1-2-ضرورت حفاظت از مناطق ساحلی.. 6
1-2-1-حفاظت سواحل.. 7
1-2-2-انواع طرحهای حفاظت از سواحل.. 7
1-3- تشریح مناطق ساحلی استان گیلان و منطقه بندی آن.. 8
1-3-1- تحلیل موقعیت استان.. 8
1-3-2-سواحل دریای خزر در استان گیلان.. 11
1-3-3-ویژگیهای اقلیمی استان گیلان (دما-رطوبت-باد). 16
1-3-4-منطقه بندی پیشنهادی جهت بکارگیری در مدل تاپسیس… 21
1-3-5-معرفی اقلیمی مناطق ساحلی استان گیلان.. 22
1-3-5-1-منطقه اول ( آستارا). 22
1-3-5-2-منطقه دوم: تالش(طوالش). 33
1-3-5-3-رضوانشهر. 34
1-3-5-4-بندرانزلی.. 34
1-3-5-5-رشت… 46
1-4-معرفی انواع و تشریح عملکرد موجشکنها.. 67
1-4- موج شکنهای صندوقه ای پوشیده شده با بلوک بتنی مستهلک کننده موج.. 73
1-4-4-طریقه دیگرتقسیم بندی موج شکنها براساس نوع سازه ای.. 73
1-5-معرفی معیارهای موثر در جانمایی موج شکن.. 75
1-6-تشریح معیارهای موثر در جانمایی موج شکن.. 76
1-7-معرفی و تشریح مدل تاپسیس.. 126
فصل دوم : بر تحقیقات انجام شده
بر تحقیقات انجام شده.. 129
بر تحقیقات انجام شده.. 130
فصل سوم : روش تحقیق
روش تحقیق :.. 134
3-1-وزندهی معیارهای موثر در جانمایی موج شکن.. 135
3-2-مقداردهی معیارهای موثردر جانمایی موج شکن در مناطق ساحلی استان گیلان.. 136
3-3-بکارگیری معیارهای جانمایی موج شکن در مدل تاپسیس.. 149
فصل چهارم : نتایج
نتایج:.. 163
فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری
بحث و نتیجه گیری:.. 164
منابع و مآخذ:.. 166
 
فهرست جداول
عنوان                                                                                                             صفحه
 
جدول( 1-1): سهم واحدهای طبیعی تشکیل دهنده استان گیلان.. 9
جدول(1- 1): منطقه بندی مناطق ساحلی دریای خزر در استان گیلان   22
جدول( 1-2 ): جانمایی موج شکن ها.. 75
جدول(1-3): وضعیت مورفودینامیكی ساختارهای رسوبی بستر سواحل جنوبی دریای خزر.. 85
جدول (1-4) وضعیت عوارض مورفودینامیكی در ناحیه بخش خشك ساحل. 86
جدول شماره (1-5): فراوانی زمانی سیستمهای اثر گذار بر سواحل جنوبی دریای خزر.. 104
جدول شماره (1-6): منشأ و فراوانی سامانه های مؤثر بر ترازهای توفانی سواحل جنوبی دریای خزر.. 105
جدول شماره (1-7): ویژگی های عمده تراز توفانی، فراوانی سامان ههای مؤثر و ویژگی های مسیرحركتی در هریک از خوشه ها.. 108
جدول (1-8) : سرعت جریانات دریایی m/m در خزر جنوبی سرعت میانگین و حداکثر جریان آب و جهت آن در شمال انزلی.. 119
جدول 3-1-مقادیروزنی معیارهای موثر در جانمایی موج شکن.. 135
جدول( 3-2): مقدار معیار شیب بستر (ماهیت منفی).. 136
جدول(3-3): مقداری معیار طوفانی بودن دریا (ماهیت منفی).. 136
جدول (3-4): مقدار معیار ارتفاع موج دریا (ماهیت منفی).. 137
جدول (3-5): مقداری معیار جریانهای دریایی (ماهیت منفی).. 137
جدول( 3-6): مقدار معیار شدت باد (ماهیت منفی).. 138
جدول(3- 7): مقدار معیار شرایط پی و جنس خاک بستر دریا (ماهیت مثبت)   138
جدول (3-8): مقدار معیار میزان رسوبات ساحلی (ماهیت منفی).. 139
جدول (3-9) :مقداری معیار دسترسی به مصالح ساختمانی (ماهیت مثبت)   139
جدول( 3-10): مقدار معیار کاربری موج شکن (ماهیت مثبت).. 140
جدول (3-11) : مقدار معیار عوامل اقتصادی و سیاسی (ماهیت مثبت)   140
جدول (3-12): مقدار معیار اثرات زیست محیطی و اکوتوریسم (ماهیت منفی).. 141
جدول( 3-13):مقدار معیار محدوده بندر وتعداد و ابعادو سهولت تردد کشتیها (ماهیت مثبت).. 141
جدول (3-14) : معیار توسعه آتی بندر (ماهیت مثبت).. 142
جدول(3-15): مقدار معیار هزینه تعمیر و نگهداری (ماهیت منفی)   142
جدول(3-15): مقدار معیاراستفاده تفریحی از بنادر و موج شکنها (ماهیت مثبت).. 143
جدول(3-17): مقدار معیار احتمال لایروبی آتی محوطه بندری (ماهیت منفی).. 143
جدول(3-18) : مقدار معیار وجود بندرگاه های مجاور (ماهیت منفی)   144
جدول( 3-19) : مقدار معیار میزان بالاامدگی دریاsetupوپیشروی موج در ساحلrunup (ماهیت منفی).. 144
جدول3(-20) مقدار معیار احتمال پدیده انعکاس در مجاورت موج شکن (ماهیت منفی).. 145
جدول(3-21) : مقدار معیار مدل شکست امواج در ناحیه ساحلی (ماهیت منفی).. 145
جدول (3-22) : مقدار معیار ارضای معیارهای ایین نامه ای طراحی بنادر(نوسان آب در محدوده بندر)(ماهیت منفی).. 146
جدول(3-23) : مقدار معیاراقلیمی(دما) (ماهیت منفی).. 146
جدول(3-24) : مقدارمعیار اقلیمی(رطوبت) (ماهیت منفی).. 147
جدول(3-25) : مقدارمعیار ارتباطات تجاری با همسایگان (ماهیت مثبت)   147
جدول(3-26):مقدارمعیار لرزه خیزی (ماهیت منفی).. 148
 
 
فهرست نمودار
عنوان                                                                                                            صفحه
نمودار( 1-1): میانگین دمای ماهانه در استان گیلان.. 17
نمودار( 1-2): نقشه همدمای استان گیلان ( 2000- 1976 ) (كمانگر،1382).. 17
نمودار(1-3): میانگین رطوبت نسبی ماهانه در استان گیلان.. 18
نمودار (1-4): نقشه همباران استان گیلان ( 2000-1976 ) (كمانگر،1382)   19
نمودار (1-5): درصد فصلی بارش در استان گیلان.. 20

 

نمودار (1-6): حداكثر بارش روزانه شهرهای پرباران استان گیلان   21
نمودار(1-7): تغییرات ماهانه دمای میانگین آستارا.. 25
نمودار (1-8): تغییرات فصلی دمای آستارا.. 25
نمودار (1-9): روند تغییرات سالانه دمای آستارا.. 25
نمودار (1-10): تغییرات ماهانه رطوبت میانگین آستارا.. 26
نمودار (1-12): روند تغییرات سالانه رطوبت آستارا.. 26
نمودار (1-11): تغییرات فصلی رطوبت آستارا.. 26
نمودار (1-13): میانگین ماهانه بارندگی آستارا.. 27
نمودار(1-14):میانگین فصلی بارندگی آستارا.. 27
نمودار(1-15): روند تغییرات مجموع بارندگی سالانه آستارا.. 27
نمودار (1-16): میانگین ماهانه تعداد روزهای بارانی آستارا.. 28
نمودار (1-17): روند تغییرات سالانه تعداد روزهای بارانی آستارا   28
نمودار (1-18): حداكثر بارندگی 24 ساعته آستارا.. 28
نمودار( 1-19): میانگین ماهانه تعداد روزهای صاف آستارا.. 29
نمودار( 1-20): میانگین ماهانه تعداد روزهای نیمه ابری آستارا   29
نمودار (1-21): میانگین ماهانه تعداد روزهای تمام ابری آستارا   29
نمودار(1-22): میانگین ماهانه تعداد روزهای یخبندان آستارا.. 30
نمودار (1-23): روند تغییرات سالانه تعداد روزهای یخبندان آستارا   30
نمودار (1-24): میانگین ماهانه تعداد ساعات آفتابی آستارا.. 30
نمودار (1-25): روند تغییرات سالانه تعداد ساعات آفتابی آستارا   31
نمودار (1-26): میانگین ماهانه فشار هوای ایستگاه آستارا.. 31
نمودار (1-27): روند تغییرات سالانه فشار هوای ایستگاه آستارا   31
نمودار (1-28): میانگین ماهانه سرعت باد آستارا.. 32
نمودار (1-29): روند تغییرات سالانه سرعت باد آستارا.. 32
نمودار (1-30): میانگین فصلی باد آرام آستارا.. 32
نمودار (1-31) : نمودار تغییرات ماهانه دمای میانگین بندرانزلی   37
نمودار (1-32): نمودار تغییرات فصلی دمای بندرانزلی.. 38
نمودار (1-33): نمودار روند تغییرات سالانه دمای بندرانزلی.. 38
نمودار (1-34): نمودار روند تغییرات سالانه رطوبت بندرانزلی.. 38
نمودار (1-35): نمودار تغییرات فصلی رطوبت بندرانزلی.. 39
نمودار (1-36): نمودار میانگین فصلی بارندگی بندرانزلی.. 39
نمودار (1-37) : نمودار میانگین ماهانه بارندگی بندرانزلی.. 39
نمودار (1-38): نمودار روند تغییرات مجموع بارندگی سالانه بندرانزلی   40
نمودار (1-39): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای بارانی بندرانزلی.. 40
نمودار (1-40): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد روزهای بارانی بندرانزلی.. 40
نمودار (1-41): نمودار حداكثر بارندگی 24 ساعته بندرانزلی.. 41
نمودار (1-42): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد ساعات آفتابی بندرانزلی.. 41
نمودار (1-43): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای نیمه ابری بندرانزلی.. 41
نمودار (1-44): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای تمام ابری بندرانزلی.. 42
نمودار( 1-45): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای یخبندان بندرانزلی.. 42
نمودار (1-46): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد روزهای یخبندان بندرانزلی.. 42
نمودار( 1-47): نمودار میانگین ماهانه تعداد ساعات آفتابی بندرانزلی   43
نمودار (1-48): نمودار روند تغییرات سالانه فشار هوای ایستگاه انزلی   43
نمودار (1-49): نمودار روند تغییرات سالانه سرعت باد بندرانزلی   43
نمودار (1-50): نمودار میانگین ماهانه سرعت باد بندرانزلی.. 44
نمودار (1-51): نمودار میانگین ماهانه فشار هوای ایستگاه انزلی   44
نمودار (1-52): نمودار میانگین ماهانه دمای آب و دمای هوای انزلی   44
نمودار (1-53): نمودار میانگین فصلی باد آرام بندرانزلی.. 45
نمودار (1-54): نمودار میانگین ماهانه شوری آب در بندر انزلی   45
نمودار (1-56): نمودار میانگین ماهانه تفاضل دمای آب و هوا در انزلی   46
نمودار (1-57): نمودار میانگین ماهانه PH آب در بندر انزلی.. 46
نمودار(1-58) : نمودار تغییرات ماهانه دمای میانگین رشت.. 49
نمودار (1-59): نمودار تغییرات فصلی دمای رشت.. 50
نمودار( 1-60): نمودار روند تغییرات سالانه دمای رشت.. 50
نمودار( 1-61): نمودار تغییرات ماهانه رطوبت میانگین رشت.. 50
نمودار( 1-62): نمودار تغییرات فصلی رطوبت رشت.. 51
نمودار( 1-63): نمودار روند تغییرات سالانه رطوبت رشت.. 51
نمودار( 1-64): نمودار میانگین ماهانه بارندگی رشت.. 51
نمودار( 1-65):نمودار میانگین فصلی بارندگی رشت.. 52
نمودار( 1-66) : نمودار روند تغییرات مجموع بارندگی سالانه رشت   52
نمودار (1-67): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای بارانی رشت   52
نمودار( 1-68): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد روزهای بارانی رشت   53
نمودار( 1-69): نمودار حداكثر بارندگی 24 ساعته رشت.. 53
نمودار( 1-70): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای صاف رشت.. 53
نمودار( 1-71): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای نیمه ابری رشت   54
نمودار( 1-72): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای تمام ابری رشت   54
نمودار( 1-73): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای یخبندان رشت   54
نمودار( 1-74): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد روزهای یخبندان رشت   55
نمودار( 1-75): نمودار میانگین ماهانه تعداد ساعات آفتابی رشت   55
نمودار(1-76): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد ساعات آفتابی رشت   55
نمودار( 1-77): نمودار میانگین ماهانه فشار هوای ایستگاه رشت   56
نمودار( 1-78) : نمودار روند تغییرات سالانه فشار هوای ایستگاه رشت   56
نمودار (1-79): نمودار میانگین ماهانه سرعت باد رشت.. 56
نمودار( 1-80): نمودار روند تغییرات سالانه سرعت باد رشت.. 57
نمودار( 1-81) : نمودار میانگین فصلی باد آرام رشت.. 57
نمودار( 1-82) : تغییرات ماهانه دمای میانگین لاهیجان.. 61
نمودار( 1-83): تغییرات فصلی دمای لاهیجان.. 61
نمودار( 1-84): روند تغییرات سالانه دمای لاهیجان.. 61
نمودار (1-85): میانگین ماهانه رطوبت نسبی لاهیجان.. 62
نمودار (1-86): میانگین فصلی رطوبت نسبی لاهیجان.. 62
نمودار( 1-87): تغییرات سالانه رطوبت نسبی لاهیجان.. 62
نمودار (1-88) : نمودار میانگین ماهانه بارندگی لاهیجان.. 63
نمودار (1-89): نمودار میانگین فصلی بارندگی لاهیجان.. 63
نمودار( 1-90): نمودار روند تغییرات مجموع بارندگی سالانه لاهیجان   63
نمودار( 1-91): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای بارانی لاهیجان   64
نمودار (1-92): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد روزهای بارانی لاهیجان.. 64
نمودار(1-93): حداكثر بارندگی 24 ساعته لاهیجان.. 64
نمودار (1-94): نمودار میانگین ماهانه تعداد روزهای یخبندان لاهیجان   65
نمودار (1-95): نمودار روند تغییرات سالانه تعداد روزهای یخبندان لاهیجان.. 65
نمودار (1-95): نمودار ترازهای توفانی قابل مشاهده از مشاهدات ساعتی سواحل جنوبی دریای خزر.. 97
نمودار (1-96): نمودار رابطه تغییرات تراز آب دریا(Δhc) با دوره میانگین داده های اولیه.. 97
نمودار (1-97): دندروگرام تحلیل خوشه ای نقشه های همدیدی زمان رخداد تراز توفانی بالاتر از50 سانتیمتر.. 98
نمودار (3-1) امتیاز مناطق مورد بررسی جهت احداث موج شکن (خروجی مدل تاپسیس).. 161
 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                             صفحه
 
شکل(1-1): نقشه سیاسی استان گیلان.. 10
شکل( 1-2 ): نقشه گیلان.. 21
شکل(1-8): نقشه منطقه لنگرود.. 66
شکل(1-3): ریخت شناسی بستر دریای خزر (The Caspian Sea, 1987)… 80
شکل( 1-4 ): منطقه ریخت شناسی ساحلی.. 82
(شكل 1-5)… 84
شكل (1-6) سوراخ های زیستی روی بستر دریای خزر.. 85
شکل(1-7): انواع موجك های ماسه ای در منطقه مورد بررسی.. 86
شکل (1-8): نقشه عمق سنجی دریای خزر.. 90
شکل (1-9): تغییرات مورفولوژیکی دهانه رودخانه سفیدرود در دریای خزر.. 91
شکل (1-10): سهم رودخانه های حاشیه خزر در ورود آب به حوضچه دریای خزر.. 92
شکل (1-11: دریای طوفانی).. 92
شکل(1-12): اثر مد توفان بر سطح دریا و مد نجومی.. 94
شکل (1-13): نقشه محدوده مورد مطالعه و موقعیت ایستگا ههای ترازسنجی   96
شکل (1-14): الگوهای گردشی سطح 500 و 1000 میلیبار مؤثر بر ترازهای توفانی بیش از 5/0.. 101
شکل شماره (1-15): میانگین مسیرهای عمده سیستم ها با منشا ده گانه   106
شکل شماره (1-16):میانگین مسیرهای عمده رودبادهای 500 هكتوپاسكال   106
شکل شماره (1-17): مسیرهای ده گانه سامانه های موثر بر ترازهای توفانی بیش از 50 سانتیمتر.. 107
شکل شماره (1-18): جزر و مد.. 108
شکل شماره (1-19): تصاویر جز و مد.. 110
شکل شماره (1-20): نمای نزدیک از مش محاسباتی در جنوب دریای خزر.. 112
شکل شماره (1-21): اصلاحات اعمال شده به جهت و سرعت باد مدل ECMWF Operational 113
شکل (1-22): سری زمانی ارتفاع موج و نمودار پراكندگی داده های مدل در مقایسه با بویه امیرآباد در مارس و آوریل 2002. 114
شکل (1-23): گلموج حاصل از مدلسازی و اندازه گیری در محل بویه نكادر سال 1992.. 115
شکل (1-24): نمودار پراكندگی ارتفاع موج حاصل از مدلسازی و داده های ماهواره ای برای نقطه Tr-2-3. 115
شکل (1-25): ارتفاع موج به متر در دوره بازگشت 100 ساله بر اساس توزیع TGUM/ ML (بخش جنوبی خزر).. 116
شکل (1-26) جریان های آبی در دریای خزر.. 117
شکل (1-27) : پراکنش رسوب های سطحی در کف دریای خزر.. 118
شکل (1-28) : بنادر و شهرهای ساحلی دریای خزر.. 118
شکل (1-29) : جریان های دریایی در دریای خزر (ماخذ دکتر امین سحابی)   119
شکل (1-30) :گلباد ایستگاه های هواشناسی استان گیلان.. 122
شکل (1-31) : ایستگاه آستارا.. 123
شکل (1-32): ایستگاه تالش.. 123
شکل (1-33): ایستگاه انزلی.. 124
شکل (1-34) : ایستگاه رشت – فرودگاه.. 124
شکل (1-35) : ایستگاه رشت – کشاورزی.. 125
شکل (1-36) : ایستگاه كیاشهر (آستانه).. 125
شکل (1-37) : کانون سطحی زمین لرزه فیرزو آباد.. 126
فهرست نقشه ها
عنوان                                                                                                            صفحه
 
