وبلاگ

:
تقریبا تمامی شرکت‌های نفتی به تفسیرهای لرزه برای انتخاب سایت‌های برداشت نفت اعتماد می‌کنند. بنابراین توجه بیشتر به بهبود بخشیدن مقاطع لرزه‌ای امری اجتناب ناپذیر می کند. روش‌های لرزه‌ای به منظور مطالعات آب‌های زیرزمینی،  مهندسی شهری، تعیین سنگ بستر، سد‌سازی و راه‌سازی نیز بکار گرفته می‌شوند (شریف، 1995).
تکنیک اساسی در روش‌های لرزه‌ای شامل ایجاد موج لرزه‌ای و اندازه‌گیری زمان برگشت موج از بازتابنده‌های زیرسطحی توسط گیرنده‌های سطحی می‌باشد. گیرنده‌ها معمولا بر روی یک خط مستقیم به نام خط لرزه‌ای در نزدیکی چشمه لرزه‌ای قرار می‌گیرند. زمان‌سیر مو‌ج‌های بازتابی وابسته به خواص الاستیک لایه‌های زیرسطحی و همچنین موقعیت، جهت‌یابی و انحنای بازتابنده  است. بنابراین می‌توان با بهره گرفتن از زمان رسید‌های موج‌های بازتابی اطلاعات مفیدی از لایه‌های زیرسطحی بدست آورد.
عموما پیش از اینکه داده‌ها تفسیر شوند، یکسری فرایند پردازشی باید بر روی داده‌های برداشت شده اعمال شود. باتوجه به ایلماز (1987) یکسری فرایند‌های استاندارد به منظور آماده‌سازی داده‌های لرزه‌ای به منظور تفسیر لرزه‌ای وجود دارد. سه فرایند مهم پردازش واهمامیخت، برانبارش و کوچ اساس پردازش‌های معمول است. در این پایان‌نامه به مرحله‌ی برانبارش از فرایند پردازش پرداخته می‌شود. مقطع برانبارش اولین تصویر زیرسطحی را در اختیار مفسر قرار می‌دهد و همچنین داده ورودی برای مرحله‌ی کوچ پس از برانبارش را بدست می‌دهد.
با جابجایی آرایه چشمه و گیرنده در امتداد خط لرزه‌ای دسته داده‌های دارای همپوشانی بدست می‌آید. این دسته داده‌ها، وابسته به موقعیت چشمه گیرنده در روی خط لرزه‌ای است. در نتیجه زمان رسید‌ها نیز وابسته به موقعیت چشمه و گیرنده است. پس از پردازش، از داده‌های سه بعدی برای بدست آوردن تصاویر زیرسطحی دوبعدی استفاده می‌شود. برای پردازش، طبق معمول داده‌ها براساس نقطه‌ی میانی مشترک میان چشمه وگیرنده و نیم‌دورافت (نصف فاصله‌ی بین چشمه و گیرنده) ذخیره می شوند. در این صورت داده‌های دارای همپوشانی در فضای  قرار می‌گیرند (مربوط به زمان رسید‌ها است) (برگلر، 2001 ).
متاسفانه دسته داده‌ها فقط شامل سیگنال‌ها (هر رخدادی که به منظورکسب اطلاعات زیرسطحی ثبت می‌شود‌) نمی‌باشند، بلکه نوفه‌ها نیز به همراه سیگنال‌ها ثبت می‌شوند. نوفه‌ها به دو دسته‌ی همدوس و ناهمدوس تقسیم می‌شوند. در بیشتر طرح‌های پردازشی فقط از بازتاب‌های اولیه استفاده می‌شود، بازتاب‌های چندگانه متعلق به نوفه‌های همدوس هستند. نوفه‌های ناهمدوس یا تصادفی قابل پیش‌بینی نیستند. یعنی نمی‌توان از یک روی ردلرزه اطلاعات سایر ردها را تشخیص داد. نوفه‌های تصادفی بر اثر لرزش هایی که بوسیله‌ی باد در گیرنده و یا بوسیله‌ی قدم زدن یک جانور در نزدیکی گیرنده ممکن است ایجاد شود (برگلر،2001).
هدف از برانبارش، بالا بردن کیفیت سیگنال‌ها و تضعیف نوفه‌ها بوسیله‌ی جمع بستن رخدادهای همبسته در دسته داده‌های دارای همپوشانی است. عملگر برانبارش دورافت صفررخدادهای واقعی را در فضای در نزدیکی نقطه دورافت صفر تقریب می‌زند. این نقطه بطور فرضی و با فرض قرارگیری چشمه و گیرنده در یک نقطه در نظر گرفته می‌شود. نتیجه‌ی برانبارش در امتداد عملگر برانبارش ZO را

