بررسی ناهنجاری‌های استاتیک و دینامیک آب‌گذرهای جاده‌های جنگلی در ترافیک های مختلف

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، علوم مهندسی جنگل، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،ایران.

2 دانشیار ، گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران.

3 استادیار، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری. ایران.

4 استادیار، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران.

5 دانشیار ، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران.

چکیده

رفتارسنجی وضعیت آب‌گذرها و رویه جاده جنگلی غیرآسفالته در شرایط ترافیک مختلف

چکیده
سابقه و هدف: ایجاد و احداث راه جنگلی باعث برهم‌زدن تعادل طبیعی جریان آب در عرصه جنگلی می‌شود. با نصب آب‌گذر‌ها و احداث جوی کناری در مسیرهای با ترافیک مختلف، می‌توان این تعادل را تا حدود زیادی حفظ کرد. آب‌گذرها یا سازه‌های زهکشی و همچنین رویه جاده اغلب قبل از هر نوع ناهنجاری و تخریب در نتیجه تأثیر ترافیک‌های مختلف بر جاده، رفتار و نشانه‌هایی از خود بروز می‌دهند که با رفتارنگاری این نشانه‌ها می‌توان شدت تخریب را شناسایی و نسبت به حفاظت بموقع اقدام نمود.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق ناهنجاری‌های ایستا و پویا آب‌گذرها و رویه جاده‌های جنگلی در طبقات مختلف ترافیک در سری یک ریحان‌آباد و سری یک پجیم از طرح جنگلداری الغدیر خلیل شهر مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مشخصات کلیه آب‌گذرها (لوله‌ها، از جنس بتن ) شامل ضخامت، قطر و طول آب‌گذر، عمق آبگذر، شیب و زاویه نصب آن، شیب جاده و دبی آب‌گذر در مسیرهای با شدت ترافیک متفاوت، با متر و شیب‌سنج اندازه‌گیری شد. محاسبه دبی با اندازه‌گیری سطح مقطع جریان و سرعت جریان با توجه به شعاع هیدرولیکی، ضریب مانینگ و شیب جریان بدست آمد. در بخش ناهنجاری‌های ایستا، نسبت به بررسی میزان سلامت آب‌گذر در 4 طبقه و همچنین اندازه‌گیری شاخص وضعیت رویه جاده‌های غیرآسفالته (UPCI-unpaved road condition index) اقدام گردید. ناهنجاری پویا شامل میزان لرزش آب‌گذر هنگام عبور وسایل نقلیه است که با اپلیکیشن لرزش‌سنج (Vibration meter) محاسبه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، با افزایش عمق نصب آب‌گذر و شدت ترافیک، مقدار عددی UPCI کاهش می‌یابد. کمترین مقادیر شاخص UPCI در شیب‌های طولی کمتر از 5 درصد ثبت شدند. سلامت آب‌گذر با افزایش زاویه نصب آن افزایش یافت. همچنین کمترین مقادیر سلامت آب‌گذر در شیب‌های طولی کمتر از 5 درصد ثبت شدند. به‌طورکلی کمترین میزان لرزش در مورد آب‌گذرهای غیرمسلح که در عمق 100-50 سانتی‌متر، با شیب طولی 8-5 درصد و زاویه 120-100 درجه در جاده‌های کم ترافیک نصب شده بودند به ثبت رسید. در مسیرهای با ترافیک بیشتر از 4 وسیله نقلیه در روز میزان لرزش آ‌ب‌گذر 24/2 ریشتر و در مسیرهای با ترافیک کمتر میزان لرزش آب‌گذر 99/1 ریشتر برآورد شد. مسلح بودن و عمق آب‌گذر نیز بر میزان لرزش آب‌گذر تأثیر مثبت داشت.
نتیجه‌گیری: هنگام جاده‌سازی رعایت نکاتی چون ظرفیت بارگذاری، تثبیت بهنگام جاده، درنظرگرفتن مقاومت برشی، متراکم‌کردن بموقع و نیز اجرای عملیات تحکیم، درنظرگرفتن خواص هیدرولوژیکی (تعداد تقاطع آب‌گذر، دبی جریان آب، شیب عرضی و رژیم رطوبتی)، ایجاد حوضچه، اعمال عملیات دوره‌ای در تعمیر و نگهداری جاده‌ها (جاری و دوره‌ای) به‌صورت مستمر در جاده‌های جنگلی، رعایت عمق، مسلح بودن، شیب طولی جاده، زاویه نصب نسبت به آکس جاده و درنظرگرفتن شدت ترافیک در طراحی آب-گذر ضرورت داشته و می‌تواند در سلامت، لرزش و کارایی آن مؤثر باشد.
کلمات کلیدی: شاخص وضعیت رویه جاده‌های غیرآسفالته، سلامت آب‌گذر، لرزش آب‌گذر، عمق نصب، زاویه نصب