نقشه (1-1): نقشه منطقه آستارا.. 23
نقشه (1-2): نقشه منطقه تالش.. 33
نقشه (1-3): نقشه منطقه رضوانشهر.. 34
نقشه( 1-4): نقشه منطقه بندرانزلی.. 34
نقشه(1-5): نقشه منطقه رشت.. 46
نقشه( 1-6 ): نقشه منطقه آستانه اشرفیه.. 58
نقشه( 1-7): نقشه منطقه لاهیجان.. 59
نقشه(1-9):نقشه منطقه رودسر.. 67

چکیده

موج شكن ها سازه هایی هستند كه بنادر را در برابر اثرات ویران كننده امواج دریاها حفاظت میكنند. تاریخ ساخت موج شكن ها به 4000 الی 5000 سال پیش میرسد. فینیقی ها اولین كسانی بودند كه اقدام به ساخت موج شكن های اولیه نمودند. در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم موج شكن های مشابهی ساخته شد كه بر اثر حوادث و خرابی های زیادی كه به بار آوردند همگی از نظر مهندسی مردود شناخته شدند. دو موج شكن الجیز (ALGIERS) و كاتانیا (CATANTA) از این نمونه اند. كه هر دو به علت لغزیدن تخته سنگهایشان بر روی یكدیگر بكلی ویران گشتند. لذا برای مقابله با چنین خرابیها لازم آمد تا مطالعاتی در این زمینه انجام گیرد. موج شكن ها سازه های دیواره ای شكلی هستند كه با استهلاك انرژی امواج , حوضچه آرامشی در سمت ساحلی خود ایجاد می نمایند .از محیط آرام ایجاد شده بوسیله بازوهای موج شكن استفاده های دیگری نیز می شود كه از آن جمله می توان باراندازی , و باربرداری و عملكرد ایمن شناورها و نیز حفاظت از تسهیلات بندری و مناطق و گردشگاه های ساحلی را بر شمرد . علاوه بر موارد فوق الذكر موج شكن ها می توانند با بهبود شرایط ورودی بنادر و هدایت جریانهای دریائی و ایجاد ترازهای متفاوت آب, روند رسوبگذاری را كنترل نمایند. برای طراحی و جانمایی موج شکن علاوه بر بررسی ضروریت طرح، انجام عملیات هیدروگرافی و مطالعات و جمع آوری اطلاعات مربوط به عمق آب و مقدار و ارتفاع جذر و مد- ارتفاع متوسط امواج- جهت وزش باد های موسمی – میزان قدرت و نوع طوفانهای دریایی در منطقه- جهت و شدت وزش باد غالب- مطالعه بستر دریا بوسیله گمانه زنی و تعیین میزان و ارتفاع لای و رسوبات و همچنین تعیین نوع بستر(بستر سنگی یا بستر ماسه ای) موردنیاز میباشد. با بدست آوردن تمامی اطلاعات مذکور، طراحی با مد نظر قرار دادن این داده ها و همچنین بر اساس کارایی مورد نیاز موج شکن از لحاظ وسعت مورد نیاز حوضچه میزان سطح آب خور حوضچه جهت استفاده نوع کاربری و تعداد و تناژ نوع شناور هایی که برای استفاده از حوضچه یا وسعت محدوده ساحل حفاظتی مد نظر کارفرما میباشد و در واقع براساس نوع کاربری تعریف شده توسط کارفرما، اقدام به جانمایی و طراحی موج شکن مینماید. در این تحقیق سعی برآن است که بامنطقه بندی مناطق ساحلی براساس معیارهای دارای اولویت فوق با بکارگیری مدل تصمیم گیری چند معیاره TOPSIS مکانهای دارای اولویت احداث موج شکن براساس منطقه بندی ساحلی را مشخص نماییم.
 


 
 
 
 
 
 
 
 

فصل اول :

 

کلیات تحقیق

 

 

1-1-معرفی اهمیت مناطق ساحلی

دریاها و اقیانوسها بیش از 60 درصد از سطح زمین رامی پوشانند و متجاوز از 97 درصد آب موجود در کره زمین را در خودجای داده و نقشی حیاتی درچرخه انرژی وغذایی ایفامی کنند. انسانها برای بسیاری ازمسایل بویژه انرژی و موادمعدنی به دریاهاواقیانوسهاوابسته اند. دریاهاواقیانوسهاسکونتگاه موجودات زنده ومنبع غذایی بسیارمهم هستند . دریاهاواقیانوسها همچنین محلی برای تفریح، یادگیری ، تقویت قوای تخیل و ابداع در انسانها هستند . بسیاری از منابع مهم دریاها و اقیانوسها در نزدیک سواحل آنها متمرکز هستند . در سال 1997 تقریباً 601 میلیون نفر دارند در سواحل یا در نزدیکی سواحل واقع شده بودند.درصد شهرهای جهان که هر کدام جمعیتی بیش از 6بررسی منابع ساحلی جهان و آشنایی با آن برای کلیه کسانی که در سطوح مختلف درگیر مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی هستند مهم و ضروری است . در حقیقت بخش اعظمی مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی بر محور نحوه بهره برداری درست وحفاظت از این منابع استوار است . اکوسیستمهای ساحلی منابع زاینده زیست محیطی هستند که نقش بسیار تاثیرگذاری در حیات کره زمین ایفا می نمایند.مناطق ساحلی به دلیل برخورداری از انواع منابع طبیعی و غیر طبیعی موجود در آنها دارای ارزش و اهمیت بالای اقتصادی،اجتماعی و زیست محیطی می باشند و دارای ارزش اقتصا دی بسیار بالایی هستند که در برخی از موارد اقتصاد کشورها و جوامع به شدت به آن وابسته است . از نظر زیست محیطی مناطق ساحلی به دلیل دارا بودن اکوسیستمهای مولد و حساس دارای اهمیت وارزش فوق العاده ای می باشند.
مناطق ساحلی جهان را از زوایای مختلف می توان مورد توجه و بررسی قرار داد:
 
1-1-1- ابعاد و اندازه سواحل و مناطق ساحلی جهان
سواحل جهان طولی به اندازه 1634701 کیلومتر دارند . مساحت سواحل از خط ساحلی تا فلات قاره (عمق دویست متری ازخط ساحلی)بالغ بر 242811 هزار کیلومتر مربع و مساحت قلمرو سرزمینی مجموع کشورها 18869هزار کیلومتر مربع میباشد. مساحت منطقه ویژه انحصاری کشور ها در حدود 1021084هزار کیلومتر مربع است . بر اساس آخرین اطلاعات موجودنزدیک به 39 درصد جمعیت جهان در فاصله 100 کیلومتری از سواحل زندگی می کنند .
 
 
 
 
1-1-2- اکوسیستمهای ساحلی
خصوصیات سواحل ، اطلاعات پایه و مرجعی برای ارزیابی اکوسیستم های ساحلی و نحوه مدیریت آنها ارائه می دهند.
 
1-1-3- ارزش و اهمیت اقتصادی منابع اکوسیستمی
ارزش گذاری اقتصادی برای اکوسیستمها و خدماتی که ارائه می دهند کار سخت و پیچیده ای است . با این حال عده ای ازدانشمندان و اقتصاددانان کوشیده اند با بهره گرفتن از روش های گوناگون برآوردهایی از ارزش کالاها و خدمات اکوسیستمها تهیه انجام داده اند . بر (Costanza et al., 1997) نمایند. یکی از این موارد، مطالعه ای است که کوستانزا و دیگران در سال 1997اساس این مطالعات ارزش سالانه خدمات اکوسیستمی ارائه شده توسط کل اکوسیستمهای موجود در بیوسفر چیزی بین 16 تا 33تریلیون دلار آمریکا برآورد شده است که نزدیک به 8/1 برابر بزرگتر از ارزش تولید ناخالص ملی کل کشورهای جهان است.تشکیل خاک به دلیل اهمیتی که برای کشاورزی دارد از پر ارزش ترین خدمات اکوسیستمی است . خدمات تفریحی و تنظیم و عرضه آب در رده بعدی قرار دارند .بدیهی است سهم قابل توجهی از این خدمات توسط اکوسیستم های ساحلی ارائه می شوند.
 
1-1-4- انواع منابع و کاربردهای مناطق ساحلی
کاربری های ساحلی انواع متعددی دارند ولی در یک تقسیم بندی کلی می توان آنها را به چهار دسته تقسیم بندی نمود . این چهار دسته عبارتند از:
الف) استخراج منابع

• صید و صیادی
• جنگلداری
• نفت و گاز
• معدن

ب) زیرساختها

• حمل و نقل
• بنادر
• اسكله هاوموجشکنها
• دفاع و حفاظت ساحلی

ج)توریسم و اوقات فراغت
د)حفاظت و نگهداری از تنوع زیستی
منابع ساحلی را می توان به دو دسته منابع تجدید شونده و تجدید ناپذیر تقسیم بندی نمود.
-استخراج منابع ( صید و صیادی)
منابع تجد ید شونده ساحلی عمدتا منابع شیلا تی هستند که توسط صید تجاری و صید تفریحی و پرورش آبزیان بهره برداری می شوند .
-استخراج منابع (منابع جنگلی)
منابع جنگلی یکی دیگر از منابع تجدید شونده در مناطق ساحلی هستند که عمدتاً بر روی استخراج و بهره برداری از جنگلهای مانگرو استوار است . مانگرو به طور تار یخی منبعی برای سوخت، ساخت لوازم خانگی و سا یر استفاده ها در مناطق ساحلی بوده است ولی طی سالهای اخیر بهره برداری بی رویه از آن بویژه برای سوخت بطور روز افزونی در حال افزا یش بوده است .
-استخراج منابع (منابع نفت و گاز)
منابع نفت و گاز از جمله مهمتر ین منابع تجد ید ناپذیر هستند که در اغلب مناطق ساحلی وجود داشته و با سرعت زیادی درحال استخراج می باشند . بعضی از مناطق ساحلی و دریایی دارای ذخایر عظیمی از نفت و گاز و بعضی دارای ذخایر فراوانی ازطلا، کبالت، فسفر و سایر سنگهای با ارزش معدنی هستند . به این دسته از کانیهای ارزشمند باید شن و سنگ را نیز که در بعضی مناطق ساحلی به وفور یافت می شوند اضافه کرد.ذخایر انرژی ساحلی 11.8درصد از کل ذخایر نفت جهان و 25 درصد ذخایر گاز جهان را تشکیل می دهند.
-استخراج منابع (منابع معدنی )
سواحل همچنین دارای منابع معدنی مانند شن و ماسه، نمک و صخره های مرجانی هستند که ضمن ا ینکه بخش قابل توجهی از فعالیتها را در مناطق ساحلی به خود اختصاص می دهند نیاز به مدیریت درست منابع دارند و بدون استفاده درست از آنها مشکلات زیادی بوجود خواهد آمد .
– زیرساختها

 
 
 
 
فهرست مطالب
عنوان……………………………………………………………………………………………………………………………………صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….14
1-2- اهمیت ارزیابی اثرات زیست‌محیطی……………………………………………………………………………………………..14
1-3- مفهوم ارزیابی اثرات زیست‌محیطی………………………………………………………………………………………………15
1-4- مفهوم انتقال بین حوزه­ای آب……………………………………………………………………………………………………..17
فصل دوم: سوابق مطالعاتی
2-1- پیشینه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در جهان………………………………………………………………………………….20
2-2- پیشینه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در ایران…………………………………………………………………………………..22
2-3- طرح­های انتقال بین حوزه­ای آب در ایران و جهان……………………………………………………………………………23
2-3-1- طرح­های انتقال آب بین حوزه­ای داخلی…………………………………………………………………………………..23
2-3-2- طرح­های انتقال آب بین حوزه­ای خارجی…………………………………………………………………………………..26
2-4- سوابق مطالعاتی طرح­های انتقال آب و ارزیابی زیست­محیطی آن­ها در ایران و جهان……………………………….27
فصل سوم: مواد و روش­ها
3-1- اهداف، نیازها و ضرورت­های طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم………………………………………………30
3-2- قوانین، مقررات و آیین­نامه­ های زیست­محیطی مرتبط با طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم………………31
3-2-1- قوانین و مقررات…………………………………………………………………………………………………………………..31
3-2-2- آیین نامه­ها………………………………………………………………………………………………………………………….32
3-2-3- معیارهای یونسکو در مورد طرح­های انتقال آب بین حوزه­ای………………………………………………………….32
3-3- موقیت مکانی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم……………………………………………………………………33
3-4- مشخصه­های مکانی و فنی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم……………………………………………………34
3-5- ضرورت انجام ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به قم…………………………………..39
3-6- انتخاب روش ارزیابی………………………………………………………………………………………………………………..40
3-6-1- ماتریس ایرانی……………………………………………………………………………………………………………………..42
3-7- تعیین محدوده­های مطالعاتی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم…………………………………………………45
3-8- وضعیت موجود محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم……………………50
3-9- وضعیت موجود محیط­زیست بیولوژیکی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم…………………………….52
3-10- وضعیت موجود محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم……………….52
3-10-1- ویژگی­های جمعیتی……………………………………………………………………………………………………………53
۳-10-2- آثار تاریخی و وضعیت گردشگری…………………………………………………………………………………………54
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج
4-1- بررسی اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی………………………..58
4-1-1- اثرات به وجود آمده در صورت عدم اجرای طرح بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی……………………………58
4-1-2- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی………………………………….59
4-2- بررسی اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست بیولوژیکی………………………………..61
4-2-1- اثرات به وجود آمده در صورت عدم اجرای طرح بر محیط­زیست بیولوژیکی…………………………………….61
4-۲-۲- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست بیولوژیکی…………………………………………..61
۴-۳- بررسی اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی……………………..62
۴-۳-۱- اثرات به وجود آمده در صورت عدم اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی…………………………62
۴-۳-۲- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی………………………………..63
۴-۳-۲-۱- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله اجرایی…….63
۴-۳-۲-۲- اثرات به وجود آمده در صورت اجرای طرح بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله بهره­برداری.65
4-4-ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم……………………………………..67
4-5- تجزیه و تحلیل اثرات و جمع بندی نتایج ماتریس…………………………………………………………………………….73
4-5-۱- تجزیه و تحلیل اثرات و پیامد‌ها در مرحله اجرایی…………………………………………………………………………73
4-5-2- تجزیه و تحلیل اثرات و پیامد‌ها در مرحله بهره­برداری……………………………………………………………………73
4-5-3- جمع بندی نتایج ماتریس………………………………………………………………………………………………………..73
فصل پنجم: نتیجه ­گیری
5-1- نتیجه ­گیری……………………………………………………………………………………………………………………………..79
5-2- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی……………………………………………………………..80
5-2-۱- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی در مرحله اجرایی…………………………………80
5-2-۲- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی در مرحله بهره­برداری……………………………..80
5-3- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست بیولوژِکی……………………………………………………………………….83
5-4- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی…………………………………………………………….85
5-4-۱- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله اجرایی……………………………….85
5-4-۲- راهکارهای کاهش اثرات بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی در مرحله بهره برداری………………………..85
5-5- پایش زیست­محیطی………………………………………………………………………………………………………………….88
5-5-۱- پایش محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی………………………………………………………………………………………..89
5-5-2- پایش محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی………………………………………………………………………………………90
5-6- مدیریت زیست­محیطی………………………………………………………………………………………………………………90
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
فهرست اشکال
عنوان……………………………………………………………………………………………………………………………………صفحه
شکل (3-1) موقعیت کلی محدوده طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم……………………………………………..33
شکل (3-2) موقعیت سرشاخه­های دز تا سد کوچری………………………………………………………………………………35
شکل (3-3) تصویری از بندهای دره­دزدان، دره­دایی، دره چشمه­سرداب و دره­لکو در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم………………………………………………………………………………………………………………………………………..36
شکل (3-4) مسیر خط لوله انتقال آب و موقعیت راه­های دسترسی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم..38
شکل (3-5) مراحل ارزیابی اثرات زیست­محیطی با ماتریس ایرانی…………………………………………………………….43
شکل (3-6) محدوده بلافصل ارزیابی اثرات زیست­محیطی در طرح انتقال آب از سد کوچری به قم………………..47
شکل (3-7) مرز اکولوژیکی ارزیابی اثرات زیست­محیطی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم………….49
شکل (3-8) مرز اقتصادی-اجتماعی ارزیابی اثرات زیست­محیطی در طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم..50
شکل (4-1) اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی60
شکل (4-2) اثرات طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی…………………………………………………………………………………………………………………………………………65
شکل (4-3) درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله اجرایی……………………………………..77
شکل (4-4) درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله بهره­براری…………………………………77
 