 می‌توان به نقطه‌ی دورافت صفر نسبت داد. با قرارگیری تمامی این نقاط برانبارش در کنار هم، مقطع برانبارش دورافت صفر حاصل می‌شود. روش برانبارش ZO به روش برانبارش نقطه‌ی میانی مشترک(CMP) و فرایند برونراند نرمال/برونراند شیب (NMO/DMO) معروف شده است. در روش‌های معمول برای برانبارش نیاز به مدل سرعت دقیق می‌باشد. اشتباه در مدل سرعت باعث می‌شود که نتایج برانبارش قابل اتکا نبوده و تصویر‌سازی مطلوبی صورت نگیرد (بایکولوف، 2009 ). در سال‌های اخیر روش برانبارش جدیدی معرفی شده که کیفیت مقطع برانبارش را از نظر نسبت سیگنال به نوفه و همچنین پیوستگی بازتابها بهبود بخشیده است. یکی از این روش‌ها ، روش برانبارش سطح بازتاب مشترک (CRS) است. در این روش بر خلاف روش‌های معمول نیازی به تهیه مدل سرعت برای برانبارش نیست و فقط به سرعت لایه سطحی نیاز است. با این حال این روش در مواجه با شیب‌های متداخل با مشکل روبروست (من،2002). در چند سال اخیر سلیمانی (2009) با معرفی روش برانبارش سطح پراش مشترک (CDS) سعی در بر طرف کردن این نقیصه داشته است که تا حد مناسبی در این امر موفق بوده است. با این حال هر یک از این روش‌ها در اعماق بیشتر به دلیل تضعیف انرژی بازتاب‌ها قادر به تصویر‌سازی مناسبی نمی باشند. بالارستاقی (1391) با بهره گرفتن از تکنیک برانبارش CDS در دورافت محدود توانسته بر این مشکل فائق آید و بازتاب‌ها در اعماق پایین‌تر بخوبی در این روش تصویر‌سازی می‌شوند.

برانبارش دورافت مشترک (CO) مشابه برانبارش ZO است، با این تفاوت که برانبارش برای یک نقطه در گروهCO انجام می‌شود. در واقع عملگر برانبارش CO رخداد‌های بازتابی را در فضای در نزدیکی نقطه‌ای با دورافت ثابت تقریب می‌زند. با جمع بستن رخدادهای همبسته در امتداد عملگر برانبارش و اختصاص دادن این نقاط به نقاط انتخاب شده در گروه CO،  مقطع برانبارش CO بدست می‌آید.
در این پایان‌نامه روش برانبارش CO (برگلر،2001) بر اساس مفاهیم گرفته شده از روش برانبارش CRS برای تصویر‌سازی دو‌بعدی معرفی می شود. این روش بر روی داده‌های واقعی اعمال می‌شود و با روش برانبارش CRS مقایسه خواهد شد. روش برانبارش CO نیز نیازی به مدل سرعت ندارد و تنها سرعت لایه سطحی کفایت می‌کند.  این روش مانند روش برانبارش  CRSروشی مبتنی بر داده‌ها است و همچنین تمامی مراحل برانبارش بطور خودکار و با بهره گرفتن از آنالیز همدوسی انجام می‌شود. پنج پارامتر برانبارش در این روش توصیف کننده‌ی عملگر برانبارش CO است،  که مربوط به نشانگرهای جبهه‌ی موج هستند. در این روش علاوه برا اینکه کیفیت رخدادهای بازتابی افزایش می‌یابد، نشانگرهای مهمی از جبهه ی موج بدست می‌آیند.
 
فصل دوم
روش‌های تصویرسازی لرزه‌ای در حوزه زمان
   اصول تصویر سازی لرزه ای:–2-1
یک موج لرزه‌ای هنگام عبور از لایه‌های زمین ، وقتی با تغییر در خصوصیات الاستیک زمین مواجه می شود  از سطحی که این تغییرات به وقوع پیوسته‌، بازتابیده می شود . هدف لرزه نگاری بازتابی‌، بازسازی هر چه دقیق‌تر و قابل اعتماد تصویرخواص الاستیک لایه‌های زیرسطحی از داده های برداشت شده در سطح زمین توسط گیرنده‌ها می‌باشد. در تفسیر تصویر مذکور، تشخیص دو نکته از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. اولین مورد تشخیص موقعیت دقیق هندسی نقاط در افق‌های لرزه‌ای می‌باشد.
زمان سیر پدیده‌های بازتابی و سرعت انتشار موج الاستیک در لایه‌های زیر سطحی‌، در تصویر‌سازی لرزه‌‌‌ای نقش اساسی را ایفا می‌کنند.
    مورد دوم ، اندازه‌گیری کمی میزان بازتاب‌، تخمین ضریب بازتاب و توصیف تفاوت در پارامتر های الاستیک وقایع زمی‌شناسی می باشد. این مرحله بیانگر نوع‌سنگ یا  خواصی است که تعیین کننده ضریب بازتاب مذکور می‌باشند.
در این بخش اصول تصویر‌سازی نقطه به نقطه لرزه‌ای تشریح می‌شود.
تصویر‌سازی از سه مرحله اصلی تشکیل شده است:

