مطالعات هیدرولوژی، روان آب سطحی، طراحی زهکش و سیلاب محدوده و طرح توسعه کارخانه کک سازی طبس

معرفی پروژه

پروژه مطالعات هیدرولوژی و جمع‌آوری آب‌های سطحی کارخانه سیمان طبس گلشن و کانسرام با هدف شناسایی خطرات ناشی از سیلاب، بررسی رفتار رواناب‌های سطحی و ارائه راهکارهای مهندسی برای حفاظت از محدوده کارخانه انجام شده است.

کارخانه سیمان طبس گلشن و کانسرام در محدوده مطالعاتی طبس و در حوضه آبریز کویر لوت قرار دارد. موقعیت توپوگرافی کارخانه به‌گونه‌ای است که بخشی از رواناب و جریان‌های سیلابی حوضه‌های بالادست به سمت محدوده کارخانه هدایت می‌شوند؛ ازاین‌رو بررسی دقیق وضعیت هیدرولوژیکی، تعیین مسیر حرکت رواناب و طراحی سازه‌های کنترل سیلاب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده است.

مبنای مطالعات توپوگرافی پروژه، نقشه‌برداری پهپادی فتوگرامتری با مقیاس ۱:۵۰۰ و محصولات حاصل از آن شامل مدل رقومی ارتفاعی، ارتوفوتو، نقشه شیب و نقشه جهت شیب بوده است. این اطلاعات امکان بررسی دقیق مسیر حرکت جریان، آبراهه‌ها و شرایط توپوگرافی سایت را فراهم کرده است.

در مرحله نخست، اطلاعات هواشناسی، بارندگی و مشخصات فیزیوگرافی محدوده مورد بررسی قرار گرفت و پارامترهایی نظیر شماره منحنی (CN)، زمان تمرکز، مشخصات زیرحوضه‌ها و بارش طرح تعیین شد.

سپس حوضه کارخانه و حوضه‌های بالادست در محیط HEC-HMS مدل‌سازی و میزان حداکثر جریان سیلاب برای دوره‌های بازگشت مختلف محاسبه شد. مدل‌سازی سیلاب برای دوره‌های بازگشت ۵، ۱۰، ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ ساله انجام گرفت.

نتایج مطالعات نشان داد رواناب حوضه بالادست از طریق چهار شاخه رودخانه و آبراهه فرعی به سمت کارخانه جریان پیدا می‌کند و می‌تواند محدوده کارخانه را در معرض خطر قرار دهد. پس از تعیین دبی‌های سیلابی، مدل‌سازی دوبعدی جریان در نرم‌افزار HEC-RAS انجام و پهنه، عمق و سرعت جریان ناشی از بارش مستقیم و طغیان آبراهه‌های بالادست بررسی شد.

بررسی نتایج مدل‌سازی مشخص کرد که بخش شمال‌شرقی کارخانه مهم‌ترین مسیر ورود سیلاب به سایت است و در عین حال بخش جنوبی نیز نیازمند حفاظت در برابر جریان‌های سیلابی است. بر همین اساس، طرح کنترل سیلاب خارجی کارخانه تدوین شد.

برای جلوگیری از ورود جریان‌های حوضه بالادست به کارخانه، ترکیبی از کانال انحراف سیلاب و خاکریز حفاظتی طراحی شد. در ضلع شمال‌شرقی، یک کانال به همراه خاکریز و در بخش جنوبی کارخانه، خاکریز حفاظتی مستقل در نظر گرفته شد.

کانال اصلی دارای مقطع مثلثی با عمق یک متر و عرض بالای محاسباتی حدود ۳٫۵ متر است و مسیر آن به‌گونه‌ای طراحی شده است که رواناب جمع‌آوری‌شده را با استفاده از شیب طبیعی زمین به سمت آبراهه جنوبی کارخانه هدایت کرده و از محدوده تأسیسات دور کند.

همچنین با توجه به نتایج مدل‌سازی سیلاب ۱۰۰ ساله، ارتفاع خاکریزهای حفاظتی تعیین شد. ارتفاع خاکریز با درنظرگرفتن تراز سیلاب، ارتفاع آزاد و ملاحظات نشست سازه‌ای تعیین شده است.

عملکرد طرح پیشنهادی مجدداً در مدل هیدرولیکی HEC-RAS شبیه‌سازی شد. نتایج نشان داد که پس از اجرای کانال و خاکریزهای طراحی‌شده، در سناریوهای مورد بررسی جریان سیلاب وارد محدوده کارخانه نمی‌شود و سیستم پیشنهادی قادر است ایمنی موردنیاز سایت را در برابر سیلاب حوضه بالادست تأمین کند.

علاوه بر کنترل سیلاب ورودی از خارج سایت، شبکه‌ای مستقل برای جمع‌آوری رواناب ناشی از بارندگی در داخل محدوده کارخانه طراحی شده است. برای این منظور، وضعیت شیب و مسیر حرکت آب در سطح سایت با استفاده از پروفیل‌های طولی مختلف بررسی و شبکه زهکشی متناسب با میزان رواناب هر بخش جانمایی شد.

در این طرح سه تیپ کانال زهکشی شامل کانال ۷۰×۵۰ سانتی‌متر، کانال ۵۰×۵۰ سانتی‌متر و کانال فرعی ۳۰×۳۰ سانتی‌متر پیش‌بینی شده است. مسیر و شیب کانال‌ها به نحوی تعیین شده که رواناب سطحی را جمع‌آوری و در نهایت به حوضچه‌های آرامش منتقل کند.

در مجموع، این پروژه شامل مطالعات هواشناسی و هیدرولوژی، تحلیل فیزیوگرافی حوضه‌ها، مدل‌سازی بارش–رواناب، شبیه‌سازی دوبعدی سیلاب، پهنه‌بندی خطر، طراحی کانال انحراف، طراحی خاکریزهای حفاظتی، طراحی شبکه زهکشی داخلی و تهیه نقشه‌های اجرایی بوده است.

مدل‌سازی و طراحی با استفاده از نرم‌افزارهایی نظیر HEC-HMS، HEC-RAS، ArcGIS، Global Mapper و AutoCAD انجام شده و نقشه‌های اجرایی نیز در قالب‌های اتوکد و PDF تهیه شده‌اند. نتیجه نهایی مطالعات، ارائه یک سیستم یکپارچه برای کنترل سیلاب‌های ورودی، هدایت ایمن جریان‌های سطحی و حفاظت از تأسیسات کارخانه سیمان طبس گلشن و کانسرام بوده است.

تصاویر پروژه