تخليه عرضي

شاخص ۸۲۱٫۱ – مقدمه :
تخليه عرضي شامل انتقال جريان آب سطحي و نهر در عرض يك بزرگراه مي باشد . اين امر توسط فراهم كردن يك نهر سرپوشيده بايك پل براي انتقال جريان از يك طرف جاده به طرف ديگر يا عبور از نوع ديگري از مانع جريان انجام مي شود . علاوه بر عمل هيدروليك يك نهر سرپوشيده بايد بارهاي سازه و ترافيك بزرگراه و زميني را منتقل نمايد . طراحي نهر سرپوشيده ، شامل طراحي هيدروليك و سازه هر دو مي باشد . اين بخش از راهنما به بررسي طرح هيدروليك نهرهاي سرپوشيده مي

پردازد . طدح هاي هيدروليك و سازه هر دو بايد با مهندسي خوب و اقتصاد سازگار باشد . يك فهرست اقلام موارد طراحي تخليه خوب و عوامل اقتصادي مورد نظر در شاخص ۸۰۱٫۴ در نظر گرفته مي شوند . اطلاعات درباره مقررات نيازمنديهاي استحكام ، ارتقاع سفره هاي سيري Fill Table رو ساير خصوصيات فيزيكي شكلهاي نهر سـرپـوشيده ديگر و موارد ممـكن اسـت در فصـل ۸۵۰، استـانداردهاي فيزيكي يافت شود .

اطلاعات كامل تر در خصوص قوانين هيدروليك و روش هاي مهندسي طراحي نهر سر پوشيده ممكن است در سري طراحي هيدروليك شماره ۵ ، ‏” طراحي هيدروليك نهرهاي سرپوشيدة بزرگراه ” يافت شود . ويژگيهاي اصلي طرح نهر سرپوشيده و يك بازنگري خوب از موضوع در خطوط راهنمايي زهكشي بزرگراه AASIITO بحث شوند . سازه هاي با اندازة ۶٫۱ متر در امتداد خط مركزي جاده بصورت پل ها طبقه بندي مي شوند و يك شمارة پل تخصيص داده شده و توسط بخش سازه ها نگهداري و بازرسي مي گردد . با اين حال بعضي سازه هاي طبقه بندي شده به صورت پل ها به صورت هيدروليك طراحي مي گردند و از لحاظ سازه بصورت نهرهاي سرپوشيده مي باشند .

بعضي مثالها عبارت اند از نهرهاي سرپوشيدة جعبة چند مانعي و نهرهاي سرپوشيدة قوس مانند مي باشد . نهرهاي سرپوشيده ، همانطور كه از پل ها متمايز ميشوند ، معمولاً با خاكريزي پوشيده مي شوند و داراي مادة ساختماني در اطراف كل محيط مرئي هستند ، اگر چه بعضي ها بر روي

جا پاهاي Footingsپهن با بستر نهر پشتيباني ميشوند كه به صورت كف نهر سرپوشيده عمل مي نمايد . پل ها براي بهره گيري از مزيت غرقه شدن تحت جريانهاي سيلاب طراحي مي گردند . در بسياري از محلها ، يك پل يا يك نهرسرپوشيده هر دو نيازهاي ساختماني و هيدروليكي عبور از نهر را ارضاء خواهند كرد . انتخاب سازه در اين محلها بايد بر پاية هزينه هاي ساخت و نگهداري ،

احتمال خطر فروريزش failare ، احتمال خطر آسيب به اموال ، ايمني ترافيك و ملاحظات محيط زيست و زيبايي شناسي باشد . نهر هاي سرپوشيده معمولاً سازه هايي كوچك هستند اما براي زهكشي كافي و يكپارچگي تأسيسات بزرگراه داراي اهميت زيادي مي باشند . اگر چه هزينة نهرهاي سرپوشيدة مجزا نسبتاً كم است، هزينة انباشتة ساختمان نهر سرپوشيده يك بخش ضروري از هزينة كل ساختمان بزرگراه را ايجاد مي نمايد . بطور مشابه هزينة فقط مشابه ويژگيهاي زهكشي بزرگراه ضروري است و نگهداري نهر سرپوشيده يك بخش بزرگي از اين هزينه ها است . سرويس بهبود يافته براي مردم و يك كاهش در هزينة كل ساخت بزرگراه و نگهداري ميتواند توسط انتخاب درست معيارهاي طراحي و توجه دقيق به طراحي هيدروليك هر نهر سرپوشيده بدست مي آيد .