• انتشار رو به عقب داده‌های ثبت شده در سطح

• انتشار رو به جلو منشا انرژی لرزه‌ای

• به کارگیری شرایط تصویر‌سازی

برای به کار گیری سه مرحله فوق الذکر،  باید توجه داشت که قبل از هر چیز سرعت انتشار در لایه های زیر سطحی باید محاسبه شود. در روش‌های سنتی تصویر‌سازی، ابتدا تعداد داده‌ها در حوضه دورافت با ایجاد یک مقطع دور افت صفر کاهش داده می‌شود و پس از این مرحله با انجام کوچ پس از برانبارش رخداد‌های بازتابی در جایگاه واقعی خود قرار می‌گیرند . با انجام کوچ عمقی‌، در مرحله آخر پدیده‌ها در جایگاه عمقی واقعی خود ‌قرار گرفته و درواقع تصویر سازی در حوضه عمق انجام می‌شود‌. روش‌های کوچ قبل از برانبارش و روش‌های تصویر‌سازی در حوضه زمان از جمله روش‌های جدیدی هستند، که امروزه به عنوان روش‌های مدرن لرزه‌ای در ‌به تصویر کشیدن ساختارها و لایه‌های زمین‌شناسی از آنها یاد می‌شود.

:
تقریبا تمامی شرکت‌های نفتی به تفسیرهای لرزه برای انتخاب سایت‌های برداشت نفت اعتماد می‌کنند. بنابراین توجه بیشتر به بهبود بخشیدن مقاطع لرزه‌ای امری اجتناب ناپذیر می کند. روش‌های لرزه‌ای به منظور مطالعات آب‌های زیرزمینی،  مهندسی شهری، تعیین سنگ بستر، سد‌سازی و راه‌سازی نیز بکار گرفته می‌شوند (شریف، 1995).
تکنیک اساسی در روش‌های لرزه‌ای شامل ایجاد موج لرزه‌ای و اندازه‌گیری زمان برگشت موج از بازتابنده‌های زیرسطحی توسط گیرنده‌های سطحی می‌باشد. گیرنده‌ها معمولا بر روی یک خط مستقیم به نام خط لرزه‌ای در نزدیکی چشمه لرزه‌ای قرار می‌گیرند. زمان‌سیر مو‌ج‌های بازتابی وابسته به خواص الاستیک لایه‌های زیرسطحی و همچنین موقعیت، جهت‌یابی و انحنای بازتابنده  است. بنابراین می‌توان با بهره گرفتن از زمان رسید‌های موج‌های بازتابی اطلاعات مفیدی از لایه‌های زیرسطحی بدست آورد.
عموما پیش از اینکه داده‌ها تفسیر شوند، یکسری فرایند پردازشی باید بر روی داده‌های برداشت شده اعمال شود. باتوجه به ایلماز (1987) یکسری فرایند‌های استاندارد به منظور آماده‌سازی داده‌های لرزه‌ای به منظور تفسیر لرزه‌ای وجود دارد. سه فرایند مهم پردازش واهمامیخت، برانبارش و کوچ اساس پردازش‌های معمول است. در این پایان‌نامه به مرحله‌ی برانبارش از فرایند پردازش پرداخته می‌شود. مقطع برانبارش اولین تصویر زیرسطحی را در اختیار مفسر قرار می‌دهد و همچنین داده ورودی برای مرحله‌ی کوچ پس از برانبارش را بدست می‌دهد.
با جابجایی آرایه چشمه و گیرنده در امتداد خط لرزه‌ای دسته داده‌های دارای همپوشانی بدست می‌آید. این دسته داده‌ها، وابسته به موقعیت چشمه گیرنده در روی خط لرزه‌ای است. در نتیجه زمان رسید‌ها نیز وابسته به موقعیت چشمه و گیرنده است. پس از پردازش، از داده‌های سه بعدی برای بدست آوردن تصاویر زیرسطحی دوبعدی استفاده می‌شود. برای پردازش، طبق معمول داده‌ها براساس نقطه‌ی میانی مشترک میان چشمه وگیرنده و نیم‌دورافت (نصف فاصله‌ی بین چشمه و گیرنده) ذخیره می شوند. در این صورت داده‌های دارای همپوشانی در فضای  قرار می‌گیرند (مربوط به زمان رسید‌ها است) (برگلر، 2001 ).