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the static and dynamic abnormalities of forest road culverts in different numbers of traffic

نویسندگان [English]

  • Yadollah Rasooli akerdi 1
  • Lotfialian Majid 2
  • Aidin Parsakhoo 3
  • Mehran Nasiri 4
  • Hasan Akbari 5
1 PhD student, Forest Engineering Sciences, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran.
2 Associate Professor, Department of Forestry, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Iran.
4 Assistant Professor, Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Iran.
5 Associate Professor of Forestry Department, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran.
چکیده [English]

I
Behavioral assessment of the condition of culverts and the surface of unpaved forest road in different traffic conditions

Abstract:

Background and objectives: The creation and construction of a forest road disturbs the natural balance of water flow in the forest area. This balance can be maintained to a large extent by installing culverts and building side channel in different traffic routes. culverts or drainage structures, as well as the road surface, often show behavior and signs before any kind of abnormality and destruction as a result of the effects of different vehicles on the road, which are related to the behavior of these signs. The ability to identify the severity of destruction and act on protection in time.
Materials and Methods: In this research, the static and dynamic anomalies of the culverts and forest road surface in different traffic levels in series one of Reyhanabad and series one of Pajim of Al-Ghadir Khalil Shahr forestry project were investigated. First, the specifications of all culverts (pipes, Made of concrete) including the thickness, diameter and length of the culvert, depth, slope and angle of its installation, the slope of the road and the flow rate of the culvert in the routes with different traffic numbers, measured with meters and inclinometers. The flow rate was calculated by measuring the cross section of the flow and the flow velocity according to the hydraulic radius, Manning's coefficient and flow slope. In the section of static anomalies, the level of health of the culvert in 4 floors was checked, as well as the unpaved road condition index (UPCI-unpaved road condition index) was measured. The dynamic abnormality includes the amount of vibration of the culvert when passing vehicles, which was calculated with the vibration meter application.
Results: The results showed that with the increase in the installation depth of the culvert and the number of traffic, the numerical value of UPCI decreases. The lowest UPCI index values were recorded in longitudinal slopes of less than 5%. The health of the culvert increased with the increase of its installation angle. On the other hand, the lowest values of culvert health were recorded in longitudinal slopes of less than 5%. In general, the lowest level of vibration was recorded in the case of unarmored culverts that were installed at a depth of 50-100 cm, with a longitudinal slope of 5-8% and an angle of 100-120 degrees on low-traffic roads. In the routes with more than 4 vehicles per day, the vibration level of the culvert was estimated to be 2.24 Richter and in the routes with less traffic, the vibration level of the culvert was estimated to be 1.99 Richter. The reinforcement and the depth of the culvert also had a positive effect on the level of vibration of the culvert.
Conclusion: During road construction, observe points such as loading capacity, timely stabilization of the road, taking into account the shear position, timely compaction as well as implementing consolidation operations, taking into account hydrological properties (number of culvert crossings, water flow rate, transverse slope and moisture regime), creating ponds, applying operations. A course in road maintenance (current and periodic) on a continuous basis in forest roads, compliance with depth, reinforcement, longitudinal slope of the road, angle of installation relative to the axis of the road and taking into account the number of traffic in the design of the culvert It is necessary and can be effective in its health, vibration and efficiency.
Key words: Unpaved road condition index, Gravel road, Forest road, Tubing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Key words: UPCI
  • Culvert health
  • Culvert vibration
  • installation depth
  • installation angle
1.Salmalian, M., Mousavi Mirkala, S.R., Erfanian, M., and Hoseinzadeh, O. 2020. Applying the Delphi approach and TOPSIS method in designing forest road networks using GIS. Forest Research and Development. 6: 4. 695-713.
2.Akbari Mazdi, R., Lotfalian, M., and Ghanbarpour, M. 2009. Determination of culvert diameter in forest roads. J. of Wood and Forest Science and Technology. 16: 1. 89-103.
3.Jan, C.D., Chen, T.H., and Lo, W.C. 2007. Effect of rainfall intensity and distribution on groundwater level fluctuations. J. of Hydrology. 332: 3-4. 348-360.
4.Jaafari, A., Najafi, A., Rezaeian, J., and Sattarian, A. 2014. Modeling erosion and sediment delivery from unpaved roads in the north mountainous forest of Iran. GEM-International J. on Geoathematics. 6: 2. 343-356.

5.Zare, N., Hosseini, S.A., Hafizi, M.K., and Najafi, A. 2019. Landslide hazard zonation with frequency ratio method (Case study: forest of Mazandaran Wood and Paper Industry). J. of Watershed Management Research. 10: 20. 62-71.

