جایابی تونل انتقال آب رشته کوه هزارمسجد با واکاوی سلسله مراتبی و آنتروپی شانون (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
سابقه و هدف: در سال های اخیر، حفر تونل های انتقال آب با مخاطرات گوناگونی همانند پتانسیل مچاله شوندگی، مخاطرات هیدروژئولوژیکی، تأثیرات زیست محیطی، مخاطرات وجود گاز و تحلیل حساسیت هزینه های ساخت روبه رو بوده که اهمیت جایابی صحیح این سازه ها را دوچندان کرده است. اما تعیین محل حفر تونل، با استفاده از روش های نوین وزن دهی به معیارهای اثرگذار و پهنه بندی در سیستم اطلاعات جغرافیایی، مغفول مانده است. مواد و روش ها: در این مطالعه، با تلفیق سیستم اطلاعات جغرافیایی، تحلیل سلسله مراتبی و آنتروپی شانون، به جایابی تونل انتقال آب هزارمسجد که بخشی از پروژه انتقال آب از ارتفاعات هزارمسجد به شهر مشهد را تشکیل می دهد، پرداخته شده است. بر این اساس، مؤلفه های گوناگونی شامل پنج بعد مخاطرات اجتماعی، زمین شناسی ساختاری، هیدروژئولوژی، توپوگرافی و بعد اقتصادی در نظر گرفته شده است. در گام اول، دو معیار فاصله از روستاها و فاصله از منابع آبی، بدون توجه به آب دهی شان، به منزله معیارهای درگیر با بعد اجتماعی در نظر گرفته شدند. بر این اساس، حفر تونل در فاصله های دورتر از این دو معیار پیشنهاد می شود. بعد دوم مطالعات به زمین شناسی و زمین ساخت تعلق گرفته است. بر این مبنا، ساخت چنین سازه هایی در تراکم بالای گسل ها مخاطراتی را درپِی خواهد داشت و پیشنهاد نمی شود. مطالعات هیدروژئولوژی با عنوان بعد سوم به لحاظ عوامل تأثیرگذار، ورود آب به تونل، و یا تأثیرپذیر، خشک شدن منابع آبی پیرامون حفاری تونل حائز اهمیت است. ازاین رو، در این مطالعه، از حوضه آبگیر چشمه های پرآب محدوده مطالعاتی با عنوان معیار هیدروژئولوژی یاد شده است. در بعد توپوگرافی، از نقشه توپوگرافی محدوده مطالعاتی به منظور استحصال نقشه ضخامت روباره تونل استفاده شد. با توجه به این معیار، حفاری در ضخامت کمتر روباره شرایط بهینه تری فراهم می آورد. درنَهایت، گزینه حفر تونل در نقاط نزدیک به محل تحویل آب، در تصفیه خانه شماره 3 مشهد چرمشهر به منزله معیار اقتصادی در نظر گرفته شد. بنابراین معیاری با عنوان فاصله خروجی تونل تا محل تحویل آب با عنوان بعد اقتصادی طرح مطرح شده است. نقشه موضوعی هریک از معیارهای بیان شده در محیط ArcMap تهیه و طبقه بندی شد. طبقات واقع در هر معیار، با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی AHP، امتیازدهی شد. درنَهایت، برای وزن دهی به معیارهای مؤثر در جایابی تونل، از روش آنتروپی شانون استفاده شد. اولویت بندی معیارهای مؤثر در جایابی تونل انتقال آب هزارمسجد نشان می دهد که پارامتری مانند فاصله از چشمه ها مهم تر از سایر معیارهاست. درواقع، اگرچه فاصله از روستا به منزله عامل مهم در قیاس با سایر معیارها محسوب نمی شود، وجود چشمه به علت اهمیت معیشتی برای ساکنان، شرایط را بغرنج خواهد کرد و این بدان معنی است که دوری یا نزدیکی به روستا نمی تواند عامل مستقلی برای جایابی حفر تونل در نظر گرفته شود. در رده دوم، معیار فاصله از گسل به سبب اثر مستقیم در پایداری سازه، اهمیت ویژه ای را به خود اختصاص داده است. سایر معیارها در شرایط حد واسط اهمیت قرار دارند. درنَهایت، با تلفیق نقشه های تهیه شده، پهنه بندی مناطق مناسب حفر تونل به علاوه سه اولویت اصلی محور تونل پیشنهادی، ازطریق قضاوت مهندسی مطرح شده است. نتایج و بحث: نتایج نشان می دهد که بخش شمال غرب محدوده مطالعاتی برای حفاری مناسب نیست و مخاطراتی درپِی خواهد داشت. بنابراین ارجحیت حفاری به بخش میانی و شرقی محدوده مطالعاتی اختصاص می یابد. به طور دقیق تر، اولویت حفاری به مناطق میانی اختصاص یافته است زیرا نقاط نزدیک تر به محل تحویل آب به شهر مشهد، در غرب محدوده مطالعاتی، نزدیک ترند. براساس نتایج، بهترین گزینه انتقال آب از یال شمالی به جنوبی کوه های هزارمسجد، احداث تونلی به طول 8732 متر در حوالی روستای چنارسوخته و مسیری نزدیک تر به محل تحویل آب است. شایان ذکر است که پس از جایابی مسیر حفر تونل تا پیش از حفاری آن، باید مطالعات جامع هیدروژئولوژیکی، زمین شناختی مهندسی و زمین شناختی ازطریق بازدیدهای صحرایی، حفاری گمانه در مسیر و آزمایشات مربوط به آن انجام شود. نتیجه گیری: این مطالعه نشان می دهد که استفاده از رویکردهای چندمعیاره و تکنولوژی های پیشرفته پهنه بندی می تواند به بهبود فرایند تصمیم گیری در پروژه های بزرگ زیربنایی کمک کند.Site Selection of Hezar-Masjed Mountain Water Transmission Tunnel Using by the Analytic Hierarchy Process, and Shannon Entropy
Introduction: In recent years, the digging of water transmission tunnels has faced various risks such as squeezing potential, hydrogeological risks, environmental effects, gas risks, and sensitivity analysis of construction costs, which has multiplied the importance of the correct site locating of these structures. However, selecting the tunnel route using modern methods of weighting the effective criteria and zoning in the geographic information system has been neglected.