متاسفانه دسته داده‌ها فقط شامل سیگنال‌ها (هر رخدادی که به منظورکسب اطلاعات زیرسطحی ثبت می‌شود‌) نمی‌باشند، بلکه نوفه‌ها نیز به همراه سیگنال‌ها ثبت می‌شوند. نوفه‌ها به دو دسته‌ی همدوس و ناهمدوس تقسیم می‌شوند. در بیشتر طرح‌های پردازشی فقط از بازتاب‌های اولیه استفاده می‌شود، بازتاب‌های چندگانه متعلق به نوفه‌های همدوس هستند. نوفه‌های ناهمدوس یا تصادفی قابل پیش‌بینی نیستند. یعنی نمی‌توان از یک روی ردلرزه اطلاعات سایر ردها را تشخیص داد. نوفه‌های تصادفی بر اثر لرزش هایی که بوسیله‌ی باد در گیرنده و یا بوسیله‌ی قدم زدن یک جانور در نزدیکی گیرنده ممکن است ایجاد شود (برگلر،2001).
هدف از برانبارش، بالا بردن کیفیت سیگنال‌ها و تضعیف نوفه‌ها بوسیله‌ی جمع بستن رخدادهای همبسته در دسته داده‌های دارای همپوشانی است. عملگر برانبارش دورافت صفررخدادهای واقعی را در فضای در نزدیکی نقطه دورافت صفر تقریب می‌زند. این نقطه بطور فرضی و با فرض قرارگیری چشمه و گیرنده در یک نقطه در نظر گرفته می‌شود. نتیجه‌ی برانبارش در امتداد عملگر برانبارش ZO را می‌توان به نقطه‌ی دورافت صفر نسبت داد. با قرارگیری تمامی این نقاط برانبارش در کنار هم، مقطع برانبارش دورافت صفر حاصل می‌شود. روش برانبارش ZO به روش برانبارش نقطه‌ی میانی مشترک(CMP) و فرایند برونراند نرمال/برونراند شیب (NMO/DMO) معروف شده است. در روش‌های معمول برای برانبارش نیاز به مدل سرعت دقیق می‌باشد. اشتباه در مدل سرعت باعث می‌شود که نتایج برانبارش قابل اتکا نبوده و تصویر‌سازی مطلوبی صورت نگیرد (بایکولوف، 2009 ). در سال‌های اخیر روش برانبارش جدیدی معرفی شده که کیفیت مقطع برانبارش را از نظر نسبت سیگنال به نوفه و همچنین پیوستگی بازتابها بهبود بخشیده است. یکی از این روش‌ها ، روش برانبارش سطح بازتاب مشترک (CRS) است. در این روش بر خلاف روش‌های معمول نیازی به تهیه مدل سرعت برای برانبارش نیست و فقط به سرعت لایه سطحی نیاز است. با این حال این روش در مواجه با شیب‌های متداخل با مشکل روبروست (من،2002). در چند سال اخیر سلیمانی (2009) با معرفی روش برانبارش سطح پراش مشترک (CDS) سعی در بر طرف کردن این نقیصه داشته است که تا حد مناسبی در این امر موفق بوده است. با این حال هر یک از این روش‌ها در اعماق بیشتر به دلیل تضعیف انرژی بازتاب‌ها قادر به تصویر‌سازی مناسبی نمی باشند. بالارستاقی (1391) با بهره گرفتن از تکنیک برانبارش CDS در دورافت محدود توانسته بر این مشکل فائق آید و بازتاب‌ها در اعماق پایین‌تر بخوبی در این روش تصویر‌سازی می‌شوند.
برانبارش دورافت مشترک (CO) مشابه برانبارش ZO است، با این تفاوت که برانبارش برای یک نقطه در گروهCO انجام می‌شود. در واقع عملگر برانبارش CO رخداد‌های بازتابی را در فضای در نزدیکی نقطه‌ای با دورافت ثابت تقریب می‌زند. با جمع بستن رخدادهای همبسته در امتداد عملگر برانبارش و اختصاص دادن این نقاط به نقاط انتخاب شده در گروه CO،  مقطع برانبارش CO بدست می‌آید.
در این پایان‌نامه روش برانبارش CO (برگلر،2001) بر اساس مفاهیم گرفته شده از روش برانبارش CRS برای تصویر‌سازی دو‌بعدی معرفی می شود. این روش بر روی داده‌های واقعی اعمال می‌شود و با روش برانبارش CRS مقایسه خواهد شد. روش برانبارش CO نیز نیازی به مدل سرعت ندارد و تنها سرعت لایه سطحی کفایت می‌کند.  این روش مانند روش برانبارش  CRSروشی مبتنی بر داده‌ها است و همچنین تمامی مراحل برانبارش بطور خودکار و با بهره گرفتن از آنالیز همدوسی انجام می‌شود. پنج پارامتر برانبارش در این روش توصیف کننده‌ی عملگر برانبارش CO است،  که مربوط به نشانگرهای جبهه‌ی موج هستند. در این روش علاوه برا اینکه کیفیت رخدادهای بازتابی افزایش می‌یابد، نشانگرهای مهمی از جبهه ی موج بدست می‌آیند.