 
 
 
فهرست جداول
عنوان……………………………………………………………………………………………………………………………………صفحه
جدول (1-1) انواع انتقال­های بین حوزه­ای…………………………………………………………………………………………….18
جدول (2-1) نام کشورها و سال تصویب قانون ارزیابی اثرات زیست­محیطی……………………………………………….21
جدول (3-1) مفاهیم اعداد استفاده شده در ماتریس ارزیابی……………………………………………………………………..44
جدول (3-2) محدوده و کیفیت اثرات سودمند و مخرب در ماتریس ایرانی…………………………………………………45
جدول (3-3) محدوده و کیفیت پیامدهای مطلوب و نامطلوب در ماتریس ایرانی………………………………………….45
جدول (3-4) تقسیمات سیاسی-اداری استان­های واقع در محدوده مورد مطالعه در سال 1390…………………………53
جدول (4-1) ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی..69
جدول (4-2) ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله بهره برداری……………………………………………………………………………………………………………………………………………70
جدول (4-3) خلاصه نتایج ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله اجرایی……………………………………………………………………………………………………………………………………………71
جدول (4-4) خلاصه نتایج ماتریس ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم در مرحله بهره­برداری……………………………………………………………………………………………………………………………………..72
جدول (4-5) تعداد و درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله اجرایی…………………………75
جدول (4-6) تعداد و درصد فراوانی اثرات و پیامدهای مطلوب و نامطلوب در مرحله بهره­برداری……………………76
جدول (5-1) عمده اثرات نامطلوب طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست فیزیکی-شیمیایی و راهکارهای کاهش آن ها……………………………………………………………………………………………………………………82
جدول (5-2) عمده اثرات نامطلوب طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست بیولوژیکی و راهکارهای کاهش آن ها……………………………………………………………………………………………………………………84
جدول (5-3) عمده اثرات نامطلوب طرح انتقال آب از سد کوچری به شهر قم بر محیط­زیست اقتصادی-اجتماعی و راهکارهای کاهش آن ها……………………………………………………………………………………………………………………87
 
فصل اول
 
مقدمه
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1-1- مقدمه
از مهم‌ترین موضوعاتی که در فرایند تکوین و تکامل مدیریت محیط‌زیست در چند دهه گذشته به ویژه در دهه ۶۰ میلا‌دی مورد توجه قرار گرفت، اتخاذ رویکرد‌های پیشگیرانه برای رویارویی با مخاطرات زیست‌محیطی ناشی از فعالیت‌های انسانی بوده است. ارزیابی اثرات زیست‌محیطی به عنوان ابزاری برای شناسایی و پیش ­بینی اثرات و پیامد‌های طرح‌ها و پروژه‌ها بر رفاه بشر و همچنین محیط‌زیست در ابتدا در کشور‌های توسعه یافته و به تدریج به عنوان موضوعی همه­گیر در سراسر جهان مطرح و به یک الزام قانونی ناظر بر اجرای طرح‌ها و پروژه‌های عمرانی، تبدیل شد. از این رو، کمتر کشوری را در جهان می‌توان یافت که فاقد قوانین و مقررات ارزیابی اثرات زیست‌محیطی باشد. در حقیقت این الزام قانونی را می‌توان در اکثر قریب به اتفاق کشور‌های جهان مشاهده کرد. جمهوری اسلا‌می ایران نیز از این قاعده مستثنا نبوده و این موضوع از سال ۱۳۷۳ در ایران از جایگاه قانونی برخوردار شده است و براساس آن، تعدادی از طرح‌ها و پروژه‌های اثرگذار بر محیط‌زیست در مرحله امکان سنجی و مکان­ یابی، مشمول تهیه گزارش ارزیابی اثرات زیست‌محیطی شدند. همچنین تخصیص اعتباراتی که از سوی سازمان‌های بین‌المللی نظیر بانک جهانی برای اجرای بسیاری از طرح‌ها و پروژه‌های عمرانی به کشور‌های در حال توسعه اعطا می‌شود نیز مشمول مطالعات ارزیابی اثرات زیست‌محیطی شده است[10].
1-2- اهمیت ارزیابی اثرات زیست‌محیطی
با توجه به اهمیت بسیار زیاد محیط‌زیست در سطح جهان و روند رو به رشد تخریب محیط‌زیست، امروزه توجه به ملا‌حظات زیست­محیطی در فرایند برنامه ­ریزی به عنوان یک ضرورت جهانی و ملی و تنها راه رسیدن به توسعه پایدار مطرح شده است.
ارزیابی اثرات زیست­محیطی، پیامد‌های احتمالی فعالیت‌های عمرانی را بر محیط‌زیست، شناسایی و با اتخاذ روش‌های مناسب، از بروز آن‌ ها جلوگیری می‌کند. هدف از انجام ارزیابی زیست­محیطی در مراحل تهیه طرح‌ها و پروژه‌ها، شناسایی هرگونه پیامد‌های زیست­محیطی در مراحل پیش از اجرا، حین اجرا و پس از اجراست تا بتوان تخریب و زیان‌های وارده بر محیط­زیست را به حداقل ممکن رساند. بنابراین می‌توان ارزیابی زیست­محیطی را ابزاری برای بررسی پیامد‌های منفی پروژه‌ها و مشخص کردن اقدامات اصلا‌حی برای استفاده بهینه از منابع در راستای حفاظت از محیط‌زیست دانست[20].
در گذشته حفاظت از محیط‌زیست بیشتر از جنبه واکنشی و پس از بروز بحران مطرح بود و اقدامات پیشگیرانه در حاشیه قرار داشت. در حالی که رویکرد جدید مبتنی بر ارزیابی زیست‌محیطی در تمام محیط‌ها و طرح‌های توسعه به طور یکپارچه و از آغاز مد نظر قرار دارد.
ارزیابی زیست­محیطی با بهره گرفتن از روش‌های مختلف، سود و زیان گزینه‌های مختلف را بررسی و گزینه‌های بهینه و اصلح را برای پیشبرد اهداف طرح‌ها و پروژه‌ها ارائه می‌کند.
در ضمن ارزیابی اثرات زیست‌محیطی بر پایش، مراقبت و کنترل تغییرات محیطی در زمان بهره ­برداری پروژه‌‌ها نیز توجه دارد و در صورتی که مسایل حاد زیست‌محیطی در مراحل بهره ­برداری از پروژه یا طرح بروز کند، به سرعت می‌توان برای اصلا‌ح فرایند‌ها اقدام کرد. به طور خلا‌صه از مهم‌ترین ضرورت‌های ارزیابی اثرات زیست‌محیطی می‌توان موارد زیر را بر شمرد:

• افزایش کیفیت محیط‌زیست.
• کاهش هزینه‌های دولت برای حفاظت از محیط‌زیست.
• ارتقای جایگاه دولت در مجامع جهانی.
• دستیابی به اهداف توسعه پایدار.
• سازگاری بین اهداف توسعه و حفاظت از محیط‌زیست.
• رفع و ترمیم خسارت‌های وارده بر محیط‌زیست.
• به کارگیری و تلفیق موازین زیست‌محیطی در برنامه‌ریزی‌ها.
• تسهیل همکاری، هماهنگی و مشارکت دستگاه‌های اجرایی.
• شناسایی دقیق فرایند‌های زیست‌محیطی.
• پیش بینی بروز اثرات زیست‌محیطی مهم و پایدار[10].

1-3- مفهوم ارزیابی اثرات زیست‌محیطی
مطالعات ارزیابی اثرات زیست‌محیطی، یک فرایند نظام­مند است که نتایج و پیامد‌های احتمالی ناشی از اجرای یک طرح یا پروژه پیشنهادی را بر محیط‌زیست پیش ­بینی می‌کند و راهکار‌های کاهش اثرات سوء و مهم را بر محیط‌زیست ارائه می‌دهد.
در گزارش مشترکی که برنامه محیط‌زیست سازمان ملل متحد، سازمان محیط‌زیست کانادا و یونسکو ارائه داده‌اند، ارزیابی اثرات زیست‌محیطی به عنوان روشی که به کمک آن شناخت، پیش‌بینی، تشریح و تبیین و تبادل اطلا‌عات درباره اثرات منفی نوع بارگذاری طرح‌ها و پروژه‌ها بر انسان، سلا‌مت جامعه و زیست بوم‌هایی که انسان برای استمرار حیات خود به آن‌ ها وابسته است، میسر می‌شود، تعریف شده است.
کانتر یکی از صاحب‌نظران محیط‌زیست، ارزیابی زیست‌محیطی را پیش‌بینی و شناخت نظام­مند پیامد‌های زیست‌محیطی ناشی از اجرای طرح‌ها، پروژه‌ها، برنامه‌ها، فعالیت‌های دولتی و خصوصی و مانند آن‌ ها بر مؤلفه‌های فیزیکی، شیمیایی، زیست‌شناختی، فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی کل محیط‌زیست تعریف می کند[22].
به طور اساسی این اطلا‌عات به پیش‌بینی تغییرات زیست‌محیطی می‌پردازد که ممکن است در اثر اجرای گزینه‌های مختلف یک پروژه، پدید آید. افزون بر این، توصیه بهترین روش برای کاهش تغییرات حاصل از انتخاب و اجرای یکی از گزینه‌ها، در زمره وظایف ارزیابی اثرات زیست‌محیطی قرار دارد[15].
به طور خلا‌صه از مجموعه مطالب یادشده، موارد زیر قابل استنتاج است:

• ارزیابی اثرات زیست‌محیطی روشی است که از ساختار درونی و بیرونی ضابطه‌مند برخوردار بوده و آثار و پیامد‌های سوء فعالیت‌های پروژه‌ها را بر محیط‌زیست پیش ­بینی می‌کند.
• کاربرد و اجرای این روش به اطلا‌عات زیست‌محیطی هدفمند نیاز دارد.
• ارزیابی اثرات زیست‌محیطی ابزاری برای تصمیم‌گیری و تصمیم‌سازی است که به واسطه آن می‌توان ملا‌حظات زیست‌محیطی را در فرایند‌های تصمیم‌گیری و تصمیم‌سازی ادغام کرد.
• در چارچوب مطالعات ارزیابی اثرات زیست‌محیطی، محیط‌زیست در مفهوم جامع آن مورد توجه قرار می‌گیرد و تمام مؤلفه‌های طبیعی، اجتماعی، فرهنگی، بهداشتی و اقتصادی با روشی هدفمند ارزیابی و اثرات فعالیت‌ها براین مؤلفه‌ها تعیین می‌شود.

به این ترتیب، به طور خلا‌صه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی عبارت است از روشی که با بهره گرفتن از آن می‌توان اثرات بالقوه نوع تصمیم‌ها، سیاست‌ها، برنامه‌ها، طرح‌ها و پروژه‌ها و بارگذاری آن‌ ها را بر محیط‌زیست، پیش‌بینی و تدابیر و تمهیدات لا‌زم را برای کاهش خسارت‌های وارده بر محیط‌زیست اتخاذ کرد.
 
 
1-4- مفهوم انتقال بین حوزه­ای آب
انتقال بین حوزه­ای آب عبارت است از تشخیط ناحیه­ای با کمبود آب و تامین کمبودها به وسیله انتقال آ­ب­های اضافی ناحیه دیگری با آب نسبتا فراوان.
فلسفه این طرح­ها این است که فقط آب مازاد حوزه مبدا منتقل شود و در آن حقابه­های فعلی و آینده و محیط­زیست حوزه مبدا اولویت دارند. سیستم­های آبی حوزه مبدا تحت تاثیر قرار نخواهند گرفت و مصرف­ کنندگان حوزه مبدا با بهره ­برداری پروژه مخالفت نخواهند کرد. آب منتقل شده فقط برای برآورده کردن تقاضاهای فعلی مصرف خواهد شد تا تضمین کند که سفره ­های آب زیرزمینی و منابع آب سطحی که بیش از حد برداشت می­شوند، در یک روش پایدار مصرف شوند و هرگز برای ارضای نیازهای توسعه زمین و کشاورزی جدید استفاده نخواهد شد[8].
در رابطه با انتقال بین حوزه­ای آب استدلال­های مختلفی وجود دارد که در برخی موارد ممکن است باعث چنین انتقال­هایی شود و در برخی موارد از این امر جلوگیری کند. با مقایسه سرانه منابع آب تجدیدپذیر سالانه حوزه های موجود در کشوری با آب و هوای خشک، ممکن است این نتیجه حاصل شود که جمعیتی فراوان در نواحی با سرانه منابع آب تجدیدپذیر کم، با از بین رفتن امنیت غذایی روبرو خواهند شد. چنین وضعیتی باعث افزایش برداشت­ها از آب زیرزمینی، خشک شدن رودخانه­ها، آلودگی فروان آب و زوال سواحل رودخانه و اکوسیستم آن می­ شود و احتمال از بین رفتن ثبات و پایداری و ایجاد جنگ­های داخلی یا خارجی وجود خواهد داشت. در اکثر کشورهایی که با تغییرات زمانی و مکانی آب روبرو هستند، پروژه­ های انتقال بین حوزه­ای آب، راه حل نهایی تامین کمبود آب و ایجاد تعادل اقتصادی بین مناطق مختلف به نظر می­رسد و از جمله پروژه­ های زیرساختی است. این پیش­بینی­ها کشورهای فراوانی را به روی آوردن به انتقال بین حوزه­ای آب وادار کرده است[8].
انتقال آب در دو حالت داخلی و خارجی صورت می­گیرد. انتقال داخلی حالتی است که آب بین نواحی داخل کشور منتقل می­ شود و حاکمیت، اختیار تام در انتقال آب دارد و انتقال خارجی حالتی است که آب از رودخانه­های مرزی (بر روی مرز یا متقاطع با آن) و یا از کشورهای مجاور به داخل کشور انتقال داده می­ شود و برداشت­ها نیاز به انجام هماهنگی با کشورهای مجاور دارد.
این انتقال­ها می ­تواند به صورت­های مختلفی انجام پذیرد که در جدول (1-1) دسته­بندی شده است[8].
 
 
 

 

 

 

جدول 1-1: انواع انتقال­های بین حوزه­ای
	نوع انتقال
انتقال داخلی	انتقال از یک آبراهه غیر مرزی در یک کشور به آبراهه غیر مرزی دیگر در همان کشور
انتقال خارجی	انتقال از یک آبراهه مرزی در یک کشور به آبراهه مرزی دیگر در همان کشور
	انتقال از یک شاخه از آبراهه مرزی به شاخه دیگر آن در همان کشور
	انتقال از یک آبراهه غیر مرزی در یک کشور به یک آبراهه مرزی در همان کشور
	انتقال از یک آبراهه مرزی در یک کشور به همان آبراهه مرزی در کشور دیگر
	انتقال از آبراهه مرزی در یک کشور به آبراهه مرزی دیگری در کشور دیگر
	انتقال از یک آبراهه مرزی در یک کشور به آبراهه غیر مرزی در همان کشور

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل دوم
 
سوابق مطالعاتی
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2-1- پیشینه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در جهان
آمریکا پیشگام ارزیابی زیست‌محیطی در جهان است. در اوایل دهه ۶۰ میلادی، مقدمات تدوین قانون ملی سیاست‌های محیط‌زیست در آمریکا بنا نهاده و در سال ۱۹۶۹ تصویب شد. این قانون تمام پروژه‌هایی را که توسط دولت، حمایت مالی می‌شدند را شامل می‌شد. در این قانون برای نخستین بار بر لزوم انجام ارزیابی اثرات زیست‌محیطی قبل از تصویب پروژه‌ها تاکید شد.
هر چند در ابتدا، اجرای این قانون به دلیل ابهامات و عدم اجماع در خصوص نحوه تهیه گزارش با کندی پیش رفت اما به تدریج با ظرفیت‌سازی‌هایی که در این خصوص به وجود آمد، زمینه‌های لا‌زم برای توسعه این رویکرد فراهم شد و این رویکرد توانست به جایگاه مناسبی در نظام برنامه‌ریزی و چگونگی ادغام ملا‌حظات زیست‌محیطی در پروژه‌های عمرانی، در این کشور دست یابد.
با برگزاری کنفرانس سران زمین در ریودوژانیروی برزیل در سال ۱۹۹۲ و تصویب بیانیه ریو درباره محیط‌زیست و توسعه که در ۲۷ اصل به تصویب اکثر قریب به اتفاق کشور‌های جهان از جمله جمهوری اسلا‌می ‌ایران رسید، در اصل هفدهم مقرر شد، فعالیت‌هایی که احتمال می‌رود تاثیر مخرب قابل توجهی بر محیط‌زیست بگذارند، باید از نظر تاثیرات زیست‌محیطی، بررسی شوند.
با تصویب این اصول و دستورکار ۲۱ که از آن به عنوان منشور جامعه جهانی برای رویارویی با معضلا‌ت زیست‌محیطی در هزاره سوم یاد می‌شود، به تدریج موضوع ارزیایی اثرات زیست‌محیطی در بسیاری از کشور‌ها نهادینه شده و به عنوان یک الزام قانونی به تصویب رسیده است. جدول (2-1) سال تصویب قانون ارزیابی اثرات زیست­محیطی را در چند کشور منتخب جهان نشان می‌دهد[14].
گرچه با قانونی شدن موضوع ارزیابی زیست‌محیطی در بسیاری از کشور‌های جهان بیش از گذشته بر حفاظت از محیط‌زیست تاکید شده است، با وجود این، هنوز مشکلا‌ت و تنگنا‌هایی در این خصوص مشاهده می‌شود.
البته به رغم مشکلا‌ت موجود فراروی ارزیابی، در بسیاری از کشور‌های در حال توسعه، روند‌ها رو به بهبود بوده و با توجه به موفقیت بسیاری از کشور‌های توسعه یافته در خصوص ارزیابی اثرات زیست‌محیطی، بسیاری از کشور‌های در حال توسعه درصدند تا از یک سو کیفیت گزارش‌های ارزیابی را ارتقا دهند و از سوی دیگر، مشارکت مردم، همکاری‌های تکنیکی و آموزش را تقویت کنند.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2-1: نام کشورها و سال تصویب قانون ارزیابی اثرات زیست­محیطی
نام کشور	سال تصویب
آمریکا	1969
ژاپن	1972
هنگ کنگ	1972
سنگاپور	1972
کانادا	1973
استرالیا	1974
آلمان	1975
مالزی	1987
تایلند	1992
سریلانکا	1993
پاکستان	1993
هند	1993
بنگلادش	1993
فنلاند	1993
اتریش	1993
نپال	1993
قزاقستان	1993
کره جنوبی	1993
ترکیه	1993
ایران	1994

