امکان محاسبه میزان رواناب، بارندگی، پایش و نحوه اثر سازه مورد بررسی در محل به طور دقیق فراهم باشد. لذا محل اجرای سازه مذکور در ایستگاه آبخیزداری حوزه معرف و زوجی دهگین به مساحت 350 هکتار که یکی از ایستگاه های دوازده گانه شبکه حوزه های معرف و زوجی در کشور می باشد و در آن پارامترهای هواشناسی، هیدرومتری، نفوذپذیری،پوشش گیاهی و پیزومتری مورد اندازه گیری دقیق قرار می گیرد اجرا شده است. ایستگاه معرف و زوجی دهگین در فاصله 140 کیلومتری شمال شرق بندرعباس در حدود جغرافیایی "29  '12  °57  تا  "25  '11  °57  طول شرقی و "6 '46 °27 تا "21  '44  °27 عرض شمالی واقع شده است. 

تبیین مسائل و چالش های پروژه

1- چالش های زیست محیطی، بازیافت و دفع ضایعات لاستیک های فرسوده خودرو

صنعت تایر سازی در کشور دارای قدمتی 50 ساله می باشد و از 10 شرکت تولید کننده تشکیل شده است و دارای ظرفیت تولید 400 هزار تن در سال می باشد، که به دلیل برخی مشکلات میزان ظرفیت واقعی تولید 270 الی 280 هزار تن می باشد و این در صورتی است که نیاز کشور در حدود 340 هزار تن و بیش از 30 میلیون حلقه تایر در سال است. موارد استفاده تایر در جهان بر اساس موارد مصرف:

الف)  تایر های مسافری و خودرو های سبک به میزان 55 درصد

ب) تایر های تجاری مورد استفاده در کامیون ها به میزان 35 درصد

ج) تایرهای تجاری خارج از بزرگراه شامل موارد مصرف در صنایع هوا فضا، ساخت و ساز، معدن، بنادر، کشاورزی و جنگل داری به میزان 10 درصد

با توجه به میزان بالای تولید لاستیک فرسوده خودرو در کشور که حاصل مصرف بیش از 17 میلیون خودرو در کشور از این محصول می باشد و لزوم برنامه ریزی در خصوص حفاظت از محیط زیست در برابر این پدیده و همچنین محدودیت مواد و انرژی در خصوص استفاده بهینه و حفاظت از منابع شیمیایی اهمیت پرداختن به موضوع و ارائه راهکارهایی جهت استفاده بهینه هر چند کوچک دو چندان می شود.

2-  ﺳﯿﺎﺳت های ﺣﺎﮐﻢ در ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ ﺟﺎﻣﻊ ﺣﻮزه ﻫﺎی آﺑﺨﯿﺰ

• ﻃﺮح های ﺳﺎزﮔﺎر ﺑﺎ ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ و ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﺨﺮب زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ در اﺟﺮای ﺳﺎزه .
• ﮐﻢ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﺑﻮدن ﻃﺮح و ﻃﺮاﺣﯽ و اﺟﺮای ﺳﺎده داﺷﺘﻦ ﺑﺮای ﻓﺮاﻫﻢ ﺷﺪن ﺑﺴﺘﺮ ﻫﺎی ﺗﺮوﯾﺠﯽ و ﻣﺸﺎرﮐﺘﯽ آﺑﺨﯿﺰﻧﺸﯿﻨﺎن در اﺟﺮای ﻃﺮح ها
• ﺣﺪاﮐﺜﺮ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺼﺎﻟﺢ ﻣﻮﺟﻮد و دردﺳﺘﺮس ﺑﺮای اﺟﺮای ﺳﺎزه ﻫﺎ و ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﻫﺰﯾﻨﻪ و ﺣﻤﻞ ﻓﺎﺻﻠﻪ .
• تقویت و توسعه آموزش و ترویج منابع طبیعی و آبخیزداری بر مبنای دانش بومی و فناوری نوین و بهره مندی از مشارکت مردم
• توسعه عملیات استحصال و ذخیره نزولات آسمانی در مناطق خشک و نیمه خشک
• ارتقای ضریب مشارکت پذیری مردم در جهت نیل به توسعه پایدار
• ایجاد بستر مناسب برای مدیریت و سامان دهی فعالیت های پژوهشی دانشجویان و مراکز تحقیقاتی حوزه منابع طبیعی و کاربردی شدن این گونه ایده و ظرفیت ها

مراحل و روش اجرا:

طراحی چکدمها در دو مرحله صورت میگیرد:

1. طراحی هیدرولیک: در این مرحله با توجه به دبی پیک آبراهه باید سرریزی متناسب طراحی گردد که به سهولت و ایمن توان گذر دهی جریان پیک را داشته باشد. و در پایاب نیز باید با توجه به شرایط هیدرولیکی جریان و شرایط بستر سازه های مناسب استهلاک انرژی طراحی گردد.
2. طراحی استاتیکی یا سازه ای

در این مرحله با شناخت و آنالیز نیروهای موثر و عمل کننده بر بدنه بند یا  چکدم، باید رفتار سازه را در قبال واژگونی و لغزش مورد بررسی قرار داد و ابعاد سازه را به نحوی انتخاب کرد که در شرایط مورد نظر به لحاظ استاتیکی پایدار و در عین حال به لحاظ اقتصادی نیز معقول باشد. 

در طراحی سازه های احداثی در حوزه مذکور اصول زیر مورد نظر قرار گرفته اند:

• از کلیه نیروهای دینامیک از قبیل باد ، زلزله و نیروهای ناشی از موج و نیز یخبندان صرف نظر میگردد.
• از نیروی غیر فعال خاک پی درپایین دست درجهت ضریب اطمینان چشم پوشی میگردد.
• وزن مخصوص آب برابر یک تن بر متر مکعب فرض میگردد.
• وزن مخصوص مصالح بند برابر 6/2 تن بر مکعب در نظر گرفته میشود.
• وزن مخصوص خشک مواد رسوبی در پشت بند برابر  2/2 تن بر متر مکعب در نظر گرفته میشوند. 
• نیروی زیر فشار به شکل مثلث فشار در وجه تحتانی سازه محاسبه میگردد در صورتیکه سازه بر روی سنگ بستر و یا لایه های غیر قابل نفوذ اجرا گردد میتوان از نیروی زیر فشار صرف نظر کرد.
• سازه در حالت بحرانی که پر از رسوب شده و دبی پیک جریان دارد طراحی میگردد.
• رسوبات پشت بند ، مستغرق در نظر گرفته میشوند.
• مصالح بدنه سازه غیر اشباع و غیر مستغرق لحاظ میگردد.
• دبی پیک 50 و یا 100 ساله زیر حوزه ها بعنوان دبی طرح در نظر گرفته میشوند.
• ضریب اصطکاک بین سازه و پی 7/0 در نظر گرفته میشود.

طراحی سازه ای و کنترل پایداری

جهت کنترل پایداری باید از روش سعی و خطا استفاده نمود. عوامل مجهول در این قسمت عرض بالا و پایین چکدم میباشند که برابر 4/1 و6  متر در نظر گرفته شده و نیروهای وارده بر سازه را در این حالت محاسبه میگردد.

پرش هیدرولیکی در سازه های آبی نقش مهمی در اتلاف و استهلاک انرژی ایفا میکند و انرژی جنبشی جریان آب را به انرژی پتانسیل تبدیل میکند و باعث افزایش ارتفاع  جریان و کاهش سرعت میگردد. جهت جلوگیری از تخریب پایین دست و کنترل پرش هیدرولیکی نیاز به طراحی حوضچه آرامش میباشد . کد تمام شده کف حوضچه باید حداقل 10 سانتیمتر پایین تر از کف طبیعی بسترو تراز باشد. ضخامت لایه پوششی حوضچه آرامش باید حداقل برابر قطر دو لاستیک به ضخامت 40 سانتیمتر و یا بیشتر باشد. ترجیحا ضخامت لایه حوضچه باید 4/0 متر باشد.  

آنکراژهای جانبی حداقل به طول 6/0 متر باید داخل دیواره بستر مهار گردند. در صورتیکه دیواره بستر از مقاوت کافی برخوردار نباشد باید با اجرای بازوی کناری  دستکها را به تکیه گاه مناسب متصل ساخت. همچنین عمق پی حداقل باید برابر 4/0 متر در نظر گرفته و اجرا گردد. در صورتیکه لایه زیرین پی از مصالح سست و کاملا نفوذ پذیر و انعطاف پذیر تشکیل یافته باشد اجرای کلید مهاری (cut-off) الزامی است.

طراحی سازه لاستیکی و اجرای نمونه اولیه کار در عرصه و  برآورد هزینه و مقایسه  اجرای سازه های آبخیزداری به شکل متداول و سازه آبخیزداری احداث شده با استفاده از لاستیک فرسوده خودرو.

برش مقطع عرضی سازه لاستیکی

پلان سازه لاستیکی