6.Hossienpour Asli, K., Akbari, H., Lotfalian, M., Shahedi, K., and Mohammadi Limaei, S. 2018. Technical assessment of culvert diameter on forest roads (Case study: Dehga District, No 35 of Tonekabon Basin), J. of Forest and Wood Products. 71: 3. 209-219.

7.Kazemi Talkouei, A., Jourgholami, M., Abbaspour, K., and Feghhi, J. 2019. Simulation runoff and sediment yield in a harvested forest. Iranian J. of Forest. 11: 1. 29-41.
8.Arnaez, J., Larrea, V., and Ortigosa, L. 2004. Surface runoff and soil erosion on unpaved forest roads from rainfall simulation tests in Northeastern Spain. Catena. 57: 1-14.
9.Kristopher, R.B., Austb, W.M., and McGuire, K.J. 2013. Sediment delivery from bare and graveled forest road-stream crossing approaches in The Virijinia piedmont. Forest Ecology and Management. 310: 836-846.
10.Moghadamirad, M., Abedi, E., Mohseni Saravi, M., Rouhani, H., and Majnounian, B. 2013. Effect of Forest road gradient on amount of runoff and sediment. J. of Forest and Wood products. J. of Natural Resources. 66: 4. 389-399. 
11.Etehadi Abari, M., Majnounian, B., Malekian, A., and Jourgholam, M. 2018. Runoff and sediment variations due to changes in some soil properties following forest harvesting. Iranian J. of Forest. 10: 3. 267-278.
12.Burford, D.D. 2002. An assessment of culvert of fish passage barriers in Montana using a multi-tiered approach. masters thesis. Montana State University. Bozeman. Montana. 79p.
13.Dong, J., Zhang, K., and Guo, Z. 2012. Runoff and soil erosion from highway construction spoil deposits: A rainfall simulation study. Transportation research part D: Transport and Environment. 17: 1. 8-14.
14.Lopez, A.J., Martinez, Z.L., and bellinfante, N. 2009. Impact of different parts of unpaved forest roads on runoff and sediment yield in a Mediterranean – Science of The Total Environment. 407: 2. 937-944.
15.Vahabzadeh, G., Safari, A., Farhoudi, M., Abdollahi, H., Fathizad, H., and Khosravi, G. 2014. Assessment of erosion value and sediment delivery ratio in the unsealed and forest roads. J. of Water and Soil Science. 18: 70. 295-313.
16.Khodaei, Gh., Firozan, A., Nikoei, M., and Payam, H. 2010. Investigation of drainage conditions (Culverts, Channels) in the forest road of Makarood. Series 1. J. of Sciences and Techniques in Natural Resources. 5: 1. 13-17.
17.Goudarzi, R., and Najafi, A. 2017. Multi-criteria decision-making methods in the management of forest road maintenance, J. of Forest and Wood Products. 70: 4. 627-636.
18.Khalil Pour Amiri, H., Hosseini, S.A., and Lotfalian, M. 2007. Drainage design in the forest roads of Neka Estakhr Posht. Proceedings of the third watershed conference on water and soil resource management. 73p.
19.Natural Resources and Watershed Organization of the country. 1400. Rehan Abad and Pajim Series 1 forestry plan booklets, Sari.
20.Mahdavi, M. 1995. Applied Hydrology. Tehran University Publications, 362p.
21.Chamorro Giné, M.A. 2012. Development of a sustainable management system for Rural road networks in developing countries. Ph.D. thesis. The University of Waterloo. Ontario. Canada. 216p.
22.Ghajar, I., Pouremam, A., Naghdi, R., and Nikooy, M. 2019. Shade trees effects on some forest road pavement destruction indexes. Iranian J. of Forest and Poplar Research. 27: 1. 77-89.
23.Parsakhoo, A. 2015. Forest Road Construction and Maintenance. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, 243p.
24.Yolmeh, G., Parsakhoo, A., Sheykh, V., and Mohamadi, J. 2021. Investigating the performance of the empirical models of SEDMODL2, STJ-EROS, and WARSEM in estimating sediment yield from forest roads (Case study: Dr. Bahramnia forestry plan). J. of Wood and Forest Science and Technology.
28: 2. 75-90.
25.Balapour, Sh., Hosseini, A., and Rajabalipour, M. 2006. Investigating the role of longitudinal slope in road surface collapse (case study: forest road, seri 1 Darabkola). Conference on Natural Resources and Sustainable Development in Caspian Sea fields. 13p.
26.Abdolahi Hosseini, S.A. 2022. The effect of breathing policy on roads and technical infrastructure of forestry projects (case study, Dr. Bahramnia's forestry project), Ph.D. thesis, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, 95p.