ماخذ: قوانین و مقررات مورد نیاز ارزیابی زیست­محیطی در ایران (1380)، پروژه ظرفیت سازی و تقویت بنیادی ارزیابی اثرات زیست­محیطی در ایران، گزارش شماره 7، سازمان حفاظت محیط­زیست، برنامه عمران سازمان ملل متحد.
به این ترتیب ارزیابی اثرات زیست‌محیطی فعالیت‌های عمرانی بر محیط‌زیست به عنوان یک ابزار مهم برای ادغام ملا‌حظات زیست‌محیطی در تصمیم‌گیری‌های اقتصادی به منزله یک اصل مهم مورد توجه قرار گرفته است. البته به دلیل تفاوت‌های اجتماعی و اقتصادی کشور‌ها، چگونگی ارزیابی اثرات زیست‌محیطی بر اساس نوع و ماهیت، مقیاس و اندازه پروژه، میزان سرمایه ­گذاری، حساسیت محیط و… متغیر است.
2-2- پیشینه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در ایران
ارزیابی اثرات زیست­محیطی در ایران از پیشینه چندان طولا‌نی برخوردار نیست اما به لحاظ سابقه، می‌توان نشانه‌ها و احکامی ‌از ارزیابی را در قوانین کشور مشاهده کرد که در برخی از مفاد آن‌ ها به جنبه‌هایی از ارزیابی اثرات زیست‌محیطی اشاره شده است. از مهم‌ترین این قوانین می‌توان به ماده ۷ قانون حفاظت و بهسازی محیط‌زیست مصوب سال ۱۳۵۳ اشاره کرد که براساس آن مقرر شد، چنانچه اجرای هریک از طرح‌های عمرانی یا بهره‌برداری از آن‌ ها به تشخیص سازمان حفاظت محیط‌زیست یا قانون و مقررات مربوط به حفاظت محیط‌زیست مغایرت داشته باشد، سازمان حفاظت محیط‌زیست، مورد را به وزارتخانه یا مؤسسه مربوط اعلا‌م کند تا با همکاری سازمان‌های ذیربط به‌منظور رفع مشکل اقدام شود[10].
در سال ۱۳۵۴ نیز در آیین­نامه اجرایی جلوگیری از آلودگی هوا، کمیسیون‌های مجلسین وقت، صدور پروانه تاسیس هر نوع کارخانه و کارگاه جدید و توسعه و تغییر کارخانه‌ها و کارگاه‌های موجود، به رعایت مقررات و ضوابط حفاظت و بهسازی محیط‌زیست موکول شده بود[10].

1-3- اهداف پایان نامه 3
1-4- چارچوب پایان نامه 3
فصل دوم 5
بر ادبیات فنی 5
2-1- مقدمه 5
2-1-1-……………………………………………………………. ساختار بتن 7
2-1-2-………………………………………… ساختار فاز سنگدانه 7
2-1-3-………………………. ساختار سیمان خمیر هیدراته 7
2-1-4-…………….. مواد جامد در خمیر هیدراته شده 8
2-1-5- فضاهای خالی در خمیر سیمان هیدراته شده 9
2-1-6-……………………….. فضاهای بین لایه ای در C–S–H 9
2-1-7-…………………………………………………….. فضاهای مویینه 10
2-1-8-……………………………………………………….. حباب های هوا 10
2-1-9-…………………………………………………….. آب بین لایه ای 11
2-1-10-……………………………………………………………………. مقاومت 11
2-2- نفوذ یون کلراید 13
2-2-1- مكانیزمهای انتقال یون كلرید و عوامل مؤثر بر آن 14
2-3- کربناسیون 17
2-3-1-… فرایند شیمیایی- فیزیکی کربناتاسیون 18
2-3-2- عوامل موثربر فرایند کربناتاسیون بتن 18
2-3-3- تاثیر عوامل خارجی (شرایط محیطی) بر کربناتاسیون بتن 26
2-3-4- تاثیرشرایط اجرایی بر کربناتاسیون بتن 29
2-3-5-…………….. تاثیر کربناتاسیون بر خواص بتن 31
2-4- تاثیر کربناتاسیون بر یون کلرید 33
2-4-1- تاثیر کربناتاسیون بر مقیدسازی یون کلرید 33
2-4-2- پدیده توام کربناسیون و نفوذ یون کلراید 34
2-4-3-………………………………………………………… بررسی پدیده 34
2-4-4- انواع مدل های تاثیر توامان کربناسیون و نفوذ یون کلراید 38
2-4-4-4-……………………………………… مدل song و همکاران 40
2-4-5- رفتار کربناسیون و نفوذ کلراید به طور همزمان 41
فصل سوم 43
3- مصالح، روش های ساخت و آزمایش ها 43
3-1- مقدمه 43
3-2- دوده سیلیس 43
3-2-1-…………………………………. مواردمصرف دوده سیلیس 44
3-2-2-…………….. اثر واکنش پوزولانی دوده سیلیس 44
3-2-3-……………….. میزان حرارت زایی دوده سیلیس 44
3-3- مشخصات مصالح مصرفی 45
3-3-1-………………………………………………………………………. سیمان 45
3-3-2-…………………………………………………………………. سنگدانه 45
3-3-3-……………………………………………………………………………… آب 46
3-3-4-………………………………………………… فوق روان کننده 46
3-4- ساخت و عملآوری آزمونههای بتنی 47
3-4-1-………………….. طرح اختلاط نمونه آزمایشگاهی 47
3-4-2-………………………………………………………………. ساخت بتن 51
3-5- آزمایش های فیزیکی 55
3-5-1-……………….. آزمایشهای تعیین نفوذ كلراید 55
3-5-2- آزمایشهای خواص مكانیكی و نفوذ‌پذیری بتن 56
3-6- آزمایشهای صورت گرفته در آزمایشگاه 56
3-6-1- آزمایش تسریعشده نفوذ یون کلرید در بتن(RCPT) 56
3-6-2- آزمایش مقاومت الکتریکی سطحی به روش ونر 59
3-6-3-…………………………………………………….. مقاومت فشاری 61
3-4-6-…………………………………. آزمایش جذب آب موئینه 62
3-6-5-………………………………. تعیین عمق کربناتاسیون 62
3-6-6-……………….. تعیین میزان نفوذ یون کلراید 63
فصل چهارم 65
4- توسعه دستگاه 65
4-1- مقدمه 65
4-2- لوازم استفاده شده در ساخت دستگاه 66
4-3- هدف ساخت دستگاه 66
4-4- اجزاء دستگاه 68
4-4-1-……………………………………………… شمای کلی دستگاه 68
4-4-2-…………………………………………… طراحی مدار فرمان 76
4-4-3-……………………………………… رگولاتور و فشار شکن 77
4-4-4- پیچ های کنترل کننده سطح آب توسط فلوتر 78
4-4-5-……………………………… صافی – پمپ آب – یکطرفه 79
4-4-6-…………… غلظت سنج، رطوبت سنج و دما سنج 81
4-4-7-…………………………………………… دستگاه رطوبت گیر 83
4-5- نحوه کار با دستگاه 83
فصل پنجم 95
5- نتایج آزمایشها و تجزیه و تحلیل آن ها 95
5-1- مقدمه 95
5-2- مقاومت فشاری نمونه ها 95
5-3- آزمایش تسریعشده نفوذ یون کلرید در بتن (RCPT) 96
5-4- آزمایش مقاومت الکتریکی سطحی به روش ونر 97
5-5- آزمایش جذب آب موئینه 98
5-5-1-………………………………. تعیین عمق کربناتاسیون 99
5-6- تعیین میزان نفوذ یون کلراید 100
5-7- مقایسه نتایج آزمایشها 101
5-7-1- بررسی اثر کربناسیون و نفوذ یون کلراید در مقاومت فشاری بتن 101
5-7-2-…………………………………………… بررسی جذب موئینه 106
5-7-3-………………………………. بررسی مقاومت الکتریکی 108
5-7-4- بررسی آزمایش تسریع شده نفوذ یون کلراید 110
5-7-5-……………………………………. بررسی عمق کربناسیون 111
5-7-6-………………………………. بررسی نفوذ یون کلراید 113
5-7-7-………………………… بررسی در اندازه نانو TEM 114
5-7-8- بررسی روابط بین مشخصات مکانیکی و فیزیکی بتن ها 117
فصل ششم 119

 

6- نتیجه گیری و پیشنهادات 119
6-1- نتایج 119
6-2- پیشنهادات 122
7- فهرست مراجع 123
پیوست 128
8- دستآورد ها و تقدیر و تشکر 128
8-1- دستاوردهای پایان نامه 128
8-2- تقدیر و تشکر 130
 
فهرست اشکال
عنوان                                               صفحه
شکل ‏2‑1 محدوده های ابعاد قسمت های جامد و فضاهای خالی در خمیر سیمان هیدراته شده 9
شکل ‏2‑2 انواع آب های موجود در ساختار سیلیکات کلسیم هیدراته شده [5]. 11
شکل ‏2‑3 ترتیب مقاومت در برابر کربناتاسیون برای انواع سیمانها ]43[ 20
شکل ‏2‑4 اثر چگالی بتن بر عمق کربناتاسیون ]43[. 22
شکل ‏2‑5 سهولت در تشخیص جبهه کربناتاسیون با افزایش نسبت آب به مواد سیمانی 23
شکل ‏2‑6 تاثیر میزان ماسه در بتن بر کربناتاسیون ]43[ 24
شکل ‏2‑7 تاثیر غلظت ماسه در ملات بر ضریب نفوذپذیری دیاکسید کربن در بتن ]23[. 25
]24[ 26
شکل ‏2‑9 روند روبه رشد غلظت دیاکسیدکربن در جو ]49[ 27
شکل ‏2‑10 تاثیر فاصله نمونه های بتنی از ساحل بر کربناتاسیون ]51[ 29
شکل ‏2‑11 تاثیر میزان تراکم بتن بر عمق کربناتاسیون بتن ]19[. 31
شکل ‏2‑12 الگوریتم كلی نرم‌افزار CONDOUR 39
شکل ‏2‑13 شمای كلی بررسی دوام بتن تحت اثر نفوذ گاز و گرما به بتن 41
شکل ‏2‑14رفتار توامان کربناسیون و نفوذ یون کلراید 42
شکل ‏3‑1نمودار دانه بندی سنگدانه 46
شکل ‏3‑2 دستگاه میکسر – مخلوط کننده سنگدانه و سیمان 52
شکل ‏3‑3 ساخت لجن دوده سیلیس 53
شکل ‏3‑4 مخلوط کردن آب و هم زدن لجن 53
شکل ‏3‑5 مخلوط کردن تدریجی لجن دوده سیلیس 53
شکل ‏3‑6 اندازه گیری اسلامپ 54
شکل ‏3‑7 مخزن آب – جهت نگهداری بتن تا 90 روز 55
شکل ‏3‑8 دسیکاتور و نحوه آمادهسازی نمونه ها جهت آزمایش RCPT 57
شکل ‏3‑9 تصویر شماتیک دستگاه RCPT 58
شکل ‏3‑10 دستگاه و محفظههای آزمایش RCPT 58
شکل ‏3‑11 نمایی از شکل شماتیک دستگاه و مراحل انجام آزمایش دستگاه سنجش مقاومت الکتریکی 60
شکل ‏3‑12 میزان تاثیر ابعاد نمونه بر مقادیر ضریب صحیح مقاومت الکتریکی ویژه 61
شکل ‏3‑13 نمایی از مراحل برش نمونه ها 62
شکل ‏3‑14 نمایی از مراحل مختلف آزمایش تعیین عمق کربناتاسیون و تعیین PH اعماق بتن 63
شکل ‏3‑15 محلول نیترات نقره 63
شکل ‏3‑16 نمایی از مراحل مختلف آزمایش تعیین میزان نفوذ کلراید 64
شکل ‏4‑1 دستگاه ساخته شده نگهداری بتن در چرخه همزمان كربناسیون و انتشار یون كلرید 69
شکل ‏4‑2 شیر برقی مربوط به آب 70
شکل ‏4‑3 شیر برقی مربوط به گاز 70
شکل ‏4‑4 لوله ارتباطی آب به قطر یک اینچ 71
شکل ‏4‑5 لوله ارتباطی گاز به قطر دو اینچ 71
شکل ‏4‑6 اتصال لوله های دستگاه با بهره گرفتن از دستگاه اتو 72
شکل ‏4‑7 مراحل تکمیل لوله کشی دستگاه 72
شکل ‏4‑8 آب بندی لوله های ارتباطی از داخل مخازن 72
شکل ‏4‑9 شیر تخلیه هوای مخازن 73
شکل ‏4‑12 تابلو برق و فرمان 73
شکل ‏4‑11 لوازم داخلی تابلو برق 75
شکل ‏4‑12 برنامه نویسی PLC 77
شکل ‏4‑13 قطعه PLC استفاده شده در این دستگاه – شرکت FATEK کره ای 77
شکل ‏4‑14 فشار شکن و کپسول گاز دی اکسید کربن 78
شکل ‏4‑17 پیچ های فلوتر 78
شکل ‏4‑16 پمپ آب و صافی ها 79
شکل ‏4‑17 صافی و یکطرفه 79
شکل ‏4‑18 پمپ آب با قدرت بالاتر 80
شکل ‏4‑19 ترانسمیتر کمیت های محیطی با پورت سریالMod Bus TM-1280 تولید داخلی – شرکت تیکا 81
شکل ‏4‑20 سنسور TM-1280 تولید داخلی – شرکت تیکا 81
شکل ‏4‑21 شمای داخلی سنسور 81
شکل ‏4‑22 مشخصات فنی سنسور 82
شکل ‏4‑23 اتصالات و ترمینال های سنسور 82
شکل ‏4‑24 دستگاه رطوبت گیر 83
شکل ‏4‑25 کپسول گاز و نکات ایمنی 84
شکل ‏4‑26 نکات ایمنی محیطی 84
شکل ‏4‑27 مرحله اول کار با دستگاه 84
شکل ‏4‑28 مرحله دوم کار با دستگاه – ورود رمز 84
شکل ‏4‑29 مرحله سوم کار با دستگاه – ورود به تنظیمات 85
شکل ‏4‑30 مرحله چهارم کار با دستگاه – تنظیمات جزر و مد و شیر برقی مربوط به آب 85
شکل ‏4‑31 مرحله پنجم کار با دستگاه – تنظیمات دستگاه رطوبت گیر 85
شکل ‏4‑32 روشن بودن رطوبت گیر 86
شکل ‏4‑33 مرحله ششم کار با دستگاه – تنظیمات شیر برقی مربوط به گاز 86
شکل ‏4‑34 مرحله هفتم کار با دستگاه – شروع به کار دستگاه 87
شکل ‏4‑35 علامت نشانگر روشن بودن شیر برقی مربوط به گاز 87
شکل ‏4‑36 باز کردن شیر کپسول گاز 88
شکل ‏4‑37 تنظیم فشار گاز دی اکسید کربن 88
شکل ‏4‑38 هواگیری مخازن 89
شکل ‏4‑39 صفحه اصلی HMI 89
شکل ‏4‑40 نمودار افزایش یا کاهش گاز دی اکسید کربن 90
شکل ‏4‑41 میزان افزایش یا کاهش دما 90
شکل ‏4‑42 نمودار افزایش یا کاهش رطوبت 91
شکل ‏4‑43 میزان رطوبت قبل از شروع به کار کردن دستگاه رطوبت گیر 91
شکل ‏4‑44 میزان رطوبت پس از شروع به کار کردن دستگاه رطوبت گیر 91
شکل ‏4‑45 روش ذخیره اطلاعات صفحه نمایش در حافظه جانبی 92
شکل ‏4‑46 ذخیره سازی اطلاعات 92
شکل ‏4‑47 نمونه صفحه نمایش ذخیره شده. 92
شکل ‏4‑48 تنظیمات برنامه 93
شکل ‏4‑49 شمای کلی دستگاه 94
شکل ‏5‑1 نتایج آزمایش مقاومت فشاری در سن 28 روز 103
شکل ‏5‑2 نتایج آزمایش مقاومت فشاری در سن 90 روز 103
شکل ‏5‑3 S3510 105
شکل ‏5‑4 S350 105
شکل ‏5‑5 S4510 106
شکل ‏5‑6 S450 106
شکل ‏5‑7 نتایج جذب موئینه 28 روزه 107
شکل ‏5‑8 نتایج جذب موئینه 90 روزه 108
شکل ‏5‑9 نتایج آزمایش 28 روزه مقاومت الکتریکی (kHz) 109
شکل ‏5‑10 نتایج آزمایش 90 روزه مقاومت الکتریکی (kHz) 110
شکل ‏5‑11 نتایج آزمایش RCPT 28 و 90 روزه 111
شکل ‏5‑12 نتایج عمق کربناسیون 28 و 90 روزه 112
شکل ‏5‑13 S3510 112
شکل ‏5‑14 S350 113
شکل ‏5‑15 S3510کربناته شده 113
شکل ‏5‑16 نتایج نفوذ یون کلراید 28 و 90 روزه 114
شکل ‏5‑17 ریز ساختار بتن با 10 درصد دوده سیلیس S3510 شاهد 115
شکل ‏5‑18 ساختار غیر کریستالی S3510شاهد 115
شکل ‏5‑19 ریز ساختار بتن با 10 درصد دوده سیلیس S3510 کربناته 116
شکل ‏5‑20 ساختار غیر کریستالی S3510کربناته 116
شکل ‏5‑21 رابطه شار عبوری 28 و 90 روزه با مقاومت الکتریکی بتن کربناته 117
شکل ‏5‑22 رابطه شار عبوری 28 و 90 روزه با مقاومت الکتریکی بتن شاهد 118
شکل ‏8‑1 برگه ثبت اختراع 128
شکل ‏8‑2 پوستر جشنواره خوارزمی 129
شکل ‏8‑3 تائیدیه دانشگاه علم و صنعت ایران 130
شکل ‏8‑4 تائیدیه دانشگاه صنعتی امیرکبیر 130
فهرست جداول
عنوان                                                     صفحه
 