 

۸۲۱٫۲ – ملاحظات طراحي : قبل از اينكه طراحي هيدروليك يك نهر سرپوشيده يا پل بتواند آغاز شود ، تخلية طراحي ، مقدار (Q ) آب بر حسب مترمكعب در ثانيه ، كه در تاسيسات ممكن است براي انتقال پيش بيني شود بايد برآورد گردد . مهمترين مرحله عبارت اند از ايجاد طغيان و يا تعداد دفعات سيلاب براي محل خاص و شرايط رايج مي باشد ، به فصل ۸۱۰ آب شناسي ( هيدرولوژي

 و به ويژه موضوعات ۸۱۸ و ۸۱۹ براي اطلاعات مفيد دربارة روش هاي تحليل هيدروليك و ملاحظات مراجعه فرماييد . هنگامي كه روش هاي تجربي براي بر آورد كردن نرخ اوج تخليه ، Q طراحي ، براي نهرهاي سرپوشيدة مهم استفاده مي شوند ، توصيه مي شود كه حداقل دو روش امتحان گردد . با مقايسة نتايج برآورد تخلية قابل اطمينان تر براي حوزة تخليه ممكن است بدست آيد . اين امر براي حوزهاي رود بزرگتر ، مهمتر مي باشد .

۸۲۱٫۳ – انتخاب طغيان طراحي : همانگونه كه در شاخص ۸۱۸٫۲ بحث گرديد، دو روش براي انتخاب فركانس سيلاب طراحي ، در طراحي پل ها و نهرهاي سرپوشيده وجود دارند . آنها عبارتند از :
طبق خط مشي ـ استفاده از يك فاصله وقوع مجدد از پيش تعيين شده .

طبق تحليل ـ استفاده از فاصلة وقوع مجدد كه مقرون به صرفه ترين برده و بهترين انطباق را با شرايط محل خاص و خطرات احتمالي مربوطه دارد . اگر چه هر كدام از اين راهها ممكن است مستقل از ديگري بكار برده شود ، در عمل هر دو راه در نظر گرفته مي شوند و بطور مرتبط براي انتخاب فركانس سيلاب براي طراحي هيدروليك بكار مي روند . براي نهرهاي سرپوشيده و پل هاي كوچك ، قوانين كلي زير براي در نظر گرفتن در فرآيند براي انتخاب نهاييِ سيلابِ طراحي بكار ببريد .