:

امروزه اکثریت طرح های زیست محیطی سعی بر شناخت اقلیم منطقه دارند اجرای  طرح های عمرانی ، اقتصادی ، کشاورزی و … نیاز به شناخت نابهنجاری های اقلیمی جهت برنامه ریزی صحیح و قابل قبول داشته و از این رو ضرورت و اهمیت مطالعات اقلیمی در کالبد برنامه ریزی در سطوح مختلف جامعه قابل لمس است.

استان اردبیل درشمال غرب کشور با شکلی کشیده و طولی خود در جهت شمال به جنوب همراه با عامل ارتفاع کوهستان ها و دشت های حاصلخیز و با ارزش كشاورزی و تامین محصولات عمده زراعی و دامی در ترکیب همجواری با دریای خزر از موقعیت خاص برخوردار است. وقوع حداكثر مطلق دمای 44  درجه سلسیوس در منطقه مشــیران از توابع مشگین شهر و رخداد حـداقل دمــای مطلق 8/33- درجه سلسیوس در شهر اردبیل ، اختلاف حداكثر و حداقل مطلق دما را در این استان از مرز 77 درجه سلسیوس می‌گذراند كه این ویژگی اقلیمی را به ندرت می‌توان در استانهای دیگر جستجو نمود.

در این استان طی سالهای اخیر بدلیل نابهنجاری های اقلیمی رخ داده نظیر روند افزایش دما بویژه در فصل زمستان ، فراوانی رخداد بادهای گرم و افزایش تبخیروتعرق پتانسیل ، کاهش بارش ها مخصوصا بارش برف ، خشکسالی های حادث شده طی سالهای اخیر و برداشتهای غیراصولی از منابع آبی که در نهایت موجب پایین آمدن سطح آبهای زیرزمینی شده است، منطقه مورد نظر را به سوی بحران كمبود منابع آب در آینده به پیش می برد كه یکی از روش های نوین افزایش منابع آبی ، استفاده از تکنیک بارورسازی ابرها می باشد. بحث باروری ابرها كه بعنوان شاخه‌ای از علم تعدیل آب و هوا  شناخته می‌شود ، نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستمهای ابری و در جهت افزایش بارش در ابرهایی است كه فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شكل‌گیری و اجرا است.

برای برنامه ریزی صحیح و مبتنی بر تعقل و منطق استفاده از تكنیک بارورسازی ابرها در سطح استان لاجرم نیاز به شناخت اولیه مناسب از تعیین نقاط قوت ، ضعف ، فرصت و تهدیدهای اجرای بارورسازی ابرهـا می باشد. در مدلی كه بدین منظور در این پروژه آورده شده است  منظور از فرصت ها، آن دسته از عوامل هستند كه بر باروری ابرها در استان اردبیل تاثیر مثبت دارند و با ایجاد فضای مساعد زمینه را در دستیابی به باروری ابرها و انجام آن یاری می نماید.یكی از مهمترین فرصت ها را می توان امكان باروری ابرها در استان راه حلی برای عبور از خشكسالی های اخیر بیان كرد.

تهدیدها، عواملی هستند كه بر باروری ابرها در استان اردبیل تاثیر منفی داشته و با ایجاد فضای بازدارنده موجب می شوند دستیابی به چشم انداز حصول آب با تاخیر مواجه شده یا اساساً انجام نشوند مثل محدودیت ارتفاع پرواز در مناطق كوهستانی استان.