جدول ‏2‑1 پارامترهای موثر در نفوذ یون کلرید به بتن 17
جدول ‏2‑2 اثر نرمی بلین بر عمق کربناتاسیون بتن[38] 21
جدول ‏2‑3 طرحهای اختلاط بتن 36
جدول ‏2‑4 تركیبات محلول 37
جدول ‏2‑5 عمق نفوذ كلراید 37
جدول ‏3‑1 ترکیبات شیمیایی دوده سیلیس و سیمان 45
جدول ‏3‑2 مشخصات سنگدانه ها در اندازه گیری های اولیه برای بدست آوردن طرح اختلاط 48
جدول ‏3‑3 طرح اختلاط نمونه های بتنی 50
جدول ‏3‑4 دسته‌بندی بتن براساس استاندارد ASTM C1202 58
جدول ‏3‑5 تبدیل نتایج آزمایش ونر به میزان نفوذ یون کلرید 61
) 95
) 96
جدول ‏5‑3 نتایح آزمایش RCPT (کولومب) 97
جدول ‏5‑4 نتایح آزمایش مقاومت الکتریکی (kHz) 98
جدول ‏5‑5 نتایح آزمایش جذب موئینه (درصد تغییر وزن نمونه ها) 99
جدول ‏5‑6 نتایج عمق کربناسیون (میلیمتر) 100
جدول ‏5‑7 نتایج نفوذ یون کلراید 101
فصل اول

1-          مقدمه

 

1-1-         مقدمه و اهمیت موضوع

بتن، به عنوان پرمصرفترین و مهمترین مصالح ساختمانی قرن بیستم معرفی شده است. مصرف سرانۀ بتن در دنیا در حدود یک تن است. لذا، بتن پس از آب، بیشترین ماده­ای است که بشر مصرف می کند. این، در حالی است که فقط حدود دو قرن از ابداع سیمان و بتن گذشته است و این مصرف به سرعت در حال فزونی می­باشد [1و2].
دوام بتن از جمله مسائلی است که امروزه در مباحث توسعه پایدار از اهمیت بالایی برخوردار بوده و عمر سازه های شهری را تحت الشعاع خود قرار می دهد و در آینده ای نزدیک از مهمترین شرایط پذیرش بتن های در حال ساخت، طول عمر آن خواهد بود که باید قبل از ساخت، آزمایش های لازم بر روی آن صورت گیرد.
با توجه به شرایط واقعی شهری همانند تهران، بتن دائما در معرض کربناسیون و گاه نفوذ یون کلرید به طور همزمان است. از یک سو آلاینده ها با ورود گازهای سمی و مخرب و از سوی دیگر فعالیت های مربوط به جلوگیری از یخ زدگی معبر شهری با ورود مواد مضر دارای کلرید و نمک، به سلامت بتن آسیب جدی وارد می کند.
تاکنون آزمایش های مختلفی برای بررسی دوام بتن در برابر کربناسیون(نفوذ و تاثیر گازهای موجود در هوا) و در برابر نفوذ یون کلراید (نفوذ و تاثیر گازهای موجود در نمک و آب) انجام شده است اما در هیچیک از آزمایش ها در هیچ نقطه ای از دنیا تا، به حال تاثیر این دو عامل بسیار مخرب به طور همزمان بررسی نشده است و از این حیث نیز این پروژه دارای ارزشی مضاعف است.

1-2-         ضرورت انجام تحقیق

هم اکنون در تمامی پروژه های عمرانی بزرگ دنیا، تمامی آزمایش های دوام برای بتن انجام می گیرد که می تواند عمر پروژه را افزایش دوچندانی دهد. در راستای موارد فوق الذکر، بررسی دوام بتن آن پروژه مهم شهری و کشوری، از لحاظ حملات کلریدی و کربناسیون، بسیار حیاتی خواهد بود و می تواند عمر پروژه را افزایش چشمگیری دهد. با انجام چنین پروژه ای عمر پروژه های شهری و کشوری افزایش چشمگیری پیدا خواهد کرد زیرا می توان قبل از انجام بتن ریزی به بهینه عمر بتن دست پیدا نمود و آن را پیش بینی کرد. با توجه به این تخمین و پیش بینی، چرخه های تعمیر و نگهداری نیز به تعویق افتاده و عمر سازه های شهری افزایش چشمگیری خواهد یافت و این امر صرفه جویی ارزی بسیار بالایی را به ارمغان خواهد داشت.
برای سنجش چنین مواردی، ساخت دستگاهی که بتواند علاوه بر شبیه سازی حملات کلریدی، کربناسیون را نیز توامان اعمال کند، ضروری می نماید. تا کنون در بررسی های آزمایشگاهی عوامل مخرب کربناسیون و نفوذ یون کلرید ، به طور جداگانه انجام می شده است و نتایج واقعی بدست نمی آمده است و متعاقب آن، نتایج حاصل از بررسی دوام نمونه های بتنی از واقعیت به دور بوده است زیرا در حالت طبیعی و در محیط هایی که بتن ریزی انجام می شود، گاز CO2 ناشی از دود کارخانه ها و اتومبیل ها و نیز یون های مضر کلرید ناشی از آب باران و نمک پاشی سطح معابر شهری وجود دارد.
هدف استفاده از این دستگاه آن است که با بکارگیری آن در محیط های آزمایشگاهی، نگهداری نمونه های بتنی در شرایطی انجام گیرد که بتواند تحت کربناسیون(نفوذ و تاثیر گازهای موجود در هوا) و نیز نفوذ یون کلرید(نفوذ و تاثیر گازهای موجود در نمک و آب) به طور همزمان قرار گرفته و بتواند جوابگوی شرایط واقعی محیطی که بتن در آن قرار می گیرد، باشد و نتایج آزمایش های صورت گرفته بر روی بتن به واقعیت نزدیک تر شود. ضمنا در کارخانه ها و کارگاه های بتن سازی که بحث کنترل دوام بتن بسیار مهم است، و نیز در پروژه های پل سازی، اعم از پل های اتومبیل رو و پل های راه آهن و نیز در بندرسازی، می توان از این دستگاه که قابل حمل است استفاده نمود تا از نتایج آزمایشات کاملا اطمینان حاصل کرد. در صورت دانستن نتایج دقیق، شاهدکاهش هزینه های تعمیر و نگهداری خواهیم بود زیرا با تغییر در طرح اختلاط بتن، عمر بتن افزایش پیدا خواهد کرد. بهتر است از این دستگاه برای بررسی دوام بتن هایی که در پروژه های مناطق جنوبی کشورمان تولید می شود، که خرابی ناشی از کربناسیون و حمله یون های کلریدی، بالاست استفاده گردد تا بتوان به نتایج دقیق تری در آزمایشات نمونه های بتنی دست پیدا کرد و بدین وسیله طرح اختلاط بتن بهبود چشمگیری پیدا کرده و عمر سازه های بتنی افزایش قابل ملاحظه ای یابد زیرا بتن جدید حاصل از آزمایشاتی که به شرایط واقعی نزدیک تر باشد، عمر بیشتری خواهد داشت.

1-3-         اهداف پایان­ نامه

در این پایان نامه بررسی کربناسیون و نفوذ یون کلرید به طور همزمان بر روی بتن های با نسبت آب به سیمان مختلف و همچنین بتن با دوده سیلیس و بتن خودتراکم صورت خواهد گرفت و سپس به مدلسازی و ارائه مدلی که بتواند جوابگوی شرایط واقعی محیطی که بتن در آن قرار می گیرد، پرداخته خواهد شد. ضمنا برای انجام آزمایش ها، دستگاهی که بتواند شبیه سازی دقیق و کاملی از شرایط کربناسیون و حمله یون کلریدی را انجام دهد، ساخته خواهد شد تا بتوان تاثیر همزمان این دو عامل مخرب بتن را سنجید.

1-4-         چارچوب پایان نامه

پایان نامه حاضر مشتمل بر شش فصل می­باشد، که سعی شده مطالب مورد نیاز پایان نامه به صورت موجز با رعایت حفظ مفهوم به ترتیب اهمیت آورده شود.
فصل اول “مقدمه”
در این فصل مقدمه­ای در مورد کلیات و اهداف پایان نامه آورده شده و لزوم انجام پایان نامه ذکر شده است.
فصل دوم ” بر ادبیات فنی”
در این فصل به اختصار در مورد شناخت پدیده کربناسیون، نفوذ یون کلراید و اعمال توامان این دو پدیده بررسی شده است.
فصل سوم “مواد و مصالح و روش های آزمایش”
در این فصل در مورد مصالح استفاده شده در تحقیق حاضر بحث شده است و روش های آزمایشی که بتن ها با آن آزمایش شده اند به طور کامل بررسی شده است.
فصل چهارم “دستگاه نگهداری در بتن در چرخه همزمان نفوذ یون کلراید و کربناسیون”
در این بخش به طور کامل نحوه ساخت دستگاه ، ایده اولیه و تمام جوانب آن توضیح داده شده است. ضمنا تمام مراحل استفاده از دستگاه به تفصیل شرح داده شده است.
فصل پنجم “نتایج آزمایش ها و تجزیه و تحلیل آن ها “
در این فصل پس از ارائه نتایج تمام آزمایش های صورت گرفته بر بتن های نگهداری شده در محیط استاندارد، آب نمک، چرخه همزمان نفوذ یون کلراید و کربناسیون و تحت اعمال کربناسیون به تنهایی، تمامی نتایج تحلیل و بررسی شده است.
فصل ششم “نتیجه گیری و پیشنهاد “
در این فصل سعی شده نتایج حاصل از بررسی­ها و ارزیابی­های صورت گرفته به صورت خلاصه آورده شده و به سؤالات مطرح شده در قسمت اهداف پایان نامه پاسخ داده شود و در نهایت پیشنهاد­هایی برای ادامه تحقیق در آینده ارائه گردد.
فصل دوم

2-          بر ادبیات فنی

 

2-1-         مقدمه

در این فصل به بررسی و مرور تحقیقات انجام شده در زمینه نفوذ یون کلراید، اعمال کربناسیون و اعمال توامان نفوذ یون کلراید و کربناسیون می پردازیم. همانطور که مستحضرید، بتن پر مصرف ترین مصالح ساختمانی است. این ماده معمولا از مخلوط نمودن سیمان پرتلند، ماسه، سنگ شکسته و آب تشکیل می شود. در اغلب کشورهای جهان نسبت مصرف بتن به فولاد، از 10 به 1 نیز فراتر رفته است. میزان مصرف امروز بتن در جهان بالغ بر 5/5 میلیون تن در سال است.
دلایل زیادی برای این پر مصرف ترین مصالح مهندسی ذکر شده است:
بتن مقاومت بالایی در مقابل آب دارد. برخلاف چوب و فولاد معمولی، توانایی بتن برای مقاومت در مقابل آب و عدم ایجاد خرابی در آن، از مصالحی ایده آل برای کنترل و ذخیره کردن و حمل و انتقال آب ساخته است.
سهولت شکل دادن به آن برای ساخت اجزای مختلف سازه که به راحتی به درون قالب ها با شکل های مختلف ریخته می شود. [1].
سیمان پرتلند و سنگدانه به آسانی قابل دسترسی و ارزان می باشند.
بتن مسلح که در آن از فولاد و بتن استفاده می شود، طوری طراحی می شود که دو مصالح بتن و فولاد تواما برای تحمل نیروهای وارد به قطعه مقاومت کنند.
بتن پیش تنیده، که در آن با کشیدن کابل های پیش تنیدگی و آرماتورها در بتن فشاری اولیه ایجاد می کنند، برای تحمل تنش های کششی بیشتر در حین بارگذاری قطعات، طراحی شده اند. [2].
بتن به عنوان یکی از مهمترین مصالح ساختمانی در جهان مطرح می­باشد و با توجه به اینکه کمتر از دو قرن از اختراع آن با ترکیبات امروزی می­گذرد، کماکان رفتار آن در شرایط مختلف در هاله­ای از ابهام قرار دارد. بتن علیرغم سادگی آشکار آن، دارای ساختار بسیار پیچیده­ای است و روابط بین ساختار ماده و مشخصات آن، که معمولاً برای درک و کنترل مواد مختلف سودمند است، را نمی­توان به سادگی به کار برد. بتن شامل یک توزیع غیرهمگن از تعداد زیادی اجزاء جامد است و نیز دارای منافذی است که دارای شکل­ها و اندازه­ های گوناگونی می­باشند. تمامی این منافذ و یا بخشی از آنها از محلول­های قلیایی پر شده ­اند. روش­های تحلیلی علم مواد و مکانیک جامدات، در مصنوعاتی که نسبتاً همگن هستند و پیچیدگی بسیار کمتری از بتن دارند به خوبی به کار برده می­ شود. از جمله این مواد می­توان به فولاد، پلاستیک­ها و سرامیک­ها اشاره نمود. به نظر نمی­رسد که این روش­ها بتوانند در مورد بتن خیلی موثر واقع شوند[1]. در واقع واژه بتن (Concrete) از واژه لاتین (Concretus) به معنای “رشد کردن” اشتقاق یافته است [1] و بنا بر دانش تکنولوژی بتن فرایند هیدراتاسیون سیمان و محصولات حاصل از آن تا سال­ها پس از ساخت ادامه خواهند داشت. این امر سبب مطرح شدن بتن به عنوان یک موجود زنده می­باشد. نیاز به آب برای ادامه حیات و بارورتر شدن آن، تاثیرپذیری از شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و یون­های مخرب، تغییر خواص با گذشت زمان و بالاخره پیری مصالح تشکیل دهنده آن مؤید زنده بودن این ماده می­باشد [2].
در مقایسه با سایر مواد، ساختار بتن یک مشخصه ایستا و ثابت از این ماده نیست. دلیل این امر نیز آن است که دو جزء از سه جزء کاملاً متمایز در ساختار بتن، یعنی خمیر سیمان و ناحیه انتقال بین خمیر و سنگدانه با گذشت زمان و به طور مستمر تغییر می­ کنند، از طرفی دیگر بر خلاف سایر مصالح، که به صورت یک “کالای آماده برای مصرف” ارائه می­شوند، بتن ماده­­ای است که اغلب می­باید درست قبل از مصرف در محل کارگاه یا نزدیک آن ساخته شود. از این رو اگر در دو مرحله بتنی با مشخصات یکسان در دو کارگاه متفاوت ساخته شود، نمی­توان از رفتار یکسان آنها مطمئن بود.
به طور کلی، به هر ماده یا محصولی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن، تشکیل شده باشد، بتن اطلاق می­ شود. تاریخ ساخت و کاربرد بتن به عنوان مصالح ساختمانی از قدمت چند هزار ساله برخوردار می­باشد و سازه­های ساخته شده از این جنس در ایران و جهان گواه این امر می­باشند. با این تعریف، بتن طیف وسیعی از محصولات را شامل می­ شود ولی در اینجا منظور از بتن، ماده ساخته شده با سیمان پرتلند، آب و سنگدانه (و افزودنی) می­باشد.
ساخت بتن با سیمان پرتلند پس از پیدایش سیمان پرتلند در سال 1827 آغاز شده و در طی این دوران به یکی از پرمصرفترین مصالح در صنعت ساختمان تبدیل شده است که این خود گواه پارامتر­ها و ویژگی­های منحصر بفرد آن می­باشد. مقاومت عالی بتن در مقابل آب، سهولت فرم­پذیری بتن در اشکال و اندازه­ های مختلف، ارزان­تر بودن و سهولت دسترسی به مصالح تشکیل­دهنده آن تقریباً در هر نقطه از جهان، از علل متعدد این امر می­باشند. طی سالیان گذشته، نوع و کیفیت مصالح بتنی و روش­های ساخت به­ طور قابل ملاحظه­ای تغییر کرده است.
اجزاء اصلی تشكیل­دهندة بتن، عبارتند از سنگدانه­، سیمان و آب. در سال­های اولیه، استفاده از بتن به دلیل کم بودن مقاومت کششی آن، محدودتر بود ولی در اواسط قرن نوزدهم میلادی برای اولین بار از تسلیح بتن استفاده شد و به این ترتیب با لاغر شدن اعضای بتنی، امکان طرح دهانه­های بزرگتر و استفاده از تنش­های طراحی بالاتر، به عنوان یکی از مهم­ترین پیشرفت­ها در زمینة استفاده از بتن فراهم گردید. با توجه به اینکه مواد اولیه برای ساخت بتن در همه جای دنیا در دسترس است، استفاده از آن در سطح دنیا از همان ابتدا رو به گسترش گذاشت.
بتن از سه فاز مختلف تشکیل شده است. این فازها عبارتند از: سنگدانه، خمیر و ناحیة انتقال. مشخصات مکانیکی و دوام بتن به هر سه فاز ذکر شده وابسته است. بنابراین برای ارزیابی و تعیین مشخصات بتن باید هر سه فاز بررسی شوند. این بررسی­ها باید از دو دیدگاه صورت گیرد. دیدگاه اول، بررسی هر یک از سه فاز به صورت مستقل و دیدگاه دوم، بررسی اثر این سه فاز بر یکدیگر.