۱)پل ها ـ قانون اصلي براي طراحي هيدروليك پل ها آن است كه آنها بايد ۲% از طغيان احتمالي را عبور دهند (سال ـ ۵۰) . فاصله درز عمودي بين پايين ترين عضو سازه و ارتفاع سطح آب از طغيان طراحي ، براي عبور ۱% از طغيان احتمالي بايد فراهم گردد . شش دهم متر از بورد آزاد Free board اغلب براي طراحي هاي پل مقدماتي فرض مي شود . تاثيرات بار بستر Bed load و نخاله Debris بايد در طراحي راه آب ( آبراه ) پل در نظر گرفته شود .
۲) نهرهاي سرپوشيده ـ دو طرح مقدماتي وجود دارد كه بايد د رنظر گرفته شود : يك طغيان احتمالـي ۱۰% ( سال ـ ۱۰ ) بدون افزايش ارتفاع سرچشمه به بالاتر از بخش فوقانـي ورودي نهـر سـرپوشيـده و ، يك طغيان احتمالي ۱% ( سال ـ ۱۰۰ ) بدون سرچشمه هايي كه بالاتر از ارتفاعي مي رسند كه باعث عمق هاي مرداب قابل اعتراض يا سرعتهاي خروجي مي شود . طراح بايد از آگاهي در بكارگيري معيارهاي فوق استفاده نمايد . طغيان هاي طراحي انتخاب شده بر اين اساس ممكن است براي محل هايي شرايط پروژة خاص ، مناسبترين مورد نباشد . هزينة ايجاد تاسيسات براي عبور از تخليه هاي اوج كه توسط اين معيارها پيشنهاد ميشود لازم است در مقابل خسارت بالقوه به بزرگراه و اموال مجاور در جهت جريان و مخالف جريان نهر متعادل تراز شود . انتخاب يك طغيان طراحي با يك تخلية‌ بيشتر يا كمتر ممكن است توسط تحليل اقتصادي توجيه شده و مجاز گردد . يك طغيان طرح بادهاي بيشتر از يك احتمال ۴% از تجاوز از مقدار مجاز (سال ـ ۲۵) نبايد براي طرح هيدروليك نهرهاي سرپوشيده در زير آزاد راه ها و ساير بزرگراههاي با اهميت استفاده گردد . از طرف ديگر ، در جايي كه اطلاعات پيش بيني كننده محدود باشد ، يا در جايي كه خطرات احتمالي همراه با خرابي تاسيسات زهكشي زياد باشند ، بزرگترين طغيان يا حادثة بزرگ ديگر بايد توسط طراح ارزيابي شود . هنگامي كه مجراها يا تاسيسات زهكشي تحت قضاوت موسسات كنترل طغيان محلي يا هيئت هاي مهندسان د رنظر گرفته ميشوند ، طغيان طرح بايد از طريق مذاكراتِ با موسسات مربوطه تعيين شود .

۸۲۱٫۴ – (Head water ) سرچشمه و Tail water :
1) Head Water : اصطلاح Head Water به عمق سطح آب بر ضد جريان گفته مي شود كه از اطاق برگرداننده Invert مدخل ورودي نهر سرپوشيده ، اندازه گيري ميشود . هر نوع نهر سرپوشيده اي كه جريان رود ( نهر ) طبيعي را تحت فشار قرار دهد باعث يك افزايش در سطح آب بر ضد جريان ميشود . بهره برداري از تمام Head (سر) موجود همواره اقتصادي يا عملي نيست ، اين امر براي وضعيت هايي بكار مي رود كه نخاله بايد از داخل نهر سرپوشيده عبور نمايد ، در جايي كه حوضچة سرچشمه نيتواند تحمل گردد ، يا جايي كه شيب طبيعي تند است و سرعتهاي

خروجي زياد مرد اعتراض ميباشند . Head (سر) موجود ممكن است توسط ارتفاع Fill محدود شود ، به تاسيسات بزرگراه آسيب برساند يا باعث انباشتگي آب بر روي اموال در جهت ضد جريان (Upstream) گردد . مقدار انباشتگي (Ponding) آب بايد براي تمام اعمال مورد نظر ، در نظر گرفته شود كه شامل توسعة پروژه ، نگهداري و حقِ عبور ( حقِ شارع ) مي باشد . استفادة كامل از Head (سر) موجود ممكن است باعث توسعة بعضي مسائل مرتبط با گرداب شود و همچنين سرعتهاي قابل اعتراض را توسعه دهد و منجر به ساييدگي خود نهرِ سرپوشيده يا فرسايش در جهت موافق (Down stream ) جريان گردد . در اكثر موارد ، مشروط بر اينكه نهر سرپوشيده بطور قابل ملاحظه اي باعث تغيير در سرعت هاي خروجي نميگردد .
۲) Tail Water : اين اصطلاح به آب واقع در جهت موافقِ از يك سازه گفته ميشود . عمق يا ارتفاع آن وابسته به توپوگرافيِ موافق جريان و ساير تاثيرات است. Tail Water ميتواند خروجي نهرِ سرپوشيده را غرقه Submerge سازد .