Materials and Methods: In the current study, the site selection of the Hezar-Masjed water transmission tunnel using the Analytic Hierarchy Process, and Shannon Entropy as a part of the water transfer project from the Hezar-Masjed mountains to Mashhad city, has been discussed. Accordingly, five components including social hazards, structural geology, hydrogeology, topography, and economic criteria have been considered. In the first step, the two criteria of distance from villages and distance from water sources, regardless of their discharge, were considered as criteria involved with the social dimension. Based on this, it is suggested the tunnel excavation at distances far from these two criteria. The second criterion of studies is assigned to geology and tectonics. Accordingly, due to the high-risk potential of tunnel excavation, the construction of these structures in a high density of faults is not recommended. Hydrogeological studies as the third criterion influencing factors, water inflow into the tunnel, or influencing factors, drying of surrounding water resources from tunnel excavation are important. Therefore, the catchment area of springs in the study area is mentioned as a hydrogeological criterion. In terms of topography, the topographic map of the study area was used to obtain the tunnel overburden thickness map. In this criterion, excavation in less overburden thickness provides more optimal conditions. Finally, the tunnel excavation near the water delivery point, Mashhad - Charmshahr Refinery No. 3, the economic criterion, was considered. Therefore, a criterion called the distance from the tunnel exit portal to the water delivery point has been proposed as the economic criterion of the project. The thematic map of stated criteria was prepared and classified in the ArcMap environment. Scoring the classes in each criterion was done using The Analytic Hierarchy Process. Finally, the weighting of the effective criteria in tunnel site selection was done by the Shannon's entropy method. The prioritization of the effective criteria on the site selection of the Hezar-Masjed water transfer tunnel shows that the distance from the springs is more important than other criteria. So, although the distance from the village is not considered an important factor compared to other criteria, the existence of the spring will complicate the situation due to its importance for the livelihood of the residents, and this means that the distance or proximity to the village cannot be an independent factor for the tunnel route. In the second criterion, the distance from the fault has special importance due to its direct effect on the stability of the structure. Other criteria are in intermediate importance conditions. Finally, by combining the prepared maps, the zoning of suitable areas for tunnel excavation, as well as the three main priorities of the proposed tunnel axis via engineering judgment, have been presented.
Results and Discussion: The results show that the northwestern part of the study area is not suitable for drilling and it will cause risks. Therefore, the excavation priority is assigned to the middle and eastern part of the study area. More precisely, drilling priority is assigned to the middle areas because the points are closer to the water delivery site, closer to Mashhad city in the west of the study area. The results show that the best option to transfer water from the northern limb to the southern limb of the Hezar-Masjed mountains is to build an 8732-meter-long tunnel around Chenarsukhteh village, the central part of the study area, and a route closer to the water delivery point. It should be noted that after the site selection of the tunnel route and before its excavation, it is necessary to carry out comprehensive studies of hydrogeology, engineering geology, and geology through field visits, drilling boreholes, and related tests along the route.
Conclusion: This study shows that the use of multi-criteria approaches and advanced zoning technologies can help to improve the decision-making process in large infrastructure projects.
تبلیغات