2-1-1-         ساختار بتن

 

2-1-2-         ساختار فاز سنگدانه

در واقع سنگدانه تعیین کننده وزن واحد حجم، مدول (الاستیسیته) و پایداری ابعادی بتن می باشد. این خواص بتن تا حدود زیادی بستگی به وزن مخصوص ظاهری و مقاومت سنگدانه ها دارد آن هم به نوبه خود به خواص فیزیکی سنگدانه بیشتر از خواص شیمیایی آن وابسته است. [2].
علاوه به تخلخل، شکل و بافت سنگدانه های درشت نیز در خواص بتن تاثیر دارند .
وجود سنگدانه های با ابعاد بزرگتر و همچنین نسبت زیادی سنگدانه های مسطح و طویل در بتن باعث به وجود آوردن لایه نازک آب در فصل مشترک خمیر و سنگدانه شده و این لایه در ضعیف نمودن پیوستگی خمیر و سنگدانه (در ناحیه انتقال) بسیار موثر است [3].

2-1-3-         ساختار سیمان خمیر هیدراته

سیمان پرتلند غیرهیدراته پودر خاکستری رنگی است که از ذرات زاویه داری و در اندازه های بین 1 تا 50 میکرون تشکیل شده است. المانهای اصلی تشکیل دهنده سیمان عبارتند از: کلسیم، سیلیسیوم، آلومینیوم، آهن، منیزیم، سدیم، پتاسیم و گوگرد. این المانها در طبیعت خالص نیستند و به صورت اکسید وجود دارند. سیمان از آسیاب نمودن کلینکر با مقدار کمی سولفات کلسیم به دست می آید. ترکیبات اصلی کلینکر سیمان شامل C3S، C2S، C3A،C4AF است که در دمای 14700 درجه سانتی گراد با ذوب شدن و ترکیب شدن این اکسید ها حاصل می شوند.
هر یک از خواص سیمان تحت تاثیر یکی از اکسیدهای مرکب است، اکسیدهای C3S، C2S حدود 75 درصد سیمان را تشکیل می دهند و ویژگی های مفید سیمان از قبیل چسبندگی مقاومت و ثبات حجمی را این دو اکسید می سازند.
واکنش سیمان با آب را هیدراتاسیون (آبگیری) می گویند. آبگیری C3S خیلی سریع است ولی آبگیری C2S کند می باشد. در نتیجه C3S باعث ایجاد مقاومت کوتاه مدت و C2S باعث ایجاد مقاومت بلند مدت می شود. حرارت ایجاد شده در زمان آبگیری ناشی از واکنش سریع C3S با آب است. C3A اکسید ناپایداری است که شدیدا تحت تاثیر حملات شیمیایی به خصوص حمله سولفات ها قرار می گیرد. از واکنش C3A با سولفاتها ترکیبی به نام اترنژیت حاصل می شود که در مجاورت آب افزایش حجم می دهد و به این ترتیب باعث ترک خوردن و خرد شدن بتن می گردد. C3A در مقاومت سیمان نقش کمی دارد در عوض باعث گیرش آنی سیمان می شود. گیرش آنی به دلیل واکنش سریع C3A با آب رخ می دهد. واکنش C3A خالص با آب بسیار شدید است و به سفت شدن فوری خمیر که به گیرش آنی معروف است منتهی می گردد. برای جلوگیری از این امر در هنگام تولید سیمان سنگ گچ (H2O2، CaSO4) به کلینکر سیمان افزوده می شود. گیرش آنی برگشت ناپذیر است. C4AF در تولید سیمان به شکل کاتالیزور حرارتی عمل می کند. اگر مقدار C4AF در سیمان کم شود حرارت لازم برای تولید کلینکر سیمان افزایش می یابد و باعث غیراقتصادی شدن تولید سیمان می گردد.
هنگامی که پودر سیمان در آب ریخته می شود سولفات کلسیم و ترکیبات دمای بالای کلسیم تمایل به حل شدن پید کرده و مایع جدید سریعا از ذرات یونی مختلف اشباع می شود. در نتیجه تشکیل ترکیبات حاصل از کلسیم سولفات، آلومینات و یون های هیدروکسیل چند دقیقه پس از هیدراتاسیون سیمان ابتدا بلورهای سوزنی شکل سولفوآلومینات کلسیم هیدراته شده، موسوم به اترینگات ظاهر می گردند. پس از چند ساعت بلورهای بزرگ منشوری شکل هیدروکسید کلسیم و بلورهای کوچک الیافی شکل سیلیکات کسلیم هیدراته شده، فضاهای خالی خمیر را که قبلا توسط آب و ذرات سیمان اشغال شده بود پر می کنند. بعد از چند روز بسته به میزان نسبت اکسید آلومینیوم به سولفات سیمان پرتلند، اترینگیات ناپایدار شده و به مونوسولفات هیدراته شده به شکل صفحات شش وجهی در می آید. صفحات شش وجهی شکل همچنان متعلق به هیدروکسید کلسیم هیدراته شده می باشد که در خمیر هیدراته شده کم سولفات یا در سیمان های با C3A زیاد تشکیل می شود [4].

2-1-4-         مواد جامد در خمیر هیدراته شده

1- هیدروکسید کلسیم
2- سولفوآلومینات کلسیم
3- دانه های کلینکر هیدراته نشده
4- سیلیکات کلسیم هیدراته
فاز سیلیکات کلسیم هیدراته که مختصرا با C–S–H نشان داده می شود، حدود 50 تا 60 درصد حجم مواد جامد خمیر سیمان کاملا هیدراته شده را تشکیل داده و بنابراین مهمترین بخش مواد جامد خمیر در تعیین خواص آن می باشد. علت نشان دادن این ترکیب به شکل C–S–H این است که نسبت به ترکیبات آن کاملا مشخص نشده و در آن نسبت C به S بین 5/1 تا 2 و نیز آب شیمیایی آن بسیار متغیر است. شکل ذرات C–S–H نیز از کریستال های ضعیف الیافی شکل تا شبکه های منسجم تغییر می کند. به علت شکل کلوییدی و تمایل به خوشه ای شدن آن بلورهای C–S–H تنها با دستگاه میکروسکوپ الکترونی قابل شناسایی دقیق است. ساختار بلورین داخلی C–S–H نیز هنوز معلوم نشده است. قبلا تصور می شد که بلورهای آن شبیه ماده معدنی طبیعی توبرمورایت است و از این رو گاه به C–S–H ژل توبرمورایتی نیز گفته می شد. [5]. با بهره گرفتن از دستگاه های مختلف اندازه گیری مساحت سطح C–S–H در حدود 100 تا 700 متر مربع بر گرم پیشنهاد شده است. مقاومت ماده اساسا به نیروهای واندروالس، اندازه حرفات ژلی یا فاصله بین قسمت جامد که در حدود 18 آنگستروم است نسبت دا

2-3 مروری بر روش‌های طبقه‌بندی جدید در سنجش از دور 13
2-3-1 طبقه‌بندی با شبکه‌های عصبی مصنوعی 14
2-3-2 طبقه‌بندی با درختان تصمیم 15
2-3-3 طبقه‌بندی با روش‌های مبتنی بر ماشین بردار پشتیبان 15
2-3-4 فن‌های طبقه‌بندی دانش-پایه 17
2-3-5 طبقه‌بندی با الگوریتم‌های ترکیبی 18
2-4 روش‌های انتخاب و کاهش فضای ویژگی 21
2-5 خلاصه فصل 22
فصل 3 مفاهیم و روش‌ها 25
3-1 مقدمه 25
3-2 مفاهیم پایه 25
3-3 الگوریتم‌های یادگیری متداول 27
3-3-1 آنالیز جداسازی خطی 27
3-3-2 درخت‌های تصمیم 28
3-3-3 شبکه‌های عصبی 31
3-3-4 طبقه‌بندی‌کننده بیز ساده 33
3-3-5 روش‌های مبتنی بر ماشین‌های بردار پشتیبان و کرنل 34
3-4 روش های دسته جمعی 39
3-5 تقویت 41
3-6 روش Bagging 42
3-6-1 دو الگوی گروهی 42
3-6-2 الگوریتم Bagging 43
3-6-3 جنگل تصادفی 47
3-6-4 انتخاب ویژگی با کمک شاخص تعیین اهمیت ویژگی RF 51
3-7 قطعه‌بندی تصویر 53
3-7-1 قطعه‌بندی به روش چند رزولوشنه 54
3-7-2 روش برآورد مقیاس مناسب برای قطعه‌بندی تصویر 58
3-8 برآورد دقت طبقه‌بندی 59
3-8-1 ماتریس ابهام 60
3-9 خلاصه 62
فصل 4 روش تحقیق و نتایج 64
4-1 مقدمه 64
4-2 داده‌ها و منطقه مورد مطالعه 64
4-3 روش پیشنهادی تحقیق 66
4-3-1 انتخاب باند با کمک شاخص اهمیت ویژگی RF 69
4-3-2 قطعه‌بندی تصویر ابرطیفی 70
4-3-3 گروه‌های ویژگی 71
4-3-4 طبقه‌بندی 72
4-4 ارزیابی 74
4-4-1 نتایج ارزیابی دقت کلی و ضریب کاپا 74
4-4-2 ارزیابی زمانی روش‌های طبقه‌بندی 79
4-4-3 نتایج طبقه‌بندی به تفکیک کلاس‌ها 80
4-4-4 ارزیابی بصری 84
4-5 جمع‌بندی مطالب فصل 88
فصل 5 نتیجه‌گیری و پیشنهادها 91
5-1 مقدمه 91
5-2 خلاصه تحقیق 91
5-3 دستاوردهای تحقیق 92
5-4 پیشنهادها 95
منابع 97
فهرست اشکال
شکل ‏1 1) روند کلی تحقیق 7
شکل ‏3 1: مرز تصمیم LDA بر روی یک مجموعه داده three-Gaussians 27
شکل ‏3 2: مثالی از درخت تصمیم 28
شکل ‏3 3: مرز تصمیم یک درخت تصمیم بر روی مجموعه داده three-Gaussians 31
شکل ‏3 4: شکل (الف) یک نرون و (ب) یک شبکه عصبی 32
شکل ‏3 5: نمایی از SVM خطی دوتایی 35
شکل ‏3 7: تفکیک غیر-خطی با بهره گرفتن از فن کرنل SVMs (Bekkari et al., 2012) 38
شکل ‏3 8: معماری یک روش دسته جمعی معمولی 39
شکل ‏3 9: معمولاً مجموعه چند طبقه‌بندی‌کننده بهتر از بهترین تک طبقه‌بندی‌کننده عمل می‌کند (Hansen and Salamon, 1990). 40
شکل ‏3 10: الگوریتم Bagging 44
شکل ‏3 11: مرزهای تصمیم (شکل بالا چپ) یک تک درخت، (شکل بالا راست) Bagging و (شکل پایین) درخت‌های تشکیل‌دهنده آن بر روی مجموعه داده three-Guassian 46
شکل ‏3 12: الگوریتم تولید درخت تصادفی در RF 48
شکل ‏3 13: روند کلی الگوریتم جنگل تصادفی (Guo et al., 2011) 49
شکل ‏3 14: مرزهای تصمیم بر روی مجموعه داده مصنوعی: (الف) 10 طبقه‌بندی‌کننده پایه Bagging؛ (ب) 10 طبقه‌بندی‌کننده پایه RF؛ (ج) Bagging؛ (د) RF 51
شکل ‏3 15: (راست) قطعه‌بندی Top-down؛ (چپ) قطعه‌بندی Bottom-up 54
شکل ‏3 16: مراحل ادغام دو شی تصویری یا پیکسل و تشکیل یک شی تصویری جدید با در نظر گرفتن شرط بهترین برازش دوطرفه بین جفت شی ادغام شونده 57
شکل ‏3 17: نمایی از پلات ROC-LV 59
شکل ‏4 1: نمایی از تصویر ابرطیفی با نمونه‌های مرجع 65
شکل ‏4 2: نمایی از داده لیدار مورد مطالعه 65
شکل ‏4 3: روند کل روش پیشنهادی 67
شکل ‏4 4: الگوریتم افزایش تعداد نمونه‌های آموزشی با بهره گرفتن از احتمالات محاسبه شده با RF 69
شکل ‏4 5: اهمیت نرمال شده هر یک از باندهای تصویر ابرطیفی در طبقه‌بندی 70
شکل ‏4 6: منحنی RMS شبکه عصبی برای 500 تکرار مرحله آموزش، (راست) برای NN و (چپ) برای PCA-NN 75
شکل ‏4 7: نمودار ضریب کاپا روش‌های طبقه‌بندی پیکسل-مبنای مختلف 77
شکل ‏4 8: نمودار دقت کلی روش‌های طبقه‌بندی پیکسل-مبنای مختلف 77
شکل ‏4 9: نمودار ضریب کاپا روش‌های مختلف طبقه‌بندی ویژگی‌‌های شی-گرا 79
شکل ‏4 10: نمودار دقت روش‌های مختلف طبقه‌بندی ویژگی‌‌های شی-گرا 79
شکل ‏4 11: نمودار زمان محاسباتی روش‌های مختلف طبقه‌بندی ویژگی‌‌های شی-گرا 80
شکل ‏4 14: نمایی از نتایج طبقه‌بندی ویژگی‌های شی-گرا پس قطعه‌بندی در چند مقیاس (به ترتیب از بالا به پایین) با روش NN، SVM و RF 85
شکل ‏4 15: نمایی از نتایج طبقه‌بندی ویژگی‌های شی-گرا برای قطعه‌بندی یک سطح با نمونه‌های آموزشی اولیه (به ترتیب از بالا به پایین) با روش MLC، NN، SVM و RF 86
شکل ‏4 16: نمایی از نتایج طبقه‌بندی ویژگی‌های شی-گرا برای قطعه‌بندی یک سطح با نمونه‌های آموزشی حاصل از RF (به ترتیب از بالا به پایین) با روش MLC، NN، SVM و RF 87
فهرست جداول
جدول ‏3 1: ماتریس ابهام برای 3 کلاس 60

 