۸۲۱٫۵ – تاثيرات جذر و مد و باد : در جايي كه ارتفاع Tail Water توسط جذر و مدها كنترل ميشود ، بررسي هاي ويژه اي براي تعيين مرحلة TailWater سازگار با تعداد دفعات طوفان طراحي شده از تأسيسات لازم است . تاثيرات باد و تخليه هاي طغيان بايد همراه با مراحل جذر و مد پيش بيني شده در نظر گرفته شود . در صورت ضرورت ، حفاظت جريان پشتي(Back Flow) بايد به شكلِ دروازه هاي (Gates) آويخته (Flap) فراهم گردد . به شاخص هاي ۸۳۸٫۳ و ۸۳۸٫۵ براي بحث بعدي دربارة اين موضوع ، مراجعه فرمائيد .

موضوع ۸۲۲ – كنترل نخاله ( زباله و آشغال )
مقدمه ۸۲۲٫۱ : نخاله (زباله) اگر اجازه يابد تا در داخل يك نهر سرپوشيده يا در مدخل آن انباشته گردد مي تواند تاثيرات معكوس و سؤ را بر عملكردِ هيدروليك تاسيسات بگذارد . آسيب به جاده و به اموال در جهت ضد جريان ممكن است از زباله ناشي شود كه از جريان وارد شونده به نهر سرپوشيده جلوگيري مي نمايد . هماهنگي با نيروهاي نگهداري ناحيه (حوزه) مي تواند به تعيين هويت نواحي داراي پتانسيل زبالة بالا و اعمال مقدرات براي پاكيزه و بر طرف كردنِ زباله در جايي كه ضروري باشد ، كمك نمايد . استفاده از هر وسيله اي كه بتواند زباله را گير بياندازد بايد بطور كامل

آزمايش گردد قبل از اينكه از آن استفاده شود . علاوه بر مشكل عمده تر و رايجترِ انباشتگي زباله درمدخلِ وروديِ نهر سرپوشيده ، استفاده از شبكه هاي ايمني يا ساير متعلقات نيز مي تواند منجر به انباشتگيِ زباله در داخل نهر سرپوشيده در انتهايِ خروجي گردد . ارزيابي اين احتمال و عمل جلوگيري مناسب ، بايد صورت گيرد اگر چنين علاج نهايي اي پيشنهاد شود .

۸۲۲٫۲ – روشهاي كنترل زباله – دو روش براي حمل زباله وجود دارد :
۱) عبور كردن از داخل نهر سرپوشيده : اگر از لحاظ اقتصادي توجيه داشته باشد، نهرهاي سرپوشيده بايد براي عبور زباله طراحي شوند ، نهرهاي سرپوشيده اي كه زباله را عبور مي دهند اغلب داراي هزينة ساخت بالاتري هستند . از طرف ديگر ، جلوگيري از ورود زباله ها در جهت ضد جريان به كمك يك سازة كنترل زباله اغلب شامل هزينه نگهداري ضروري است و بر روي عبور ماهي مي تواند تاثير بگذارد . يك مقايسة اقتصادي كه شامل ارزيابي هزينه هاي نگهداري بلند مدت است بايد براي تعيين معقول ترين و مقرون به صرفه ترين روش انتقال انجام شود .

۲) جدا سازي : اگر عبور زباله اقتصادي نباشد ، بايد در جهت ضد جريان از مدخل ورودي توسط يك ساختار (سازه) كنترل زباله يا استفاده از يك آبگير زباله (Debris basin) بدست آيـد هنـگامي كه تاسيـسـات در مجـاورت پرّه هاي رسوبي (Alluvial fans ) واقع باشد .