منظور از قوت آن دسته از عواملی است كه جهت دستیابی به چشم انداز تامین منابع آبی در استان اردبیل ، تكنولوژی باروری ابرها به عنوان نقطه اتكا از آنها بهره می جوید. مثل تعداد روزهای ابری زیاد و وجود ابرهای جوششی در مناطق كوهستانی استان.

و منظور از نقاط ضعف ، عوامل باز دارنده ای است كه موجب می شود دستیابی به چشم انداز تامین منابع آبی در استان اردبیل با بهره گرفتن از تكنولوژی باروری ابرها با تاخیر مواجه شده یا اساساً انجام نشود. مثل نبود ایستگاه جو بالا و تحت پوشش قرار نگرفتن منطقه از رادار استان های همجوار.

با بررسی كلیه عوامل ذكر شده در این پروژه به این نتیجه می رسیم كه استان اردبیل بدلیل قرار گرفتن در مسیر سامانه مختلف جوی ،

 وجود پوشش مناسب ابری ، ارتفاع کف مناسب برای بذرپاشی ، دمای مناسب و رطوبت لازم درسطوح مختلف جو ،  مناسب بودن میزان نزولات جوی بویژه تعداد روزهای برفی زیاد در بیشتر مناطق استان و … زمینه اقلیمی را برای بارورسازی ابرها دارد.

1-1) بیان مسئله:

استان اردبیل درشمال غرب کشور با شکلی کشیده و طولی خود در جهت شمال به جنوب همراه با عامل ارتفاع کوهستانها و دشت های حاصلخیز و با ارزش كشاورزی و تامین محصولات عمده زراعی و دامی در ترکیب همجواری با دریای خزر از موقعیت خاص برخوردار است.

امروزه اکثریت طرح های زیست محیطی سعی بر شناخت اقلیم منطقه دارند اجرای  طرح های عمرانی ، اقتصادی ، کشاورزی و … نیاز به شناخت نابهنجاری های اقلیمی جهت برنامه ریزی صحیح و قابل قبول داشته و از این رو ضرورت و اهمیت مطالعات اقلیمی در کالبد برنامه ریزی در سطوح مختلف جامعه قابل لمس است (خزانه داری وهمكاران، 1387: 217 ).

در استان اردبیل طی سالهای اخیر بدلیل نابهنجاری های اقلیمی رخ داده نظیر روند افزایش دما بویژه در فصل زمستان ، فراوانی رخداد بادهای گرم و افزایش تبخیروتعرق پتانسیل ، کاهش بارش ها مخصوصا بارش برف ، خشکسالی های حادث شده طی سالهای اخیر و برداشتهای غیراصولی از منابع آبی که در نهایت موجب پایین آمدن سطح آبهای زیرزمینی شده است ، منطقه مورد نظر به سوی بحران آب و هوایی و كمبود منابع آب در آینده به پیش برد(همتی وهمكاران، 1384 :5).

یکی از روش های نوین افزایش منابع آبی ، استفاده از تکنیک بـــارورسازی ابرها در بالادست حوضه های آبریز می باشد که بارش بویژه در فصول سرد سال می تواند تامین کننده بخشی از منابع آب استان در نیمه دوم سال زراعی باشد.

1-2) ادبیات نظری پژوهش:

بحث باروری ابرها[1]  كه بعنوان شاخه‌ای از علم تعدیل آب و هوا[2]  شناخته می‌شود ، نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستم های ابری و در جهت افزایش بارش در ابرهایی است كه فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شكل‌گیری و اجرا است. به عبارت دیگر هر عملی كه باعث تحریک ابر و تغییر در فرایندهای درونی ابر گردد با پاشیدن یا تلقیح گرده‌های سرد، مانند یخ خشک (انیدرید کربنیک) و یا مواد شیمیائی دیگر نظیر یدور نقره[3] به‌ داخل ابرها و یا در پایه‌ آنها موجب انگیزش ابر و تسریع در وقوع بارش می‌شود، باروری ابر نامیده می‌شود(انجمن تعدیل آب و هوای كالیفرنیا، 1977).

عامل باروركننده برحسب دمای ابر تفاوت دارد. در ابرهای سرد (دمای ابر زیر صفر درجه) از یخ خشك و یدور نقره استفاده می‌شود و در ابرهای گرم (دمای ابر بالای صفر درجه) از قطرات آب و نمك طعام استفاده می‌شود(علیزاده، 1379: 104).

در حال حاضر اکثر روش های بارورسازی ابرها ، به سه روش ذیل اجراء می‌شود:

الف) تکنیک‌های پرتاب موشک: که در آنها از راکت های حاوی بذرهای بارور کننده برای پرتاب از سطح زمین تا ارتفاع ۷۰۰۰ تا ۸۰۰۰ متری استفاده می‌شود.