جدول ‏4 1: اطلاعات مربوط به مجموعه داده‌های استفاده شده 65
جدول ‏4 2: تعداد نمونه‌های آموزشی و مرجع 66
جدول ‏4 3 : قطعه‌بندی چند مقیاسه و پارامترهای آن 71
جدول ‏4 4: فهرست ویژگی‌های قابل استخراج از اشیا 72
جدول ‏4 5: پارامترهای مورد نیاز برای شروع الگوریتم‌های طبقه‌بندی 73
جدول ‏4 6: جدول دقت‌های طبقه‌بندی پیکسل-مبنا 76
جدول ‏4 7: جدول دقت‌های طبقه‌بندی شی-مبنا تصویر ابرطیفی و داده لیدار 78
جدول ‏4 8: برآورد دقت طبقهبندی پیکسل-مبنای ویژگی‌های لیدار و تصویر ابرطیفی 81
جدول ‏4 9: برآورد دقت طبقهبندی پیکسل-مبنای 20 باند انتخاب شده از تصویر ابرطیفی 82
جدول ‏4 10: برآورد دقت طبقهبندی شی-گرا در سطح 124 با نمونه‌های آموزشی اولیه 83
جدول ‏4 11: برآورد دقت طبقهبندی شی-گرا در سطح 124 با نمونه‌های آموزشی حاصل از RF 84
فصل اول
مقدمه
فصل 1 مقدمه
1-1 پیشگفتار
در زندگی امروزی داشتن اطلاعات به‌روز، یک برتری بزرگ به شمار می‌آید که به تصمیم‌گیری درست و زندگی بهتر در جوامع انسانی منجر می‌شود. یکی از مهم‌تر ین اطلاعات، نقشه‌های به‌روز پوشش اراضی است که برای تصمیم‌گیری صحیح و مدیریت و برنامه‌ریزی آگاهانه برای مدیران (شهری) مورد نیاز است.
سنجش از دور یک منبع غنی برای تولید بسیاری از اطلاعات مکانی و محیطی است و یکی از بنیادی‌ترین اطلاعاتی که تولید می‌کند نقشه‌های پوشش اراضی است . اطلاعات پوشش اراضی برای تولید نقشه‌های کاربری اراضی، مطالعه تغییرات محیطی و برقراری ارتباط بین عوامل انسانی مختلف و متغیرهای فیزیکی محیط مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای تولید نقشه‌های پوشش اراضی ابتدا بایستی این اطلاعات از تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های دیگر استخراج شود. تفسیر بصری و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی دو روش متداول برای استخراج اطلاعات از تصاویر ماهواره‌های و داده‌های سنجش از دور است، که هر یک دارای مزایا و معایبی می‌باشند. در برخی موارد استخراج اطلاعات از تصاویر ماهواره‌ای و هوایی توسط عامل انسانی نتایج مطلوب‌تری نسبت به روش‌های خودکار یا نیمه ‌خودکار تولید می‌کند. اما در جوامع امروزی تولید اطلاعات توسط عامل انسانی و به روش‌های سنتی دیگر پاسخگوی نیازهای موجود نیست و لازم است روش‌های خودکار و عاری از دخالت انسان توسعه داده شود. در این راستا پیوسته الگوریتم‌های یادگیری جدیدتری توسعه داده می‌شود تا این نیاز را برطرف سازد. در زمینه استخراج اطلاعات از تصاویر سنجش از دور به روش سنتی، مسائلی که بایستی مورد توجه واقع شود عبارت‌اند از: 1- حجم زیاد و رشد سریع داده‌ها و تصاویر در سنجش از دور، 2- زمان‌بر بودن استخراج اطلاعات توسط انسان و از طرف دیگر 3- پیچیدگی عوارض برای تفسیر بصری و استخراج به وسیله چشم ممکن است باعث خطا ‌گردد و در برخی موارد نیز استخراج اطلاعات به این روش غیرممکن می‌شود. راه‌حل این مسئله استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی است که هدف نهایی آن‌ ها استخراج اطلاعات بدون دخالت انسان است . مهم‌تر ین کاری که الگوریتم‌های یادگیری ماشینی در سنجش از دور انجام می‌دهند طبقه‌بندی داده‌ها به کلاس‌های اطلاعاتی است. الگوریتم‌های یادگیری ماشینی متداول در سنجش از دور مثل روش‌های طبقه‌بندی بیشینه شباهت (MLC )، ماشین بردار پشتیبان (SVM ) و شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN ) دارای مشکلاتی مثل 1- نیازمندی به داده‌های آموزشی زیاد و بدون خطا، 2- نیازمندی به تعیین بهینه و صحیح پارامترهای آغازکننده، 3- محاسبات زیاد و 4- دقت پایین در استخراج اطلاعات هستند. جنگل تصادفی (RF ) یک الگوریتم یادگیری ماشینی جدید است که با ترکیب طبقه‌بندی‌کننده‌های درختی نتایج رضایت‌بخشی را در طبقه‌بندی تولید می‌کند هم‌چنین استفاده از این روش می‌تواند برخی از مشکلات مطرح در الگوریتم‌های قبلی را رفع کند.
ارزش اطلاعاتی یک تصویر بیشتر از هزار کلمه است. سنجش از دور تصاویری با اطلاعات گوناگون از محیط را در اختیار ما قرار می‌دهد. همان ‌طور که گفته شد می‌توان با طبقه‌بندی تصاویر به این اطلاعات دست یافت. در بیشتر موارد در طبقه‌بندی تصاویر از روش‌های پیکسل-مبنا استفاده می‌شود. این روش‌ها پیکسل‌های تصویر را بر اساس اطلاعات عددی آن‌ ها طبقه‌بندی می‌کنند. اما معمولاً عوارضی که در اکثر موارد در یک تصویر به دنبال آن هستیم، تک ‌پیکسلی نیستند بلکه به صورت مجموعه‌ای از پیکسل‌ها یا یک شی هستند. لذا در این تحقیق نیز با توجه به این که هدف طبقه‌بندی پوشش اراضی است و عوارض نهایی مورد نظر، تک ‌پیکسلی نیستند، ابتدا یک قطعه‌بندی روی تصویر انجام می‌شود تا اشیا تصویری تولید شوند و سپس این اشیا با توجه به ویژگی‌هایی که دارند طبقه‌بندی می‌شوند تا کلاس‌های اطلاعاتی پوشش اراضی را ارائه دهند.
در این تحقیق طبقه‌بندی هم به صورت پیکسل-مبنا و هم به صورت شی-مبنا با چند روش‌ انجام می‌شود و نتایج هر یک مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد، تا در نهایت روشی مناسب از میان روش‌های بررسی‌شده برای طبقه‌بندی پوشش اراضی شهری با بهره گرفتن از تصاویر ابرطیفی ارائه گردد. از آنجا پوشش اراضی شهری پیچیده‌تر و مهم‌تر از پوشش اراضی طبیعی است در این تحقیق یک تصویر از یک صحنه شهری با عوارض مختلف مورد بررسی قرار گرفته است تا بتوانیم ارزیابی صحیح‌تری را به طور عملی از روش‌های طبقه‌بندی مختلف انجام دهیم.
1-2 ضرورت‌ها، انگیزه‌ها و ویژگی‌های تحقیق
در تحقیقات صورت گرفته قبلی در زمینه طبقه‌بندی پوشش اراضی از روش‌ها و داده‌های بسیاری استفاده‌شده است (Lu and Weng, 2007). در اغلب این تحقیقات روش‌های پیشرفته و درعین‌حال پیچیده‌ای مثل شبکه‌های عصبی، ماشین‌های بردار پشتیبان، RFM و یا تلفیق این روش‌ها باهم و با فن‌های بهینه‌سازی و فازی‌سازی استفاده‌شده است. درک عمیق بسیاری از این روش‌ها و رفع مشکلات حاصل از استفاده این روش‌ها و یا تعیین پارامترهای این روش‌ها برای عموم کاربران سنجش از دور نیاز به مطالعه و صرف زمان زیادی دارد. به همین دلیل ممکن است در برخی کاربردهای سنجش از دور به درستی نتوان از این روش‌ها استفاده کرد.
امروزه با پیشرفت سنجنده‌های سنجش از دور، می‌توان به طور هم‌زمان اطلاعات طیفی و مکانی با قدرت تفکیک بالا را باهم استفاده کرد. علاوه بر این سنجنده‌های لیدار قادرند اطلاعات ارتفاعی دقیقی از محیط را در اختیار ما قرار دهند (Hodgson et al., 2003). تلفیق این دو نوع داده می‌تواند کمک بزرگی به بهبود دقت طبقه‌بندی و تهیه نقشه پوشش اراضی شهری بکند. تحقیقات بسیاری برای طبقه‌بندی و تلفیق این داده‌ها به منظور تولید نقشه‌های پوشش اراضی شده است. اغلب این تحقیقات با تکیه بر روش‌های پیشرفته و پیچیده توانسته‌اند دقت طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی و لیدار را افزایش دهند. اما سؤالی که اینجا مطرح می‌شود این است که آیا همیشه برای افزایش دقت طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی لازم است چنین روش‌های پیچیده (که اغلب دارای محاسبات بالایی نیز هستند) به کار رود، یا این که می‌توان با روش‌های ساده‌تری نیز به این دقت دست یافت.
یکی از روش‌های جدید طبقه‌بندی، RF است که با الگوریتم بسیاری ساده‌ای به کمک تلفیق چند طبقه‌بندی‌کننده پایه ساده کار می‌کند و تعیین پارامترهای آن بسیار ساده است (Joelsson et al., 2010). مطالعات قبلی انجام شده درباره RF قابلیت‌های کاربردی از این روش را معرفی کرده‌اند. مزایای مطرح شده این روش و سادگی آن، انگیزه اصلی استفاده از این روش جهت طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی در این تحقیق است .
برخی محققین در کارهای قبلی نشان داده‌اند که قطعه‌بندی تصویر و طبقه‌بندی شی-گرا می‌تواند دقت طبقه‌بندی را بالا ببرد (Kettig and Landgrebe, 1976, Geneletti and Gorte, 2003, Benz et al., 2004, Walter, 2004, Blaschke, 2010). در برخی تحقیقات نیز برای طبقه‌بندی تصاویر چند طیفی، طبقه‌بندی شی-گرا پیشنهاد شده است (Kettig and Landgrebe, 1976, Geneletti and Gorte, 2003). در مورد تصاویر ابرطیفی، با توجه به محاسبات بالای قطعه‌بندی و تولید ویژگی‌های شی‌گرا و تعداد بالای باندهای تصاویر ابرطیفی، سؤال دیگری که در اینجا مطرح می‌شود این است که قطعه‌بندی و تولید ویژگی‌های شی‌گرا برای بهبود طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی تا چه حد دقت کار را بالا می‌برد و آیا طبقه‌بندی شیء‌گرای تصاویر ابرطیفی از نظر محاسباتی و زمان طبقه‌بندی به صرفه است. برای پاسخ به این‌چنین سؤالاتی انجام یک تحقیق و مطالعه ضروری است. تحقیق برای پاسخ به مسائل مذکور ارائه می‌شود که مقایسه با تحقیقات قبلی دارای ویژگی‌های جدیدی است . این ویژگی‌ها عبارت‌اند از:
• استفاده از طبقه‌بندی RF به منظور طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی با تلفیق داده لیدار،
د قطعه‌بندی و تولید ویژگی‌های شی‌گرا از تصاویر ابرطیفی و داده لیدار و طبقه‌بندی آن‌ ها با الگوریتم‌های RF، SVM و NN،
• افزایش نمونه‌های آموزشی با کمک RF به منظور افزایش دقت طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی، و
• حذف باندهای کم اهمیت تصویر ابرطیفی و طبقه‌بندی با بهره گرفتن از باندهای مناسب با کمک RF.
1-3 اهداف و سؤالات تحقیق
هدف اصلی این تحقیق بررسی فن‌های یادگیری ماشینی برای طبقه‌بندی کاربری اراضی شهری با بهره گرفتن از تصاویر ماهواره‌ای و داده کمکی مثل DSM است . اهداف اصلی این تحقیق عبارت‌اند از:
• بررسی عملکرد طبقه بندی کننده RF در طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی و داده لیدار در یک صحنه شهری،
• ارزیابی قابلیت RF به عنوان یک ابزار انتخاب ویژگی برای طبقه‌بندی پوشش اراضی شهری،
و مقایسه نتایج طبقه‌بندی به دست آمده از طبقه بندی کننده مبتنی بر RF با نتایج حاصل از طبقه‌بندی‌کننده‌های معروف.
با توجه به تحقیقات قبلی و تصویر ابرطیفی به‌کار‌رفته در این تحقیق سؤالات زیر مطرح می‌شود:
ث آیا RF می‌تواند در طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی جایگزین روش‌های پیچیده مثل SVM و NN شود؟
• RF ، در کاهش محاسبات طبقه‌بندی یا انتخاب باندهای مناسب تصاویر ابرطیفی چه نقشی می‌تواند داشته باشد؟
• چگونه با کمک الگوریتم RF می‌توان صحت طبقه‌بندی را افزایش داد؟
• آیا با کمک RF می‌توانیم نمونه‌‌های آموزشی بیشتری تولید کرد و با کمک آن دقت طبقه‌بندی را افزایش داد؟
• آیا قطعه‌بندی چندمقیاسی و تولید ویژگی‌های جدید و انجام طبقه‌بندی با کمک این ویژگی‌ها می‌تواند دقت طبقه‌بندی تصاویر ابرطیفی را افزایش دهد؟
1-4 روش تحقیق
روش استفاده‌شده در تحقیق حاضر به طور خلاصه شامل مراحل زیر است :
• قطعه‌بندی تصویر و تولید اشیا تصویر
• تولید ویژگی‌های شی-مبنا
• طبقه‌بندی پیکسل-مبنا و شی-مبنا
• محاسبه احتمال تعلق کلاس‌ها به کمک الگوریتم RF و تولید نمونه‌های آموزشی جدید
• تکرار طبقه‌بندی با نمونه‌های آموزشی جدید
• ارزیابی و مقایسه حالت‌های مختلف طبقه‌بندی
در این تحقیق حالت‌های مختلفی از ویژگی‌های پیکسل-مبنا از تلفیق ویژگی‌های بافت لیدار و باندهای تصویر ابرطیفی، باندهای انتخابی تصویر ابرطیفی، و ویژگی‌های شی-مبنا حاصل از قطعه‌بندی در یک و چند مقیاس به طور جداگانه باهم تلفیق‌شده و طبقه‌بندی شدند و در نهایت، حالت‌های مختلف طبقه‌بندی مورد ارزیابی قرار گرفت. روند کلی مراحل مذکور به طور خلاصه در شکل ‏1 1 نشان داده شده است و جزئیات آن در فصل چهار تحقیق ارائه شده است.
شکل ‏1 1) روند کلی تحقیق
1-5 معرفی اختصاری سایر فصول
در فصل بعد تعدادی از تحقیقات مرتبط در زمینه روش‌های مختلف طبقه‌بندی پوشش اراضی با بهره گرفتن از تصاویر ماهواره‌ای و داد‌های سنجش از دوری و لیدار پرداخته شده است. در بخش ‏2-2 مروری بر کارهای انجام شده شی-گرا و پیکسل-مبنا شده است. در بخش ‏2-3 مروری بر تحقیقات سنجش از دوری انجام شده با الگوریتم‌های پیشرفته مثل SVM، NN، روش‌های دانش-پایه و الگوریتم‌های ترکیبی مثل RF شده است. روش‌های انتخاب و کاهش فضای ویژگی در بخش ‏2-4 توضیح داده شده است. در انتهای فصل در بخش ‏2-5 خلاصه‌ای از مطالب فصل گفته شده است.
در فصل سوم، مفاهیم و روش‌های مورد نیاز در تحقیق توضیح داده شده است. ابتدا در بخش ‏3-2 مفاهیم پایه مورد استفاده در بازشناسی الگو توضیح داده شده است. در بخش ‏3-3 الگوریتم متداول طبقه‌بندی، در بخش ‏3-4 روش‌های ترکیبی طبقه‌بندی گفته شده است. در ادامه در دو بخش ‏3-5 و ‏3-6 دو الگوریتم مهم ترکیبی Boosting و Bagging توضیح داده شده است. در بخش ‏3-6-3 الگوریتم جنگل تصادفی و برخی قابلیت‌های آن توضیح داده شده است. در بخش ‏3-7 روش قطعه‌بندی تصویر و در بخش ‏3-8 معیار‌های ارزیابی طبقه‌بندی گفته شده است. در بخش ‏3-9 خلاصه‌ای از مطالب فصل گفته شده است.
در فصل چهارم تحقیق ابتدا داده‌های مورد استفاده در بخش ‏4-2 و در ادامه در بخش ‏4-3 روش پیشنهادی تحقیق و ارزیابی روش‌ها در بخش ‏4-4 توضیح داده شده است. در بخش ‎0 نیز خلاصه‌ای از مطالب فصل گفته شده است.
در نهایت در فصل پنجم، ابتدا مقدمه و خلاصه‌ای از تحقیق در بخش‌های ‏5-1 و ‏5-2 آورده شده است. در ادامه نیز با توجه به نتایج تحقیق در بخش ‏5-3 و ‏5-4 به ترتیب دستاوردها و پیشنهادها ارائه شده است.
فصل دوم
مروری بر تحقیقات پیشین
فصل 2 مروری بر تحقیقات پیشین

خلاصه فارسی …………………………………………… 1

مقدمه …………………………………………….. 3

فصل اول: کلیات

1-1. بیان مساله…………………………………………. 6

1-2. اهداف………………………………………….. 6

فصل دوم: بررسی متون و مطالعات دیگران در این زمینه

2-1. مروری بر روش‌های استخراج مایع- مایع و میكرواستخراج مایع- مایع………………. 8

2-1-1. میكرواستخراج فاز مایع…………………………………………. 9

2-1-1-1. میكرواستخراج فاز مایع با تك قطره………………………………………… 9

2-1-1-2. میكرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی (HF-LPME)……………………

2-1-1-2-1. اصول استخراج و سیستم‌های مختلف در استفاده از HF-LPME…………….

2-1-1-2-2. جنبه‌های عملی و پیكربندی‌های مختلف HF-LPME…………………………….

2-1-1-2-3. میكرواستخراج فاز مایع از فضای فوقانی با فیبر توخالی………………… 18

2-1-1-3. میكرواستخراج فاز مایع با بهره گرفتن از انجماد حلال استخراج كننده ………….21

2-1-1-4. میكرواستخراج فاز مایع- مایع پخشی (DLPME)…………………………………

2-1-2. استخراج فاز جامد…………………………………………. 22

2-2. كروماتوگرافی…………………………………………. 22

2-2-1. دسته‌بندی روش‌های كروماتوگرافی…………………………………………. 23

2-2-1-1. كروماتوگرافی مایع با كارایی بالا (HPLC)…………………………………………

2-2-1-2. دستگاه‌های كروماتوگرافی مایع…………………………………………. 25

2-2-1-2-1. مخزن فاز متحرك………………………………………….. 26

2-2-1-2-2. سیستم‌های پمپ كننده………………………………………… 26

2-2-1-2-3. سیستم‌های تزریق نمونه…………………………………………. 27

2-2-1-2-4. ستون‌های كروماتوگرافی مایع…………………………………………. 28

2-2-1-2-5. دمای پیستون…………………………………………. 29

2-2-1-2-6. آشكارسازها………………………………………… 29

2-3. بررسی مطالعات HF-LPME………………………………………….

