جایابی تونل انتقال آب رشته کوه هزارمسجد با واکاوی سلسله مراتبی و آنتروپی شانون

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه خوارزمی، دروازه دولت

2 دانش آموخته دکتری دانشگاه خوارزمی استاد مدعوو دانشگاه خوارزمی کارشناس شرکت مهندسین مشاور ساحل امید ایرانیان، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: در سال‌های اخیر، حفر تونل‌های انتقال آب با مخاطرات مختلفی همانند پتانسیل مچاله شوندگی، مخاطرات هیدروژئولوژیکی، اثرات زیست‌محیطی، مخاطرات وجود گاز و تحلیل حساسیت هزینه‌های ساخت روبرو بوده که اهمیت جایابی صحیح این سازه‌ها را دوچندان نموده است. اما، تعیین محل حفر تونل با استفاده از روش‌های نوین وزن‌دهی به معیارهای اثرگذار و پهنه‌بندی در سیستم اطلاعات جغرافیایی مغفول مانده است.

مواد و روش‌ها: 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 می‌دهد پرداخته شده است. بر این اساس، مؤلفه‌های مختلفی مشتمل بر پنج بعد مخاطرات اجتماعی، زمین‌شناسی 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 آبدهی‌شان به عنوان معیارهای درگیر با بعد اجتماعی در نظر گرفته شدند. بر این اساس، حفر تونل در فواصل دورتر از این دو معیار پیشنهاد می‌شود. بعد دوم مطالعات به زمین‌شناسی و زمین‌ساخت تعلق گرفته است. بر این اساس، ساخت چنین سازه هایی در تراکم بالای گسل‌ها مخاطراتی را در پی خواهد داشت و پیشنهاد نمی‌گردد. مطالعات هیدروژئولوژی تحت عنوان بعد سوم به لحاظ عوامل تأثیرگذار، ورود آب به تونل، و یا تأثیرپذیر، خشک شدن منابع آبی پیرامون از حفاری تونل حائز اهمیت می‌باشد. از این رو، در این مطالعه از حوضه آبگیر چشمه‌های پر آب محدوده مطالعاتی، به عنوان معیار هیدروژئولوژی یاد شده است. در بعد توپوگرافی، از نقشه توپوگرافی محدوده مطالعاتی، جهت استحصال نقشه ضخامت روباره تونل استفاده شد. در این معیار، حفاری در ضخامت کمتر روباره شرایط بهینه‌تری را فراهم می‌آورد. در نهایت، گزینه حفر تونل در نقاط نزدیک به محل تحویل آب در تصفیه‌خانه شماره 3 مشهد - چرمشهر به عنوان معیار اقتصادی در نظر گرفته شد. بنابراین، معیاری با عنوان فاصله خروجی تونل تا محل تحویل آب به عنوان بعد اقتصادی طرح مطرح شده است. نقشه موضوعی هر کدام از معیارهای بیان شده، در محیط ArcMap تهیه و طبقه‌بندی شد. امتیازدهی به طبقات واقع در هر معیار با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی AHP انجام شد. در نهایت، برای وزن‌دهی به معیارهای مؤثر بر جایابی تونل، از روش آنتروپی شانون بهره گرفته شد. اولویت‌بندی معیارهای مؤثر بر جایابی تونل انتقال آب هزارمسجد نشان می‌دهد که پارامتری نظیر فاصله از چشمه‌ها مهم‌تر از سایر معیارها هستند. در واقع، اگرچه فاصله از روستا به عنوان عامل مهم نسبت به سایر معیارها محسوب نمی‌شود لذا، وجود چشمه به علت اهمیت معیشتی برای ساکنان، شرایط را بغرنج خواهد کرد و این بدان معناست که دوری یا نزدیکی به روستا نمی‌تواند عامل مستقلی جهت جایابی حفر تونل در نظر گرفته شود. در رده دوم، معیار فاصله از گسل به سبب اثر مستقیم بر پایداری سازه، اهمیت ویژه‌ای را به خود اختصاص داده است. سایر معیارها در شرایط حد واسط اهمیت قرار دارند. در نهایت، با تلفیق نقشه‌های تهیه شده، پهنه‌بندی مناطق مناسب حفر تونل به علاوه سه اولویت اصلی محور تونل پیشنهادی به وسیله قضاوت مهندسی ارائه شده است.

نتایج و بحث: نتایج نشان می‌دهد که بخش شمال غربی محدوده مطالعاتی، برای حفاری مناسب نیست و مخاطراتی را در پی خواهد داشت. بنابراین ارجحیت حفاری به بخش میانی و شرقی محدوده مطالعاتی اختصاص خواهد یافت. به طور دقیق‌تر، اولویت حفاری به مناطق میانی اختصاص داده شده است چرا که نقاط نزدیک‌تر به محل تحویل آب، نزدیک‌تر به شهر مشهد در غرب محدوده مطالعاتی هستند. نتایج نشان می‌دهد، بهترین گزینه انتقال آب از یال شمالی به جنوبی کوه‌های هزارمسجد، احداث تونلی به طول 8732 متر در حوالی روستای چنارسوخته و مسیری نزدیک‌تر به محل تحویل آب است. لازم به ذکر است که پس از جایابی مسیر حفر تونل تا پیش از حفاری آن، بایستی مطالعات جامع هیدروژئولوژی، زمین‌شناسی مهندسی و زمین‌شناسی به وسیله بازدیدهای صحرایی، حفاری گمانه در مسیر و آزمایشات مربوط به آن صورت بگیرد.

نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از رویکردهای چندمعیاره و تکنولوژی‌های پیشرفته پهنه‌بندی می‌تواند به بهبود فرآیند تصمیم‌گیری در پروژه‌های بزرگ زیربنایی کمک نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Site Selection of Hezar-Masjed mountain water transmission tunnel using by the Analytic Hierarchy Process, and Shannon Entropy

نویسندگان [English]

  • Sara Kiani 1
  • Majid Dashti 2
1 Darvazeh Dolat, Kharazmi University
2 PhD Graduate of Kharazmi University Expert of Sahel Omid Iranian Consulting Engineers, Tehran, Iran
چکیده [English]

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,.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Risks"
  • weighting"
  • excavation preference"
  • , "
  • water delivery point,"
  • "
  • engineering judgment"