ب) تکنیک‌های هوائی: با بهره گرفتن از انواع هواپیماها و تزریق مواد شیمیائی چون یدور نقره ، نیتروژن مایع و… در ابرهائی که که دمای آنها بین 5- تا 25-  درجه سلسیوس باشد.

روش هوایی به سه طریق باروری در پایه ابر، درون ابر و تاج ابر صورت می‌گیرد. در این روش مواد لازم برای تولید هسته‌های میعان را با بهره گرفتن از هواپیما به ابر تزریق می‌كنند. بعد از شلیک گلوله حامل مواد توسط هواپیما به داخل ابر، حدود 20 تا 40 دقیقه بعد از تزریق ، ابر شروع به باریدن می كند. این مدت، زمانی است كه ابر از مكانی كه برای باریدن در نظر گرفته شده، فاصله می‌گیرد. زمان تأثیر مواد باروری باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله 50-40 کیلومتری محل تزریق اثرات بارورسازی نمایان می‌شود.

هواپیما دارای مزیت امكان حمل مواد مورد استفاده و پاشیدن آن دقیقاً در محل انتخاب شده می‌باشد ولی چون فقط زمان كوتاهی در محل مورد نظر قرار می‌گیرد و به سرعت از آن دور می‌شود برای اجرای یكسری عملیات كه دارای بازده اقتصادی قابل توجه باشد؛ بسیار گران تمام می‌شود. ضمناً برای انجام عملیات، چندین هواپیما باید چندین بار متوالی در پرواز باشند كه علاوه بر خطرات ناشی از ابرهای رعدوبرق‌دار؛ خطر پرواز بر نواحی كوهستانی (بویژه در زمان عدم امكان دید) نیز وجود دارد.

ج) تکنیک‌هائی ژانراتورهای زمینی: در این روش سیستم‌های تولید هسته‌های انجماد به‌عنوان ژنراتورهای تصعید یدور نقره در سکوهای زمینی نصب شده و با سوزاندن محلول‌های یدور نقره یا مواد دیگر را  در زیر ابرها منتشر می‌کنند.در این روش نیز محدویت‌هایی وجود دارد بدین صورت كه برای رساندن هسته‌های رها شده از ژنراتورها (یدور نقره) به داخل ابر؛ باید جریانات صعودی طبیعی از پایین به بالا در ابرها وجود داشته باشد. بدین ترتیب زمان و جهت خروج یدور نقره از ژنراتورها باید به طور دقیق پیش‌بینی شود(گریفیث، 1993).

نکاتی مهم در مورد باروری ابرها

1. تا به حال نشانه‌ای وجود ندارد که باروری ابرهای یک منطقه باعث کاهش بارش در مناطق مجاور شده باشد (حتی تا شعاع 160 کیلومتری).

1. موادی که در باروری ابرها استفاده می‌شود مثل نمک ، یخ خشک ، اوره یا یدور نقره هرگز باعث آلودگی نمی‌شود و خطری ایجاد نمی‌کند زیرا مقدار این مواد بسیار ناچیز است.

1. تجربه کشورهای دارای این تکنولوژی در سطح جهان نشان داده است که باروری ابرها می‌تواند مقدار بارش را بین 10 تا 25 درصد افزایش دهد(انجمن تعدیل آب و هوای كالیفرنیا، 1977).