2-4. بررسی داروی مورد مطالعه…………………………………………. 35

2-4-1. فارماكوكینتیک دارو………………………………………… 35

2-4-2. مكانیسم اثر دارو………………………………………… 35

2-4-3. موارد مصرف دارو………………………………………… 36

2-4-4. منع مصرف و احتیاط…………………………………………. 36

2-4-5. عوارض جانبی…………………………………………. 36

2-4-6. تداخلات………………………………………….. 36

2-4-7- دوز مصرفی…………………………………………. 36

2-5. اهمیت اندازه‌گیری رالوکسیفن…………………………………………. 37

فصل سوم: مواد و روش ها

3-1. مواد شیمیایی و تجهیزات دستگاهی…………………………………………. 39

3-1-1. مواد شیمیایی، استانداردها و نمونه‌های حقیقی………………………. 39

3-1-2. تجهیزات دستگاهی…………………………………………. 39

3-2. روش استخراج…………………………………………. 40

3-2-1. استخراج به اختصار طی مراحل زیر انجام گرفت……………………..41

3-2-2. مراحل بهینه‌سازی…………………………………………. 42

3-2-2-1. بهینه‌سازی شرایط جداسازی…………………………………………. 42

3-2-2-2. بهینه‌سازی شرایط استخراج…………………………………………. 42

3-2-2-2-1. نوع حلال آلی…………………………………………. 43

3-2-2-2-2. اثر pH فاز دهنده………………………………………… 43

3-2-2-2-3. اثر pH فاز گیرنده………………………………………… 43

3-2-2-2-4. اثر قدرت یونی فاز دهنده …………………………………………43

3-2-2-2-5. اثر همزدن محلول آنالیت………………………………………….. 43

3-2-2-2-6. اثر زمان استخراج…………………………………………. 43

3-2-2-2-7. اثر دما بر استخراج…………………………………………. 43

3-2-3. ارزیابی كارایی روش استخراج…………………………………………. 44

3-2-3-1. منحنی درجه‌بندی………………………………………….44

3-2-3-2. تعیین فاكتور پیش تغلیظ (PF)…………………………………………

3-2-3-3. تعیین تكرارپذیری (RSD)…………………………………………

3-2-4. آنالیز نمونه حقیقی…………………………………………. 45

فصل چهارم: نتایج

4-1. میكرواستخراج سه فازی بر پایه استفاده از فیبر توخالی متخلخل……….. 47

4-1-1. اصول تئوری…………………………………………. 47

 

 

4-2. مراحل بهینه‌سازی…………………………………………. 50

4-2-1. بهینه‌سازی شرایط جداسازی………………………………………..50

4-2-2. بهینه‌سازی شرایط استخراج………………………………………… 51

4-2-2-1. نوع حلال آلی…………………………………………. 51

4-2-2-2. اثر pH فاز گیرنده و فاز دهنده………………………………………… 53

4-2-2-3. اثر سرعت هم‌زدن محلول آنالیت………………………………………….. 55

4-2-2-4. اثر قدرت یونی فاز دهنده………………………………………… 57

4-2-2-5. اثر زمان استخراج…………………………………………. 58

4-2-2-6. اثر دمای استخراج…………………………………………. 59

4-3. تعیین پارامترهای تجزیه‌ای روش استخراج………………………….. 60

4-3-1. تهیه منحنی درجه‌بندی…………………………………………. 61

4-3-2. فاكتور پیش تغلیظ (PF) و درصد بازیابی (R%)………………………..

4-3-3. تعیین حد تشخیص (LOD)…………………………………………

4-3-4. تكرارپذیری روش (RSD)…………………………………………

4-4- آنالیز نمونه حقیقی…………………………………………. 64

فصل پنجم: بحث و نتیجه‌گیری

5-1. مقایسه روش استخراجی با روش‌های گزارش شده‌ی دیگر مراجع………… 66

5-2. نتیجه‌گیری…………………………………………. 69

منابع…………………………………………………. 70    

خلاصه انگلیسی…………………………………….. 83

ضمائم………………………………….84

چکیده:

رالوکسیفن برای درمان سرطان PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است) و نازایی وابسته به‌اولیگومنوره یا آمنوره ثانویه مصرف‌ می‌شود. رالوكسیفن درمان جدیدی است كه اخیراً برای پیشگیری از پوكی استخوان ستون فقرات در دسترس قرار گرفته است. این دارو به صورت روزی یک قرص مصرف می‌گردد. از بعضی جهات این دارو شبیه استروژن عمل می‌كند، اما برخلاف آن باعث خونریزی از مهبل یا افزایش خطر ابتلاء به سرطان PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است) نمیشود.

در واقع شواهدی وجود دارد كه این دارو خانمها را از ابتلاء به سرطان PESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است) در حداقل سه سال اول شروع درمان محافظت می‌كند. رالوكسیفن در برطرف كردن مشكلات یائسگی خانمها مثل برافروختگی، احساس داغ شدن و عرق ریزش شبانه كمكی نمی‌كند.

مكانیسم اثر: رالوکسیفن از گروه داروهای SERM(تعدیل کننده های انتخابی گیرنده استروژن) می باشد. این داروها در برخی بافت ها اثرات مشابه استروژن ( آگونیستی)، و در سایر بافت ها دارای اثرات مشابه نسبی و یا جلوگیری از اثر استروژن (آنتاگونیستی) دارند. رالوکسیفن در درمان سرطان های پاسخ دهنده به هورمون تجویز می شود و در این بافت به عنوان آنتاگونیست از فعال شدن گیرنده توسط استروژن های آندوژن جلوگیری می کند.

عوارض جانبی: گر گرفتگی، خونریزی واژن، توقف قاعدگی، خارش فرج، اختلالات گوارشی، التهاب تومور، کاهش تعداد پلاکتها، احتباس مایعات، طاسی، فیبروم رحم، اختلالات بینایی (تغییرات قرنیه، آب مروارید و رتینوپاتی‌) کاهش پلاکت‌ها یا گلبول‌های سفید خون، به‌ندرت کاهش نوتروفیل‌ها و تغییرات آنزیم‌های‌کبدی از عوارض جانبی دارو هستند.

در این مطالعه یک روش میكرواستخراج فاز مایع با بهره گرفتن از فیبر توخالی به همراه كروماتوگرافی مایع با عملكرد بالا (HPLC) و دتکتور UV جهت پیش تغلیظ و شناسایی رالوکسیفن در پلاسما به كار برده شد. رالوکسیفن از 15 میلی‌لیتر محلول بازی نمـونـه بـا 11= pH بـه داخـل یـك حـلال آلـی( اکتانول) كه در منافذ دیواره فیبر قرار داشت استخراج شد. به دنبال آن این دارو از حلال آلی به داخل فاز گیرنده آب با ماهیت اسیدی با 5/2pH= كه در داخل فیبر قرار داشت وارد شد. در ادامه فاكتورهای موثر در میكرواستخراج كه شامل pH فاز دهنده و فاز گیرنده، نوع حلال آلی، قدرت یونی فاز دهنده، زمان استخراج سرعت هم‌زدن بررسی و بهینه شد. پس از استخراج دارو با شرایط بهینه فاكتور پیش تغلیظ 108درصد بازیابی 81 درصد حد تشخیص 3/0 نانوگرم بر میلی لیتر، محدود خطی بودنng/ mL 100-1 با 99/0R2= و %35/3 RSD = حاصل شد.

مقدمه:

علم شیمی تجزیه روش‌های متنوعی را برای آنالیز كمی و كیفی مواد ارائه می‌دهد. امروزه روش‌های جداسازی، تفكیک گونه‌ای موجود در بافت‌های پیچیده را با حد تشخیصی در حد خیلی كم (فمتوگرم) مقدور ساخته است. علاوه بر روش‌های جداسازی، مرحله‌ی آماده‌سازی نمونه نیز یكی از مهم‌ترین مراحل در روند تجزیه می‌باشد. این مرحله شامل تبدیل بافت یک نمونه حقیقی به حالتی است كه برای تجزیه با یک تكنیک جداسازی و یا روش‌های دیگر مناسب باشد. می‌توان گفت مرحله آماده‌سازی نمونه برای اهداف زیر طراحی شده است:

1- حذف مزاحمت‌ها از نمونه به منظور افزایش گزینش‌پذیری روش.

2- پیش تغلیظ آنالیت مورد نظر و افزایش غلظت آن به نحوی كه بتوان آنرا با دستگاه‌های تجزیه‌ای اندازه‌گیری كرد.

3- تبدیل آنالیت‌ها به فرمی كه برای شناسایی با دستگاه تجزیه‌ای مناسب باشد. 

اساسی‌ترین روش آماده‌سازی نمونه، روش استخراج است. تلاش متخصصین شیمی تجزیه برای ابداع و توسعه‌ی روش‌های اندازه‌گیری با دقت و صحت بالا و نیز حذف مراحل دستی كه موجب تكرارپذیری پایین در روش‌های تجزیه‌ای می‌شود، باعث شده كه روش‌های استخراجی نوینی ابداع گردد. شكل (1-1) روش‌های مختلف استخراج و میكرواستخراج را دسته‌بندی می‌كند كه راجع به آنها توضیحات مفصلی در مراجع آمده است.

در كلیات به اختصار راجع به میكرواستخراج مایع- مایع با قطره روش‌های استخراج بر پایه استفاده از فیبرهای توخالی متخلخل بحث خواهد شد.

فصل اول: کلیات

1-1- بیان مسأله

جهت اندازه‌گیری مقادیر Trace رالوکسیفن در مایعات بدن می‌بایست از متدی استفاده شود كه به تیم پزشكی در تنظیم دوز دارو بدون نیاز به خون‌گیری و از طریق غیر تهاجمی كمك كند و قدرت شناسایی و تفكیک این دارو را داشته باشد. با بهره گرفتن از متد پیش تغلیظ دارو با میكرواستخراج فاز مایع به كمك هالوفایبر می‌توان مقادیر بسیار كم این دارو را در پلاسما تغلیظ و استخراج نمود، سپس با دستگاه HPLC اندازه‌گیری كرد. از آنجا كه دفع این دارو کبدی است و فقط 6 درصد از راه ادرار دفع میشود در افراد با نارسایی کبدی دوز دارو 2.5 برابر میشود در افراد با نارسایی کلیوی کلیرانس 15 درصد افزایش می یابد و با توجه به نیمه عمر آن، می‌توان از نمونه پلاسما افراد جهت آنالیز استفاده نمود. این روش بسیار جدید بوده و تا به حال جهت پیش تغلیظ و اندازه‌گیری این دارو استفاده نشده است.

2-1- اهداف

ابداع روش جدید و غیر تهاجمی (non invasive) جهت تعیین مقدار این دارو از طریق بهینه‌سازی پارامترهای موثر در پیش تغلیظ و اندازه‌گیری این دارو و در نهایت دستیابی به دوز تجویزی مناسب در كسانی كه دارو را دریافت می‌كنند.

فصل دوم: بررسی متون و مطالعات دیگران در این زمینه

1-2- مروری بر روش‌های استخراج مایع- مایع و میكرواستخراج مایع- مایع

استخراج مایع- مایع بر مبنای توزیع گونه بین دو فاز امتزاج‌ناپذیر كه معمولاً یكی از آن‌ ها آب و دیگری یک حلال آلی است استوار است. در این روش اساس جداسازی توزیع است ]12[.

عوامل موثر در استخراج مایع- مایع عبارتند از:

نوع حلال استخراج كننده، حجم حلال آلی برای استخراج، pH، عامل استخراج، عامل پوشاننده و قدرت یونی محیط.

استخراج مایع- مایع یكی از قدیمی‌ترین روش‌های جداسازی است، سادگی و كاربردی بودن در مقیاس تجزیه‌ای و صنعتی از عوامل بقای این روش تا امروزه بوده است. از مهم‌ترین معایب این روش مصرف زیاد حلال آلی و آلودگی محیط زیست، هزینه حلال آلی و ایجاد سمیت می‌باشد. در همین راستا با پیشرفتی كه در این روش صورت گرفت و با كم كردن مقدار حلال آلی استخراجی، روش‌های میكرواستخراج با حلال روی كار آمدند كه در این روش‌ها حجم حلال آلی مصرفی به مقدار قابل توجهی كاهش می‌یابد ]29[.

روش‌های میكرواستخراج با حلال شامل موارد زیر می‌باشد:

میكرواستخراج فاز مایع با تك قطره[1] (SDME)

میكرواستخراج فاز مایع توسط غشای فیبر توخالی[2](HF-LPME)

میكرواستخراج فاز مایع با بهره گرفتن از انجماد حلال استخراج كننده

میكرواستخراج فاز مایع- مایع پخشی[3] (DLPME)

2-1-1. میكرواستخراج فاز مایع

2-1-1-1. میكرواستخراج فاز مایع با تك قطره

Liu و Dasgupta اولین محققانی بودند كه از یک قطره‌ی كوچك جهت تغلیظ و استخراج استفاده نمودند. آنها با به كار بردن یک میكرو قطره‌ی آلی از جنس كلروفرم به صورت معلق در یک قطره آبی در حال جریان (سیستم قطره در قطره) توانستند سدیم دو دسیل سولفات را به صورت زوج یون با متیلن بلو به داخل كلروفرم استخراج نماید ]12[. تقریباً در همان زمان jeannot و cantwell روشی را معرفی كردند كه آن میكرواستخراج با حلال نامیدند ]37[. در این روش یک قطره 8 میكرولیتری از حلال آلی n- اكتان حاوی مقدار ثابتی از استاندارد داخلی در انتهای میله‌ی تفلونی قرار می‌گرفت و میله‌ی تفلونی به محلول آبی در حال چرخش كه حاوی آنالیت بود وارد می‌شد. بعد از اتمام استخراج، میله تفلونی از محلول آبی بیرون كشیده شده و 1 از فاز آلی برای آنالیز به دستگاه كروماتوگرافی گازی تزریق می‌گردید (شكل 2-1).

در سال 1997 به موازات تحقیقات Jeannot و Cantwell روی میكرواستخراج با قطره He ]44[ و Lee استخراج با قطره را در حالت استاتیک و دینامیک انجام دادند. در روش استاتیك، یک میكرولیتر از قطره‌ی استخراجی در نوك سوزن میكروسرنگ معلق شده، در تماس با محلول آبی قرار گرفته و استخراج گونه از فاز آبی به داخل قطره انجام می‌گیرد. در روش دینامیك، پیستون میكروسرنگ به صورت قیف جدا كننده عمل می کند. با كشیدن پیستون و ورود محلول آبی به داخل میكروسرنگ، لایه‌ی نازكی از فاز آلی در جدار داخلی سرنگ و سوزن تشكیل شده و همرفت القاء شده در اثر حركت پیستون منجر به استخراج گونه‌ها از فاز آبی به لایه آلی می‌گردد ]31[. میكرواستخراج با قطره به دو شیوه دو فازی و سه فازی قابل انجام است. در میكرواستخراج دو فازی، استخراج گونه‌ها به درون یک حلال آلی غیر قابل امتزاج با آب رخ می‌دهد. در میكرواستخراج سه فازی یا میكرواستخراج مایع- مایع- مایع[1]، گونه‌ها از نمونه به درون حلال آلی و سپس با استخراج برگشتی به درون فاز آبی پذیرنده استخراج می‌شوند.

در میكرواستخراج با قطره (دو فازی یا سه فازی) به دلیل انتقال گونه‌ها از نمونه‌های با حجم چند میلی‌لیتر به داخل میكرو قطره‌ای با حجم میكرولیتر، فاكتور تغلیظ بالایی برای مواد مختلف به دست می‌آید. وجود یک مرحله استخراج برگشتی در سیستم سه فازی، انتخابگری سیستم را بالا می‌برد، چرا كه طی آن بسیاری از مولكول‌های خنثی حذف گردیده و روش از قدرت پاكسازی[2] بالایی برای نمونه‌های با ماتریس پیچیده برخوردار می‌گردد. با انتخاب حلال آلی مناسب، كاهش نسبت حجم میكرو قطره‌ی پذیرنده به نمونه، تنظیم شرایط و pH فازهای دهنده و گیرنده و نیز با بكارگیری واكنش‌گرهای كمكی در فاز استخراجی به منظور به دام اندازی گونه‌ها، می‌توان كارایی استخراج را افزایش داد ]30[.

قرارگیری حلال استخراجی در معرض بافت پیچیده‌ی نمونه و انحلال جزیی حلال در آب، دشواری نگهداری قطره درون محلول، عدم امكان استفاده از دماهای بالا و ناپایدار شدن قطره طی هم‌زدن محلول، همچنین كشیده شدن مقداری از محلول همراه با قطره به درون میكروسرنگ در انتهای كار از جمله معایب روش SDME می‌باشد. Jeannot و همكارانش در سال 2001 با هدف رفع این محدودیت‌ها ایده‌ی استفاده از قطره‌ی حلال در فضای فوقانی[3] را مطرح نمودند ]66[.

در این روش كه میكرواستخراج با حلال از فضای فوقانی نامیده می‌شود، قطره برای زمانی معلوم در تماس با فضای فوقانی نمونه قرار گرفته و استخراج گونه‌ها از محلول به فضای فوقانی و از آنجا به درون قطره انجام می‌پذیرد.

HS-SDME روشی ساده، حساس و ارزان است و جهت استخراج تركیبات فرار و نیمه فرار از نمونه‌های با بافت پیچیده بسیار مناسب می‌باشد ]73، 46[ به منظور افزایش تكرارپذیری استخراج، این روش توسط دستگاه‌های نیمه خودكار و تمام خودكار نیز انجام پذیرفته است. در شكل (2-2) نمایی از سیستم میكرواستخراج با قطره به دو شیوه استخراج مستقیم و استخراج از فضای فوقانی نشان داده شده است.

[1]. Liquid- Liquid- Liquid Microextraction (LLL.ME).

[2]. Cleaning