مواد معدنی قسمت عمده نهاده‌های صنعت و ساختمان را در بر می‌گیرند، به این دلیل می‌توان وجود مواد معدنی فراوان را زمینه‌ساز رشد و توسعه صنعتی و عمرانی دانست و تجدید ناپذیر بودن این منابع، استفاده بهینه از آن‌ ها را مورد توجه قرار می‌دهد. وجود ریسک بالا در استخراج و بازار فروش محصولات معدنی، مطالعات امکان‌سنجی اینگونه طرح‌ها را ضروری می کند، در این مطالعات جنبه‌های فنی و اقتصادی طرح مورد بررسی قرار می‌گیرند و بدلیل تاثیر قابل توجه مولفه‌های هزینه‌ای بر تغییرات شاخص‌های اقتصادی پروژه، باید در برآورد آن‌ ها دقت کافی داشت. هدف از انجام تحقیق پیش رو بررسی امکان‌سنجی مالی و اقتصادی استخراج شن و ماسه معدن شاه‎کوه با ظرفیت تولید 240 هزار تن در سال، به کمک نرم‌افزار کامفار می‌باشد. مدت زمان آماده‌سازی معدن یک سال با رقمی در حدود 8,630 میلیون ریال سرمایه‌گذاری اولیه، و طول دوره بهره‌برداری 12 سال در نظر گرفته شده است. بودجه لازم برای آغاز اجرای طرح،5,200 میلیون ریال به صورت آورده سهام‌دار و به میزان 3,500 میلیون ریال وام 5 ساله در نظر گرفته شده است. ارزش فعلی خالص طرح بالغ بر 3,463 میلیون ریال، نرخ بازدهی داخلی سرمایه‌گذاری 48.50% و نسبت فایده به هزینه 1.18 محاسبه شده‌اند. با توجه به شاخص‌های بدست آمده، فعالیت معدن شاه‌کوه دارای توجیه اقتصادی است و اجرای پروژه بیش از 13,608 میلیون ریال ارزش افزوده خالص ملی ایجاد می‌کند.
فصل اول- کلیات تحقیق
فصل اول-کلیات تحقیق
1-1- بیان مسئله
معادن ثروت و سرمایه ملی هر کشور می‌باشند، که ایران نیز به نوبه خود از این ثروت بهره‌مند می‌باشد. معادن بر اساس رویدادهای طبیعی به صورت تدریجی و به مرور زمان به وجود آمده‏اند که تشکیل دوباره آن در زود هنگام ناممکن بوده و  بدرستی باید آن‌ ها را در زمره منابع تجدید ناپذیر بدانیم؛ لذا لازم
است تا  برای بهره‌مندی و استخراج از آن‌ ها مطالعات دقیق و کارشناسانه‏ای انجام شود.
میزان تولید مواد معدنی کشور در دهه گذشته افزایش چشم‌گیری یافته است، از عواملی كه موجب این افزایش شده‌اند می‌توان به پیشرفت در زمینه‌ دانش و عملیات اكتشاف كه موجب مشخص شدن منشاء محیطی و چگونگی تشكیل ذخایر مختلف می‌شوند، اشاره کرد. در سال‌های اخیر بكارگیری روش‌های نوین ژئوفیزیكی و ژئوشیمیایی در كشف ذخایر جدید، بخصوص آن‌ هایی كه در اعماق زمین قرار دارند، كمك مؤثری نموده است. استفاده از ماشین‌آلات جدید در اكتشاف، استخراج و تغلیظ و تصفیه سبب شده كه هزینه‌های استخراج پایین بیاید و بسیاری از ذخایر عمیق دور از دسترس نیز قابل بهر‌ه‌برداری شوند که در نتیجه میزان تولید روزانه افزایش یابد.
در این حین همزمان با بالارفتن تولید، میزان مصرف موادمعدنی بدلیل افزایش جمعیت، گسترش صنایع جدید و … افزایش یافته است .طرح احداث واحد تولید مصالح ساختمانی با توجه به رابطه‌ای که با معدن و صنعت، امور عمرانی، مسکن و شهرسازی و راه‌سازی و صنایع وابسته به این گروه دارد از اهمیت بسزایی برخوردار است؛ بطوریکه در دنیا، تولید مصالح ساختمانی در 5 دهه اخیر بیش از 12 برابر شده است.[1]
همچنین اهمیت موضوع آمایش سرزمین، گسترش فراگیر صنعت، توجه به مساله حفاظت از طبیعت، محیط‌زیست و همچنین توسعه فضای سبز به عنوان یک ضرورت ایجاب می‌کند تا در انتخاب نوع و محل استقرار صنعت، تکنولوژی مورد استفاده و نیاز بازار و جامعه به آن صنعت بررسی دقیق و همه جانبه‌ای صورت پذیرد تا بعد از سرمایه‌گذاری و احداث واحد صنعتی از تخریب محیط‌زیست جلوگیری شود، لذا

 با توجه به اوصاف فوق مطالعات جانمایی استقرار گروه‌های صنعتی بر اساس امکانات و استعدادهای منطقه جهت فعال نمودن صنعت در آن ناحیه به منظور استفاده بهینه از امکانات خدادادی منطقه و ایجاد اشتغال زایی و سرمایه گذاری نیاز می‌باشد.

نتایج آمارگیری سال 1388 معادن کشور نشان می‌دهد که در سال 1387 تعداد 4116 معدن در حال بهره‌برداری در کشور وجود داشته است. از این تعداد، معادن شن و ماسه، سنگ تزیینی و سنگ لاشه به ترتیب با 1346، 725 و 513 معدن بیشترین تعداد را دارا بوده‌اند و این به آن معنا است که 32.7 درصد از معادن در حال بهره‌برداری کشور مربوط به استخراج شن و ماسه بوده است.
 ارزش کل تولیدات معادن در حال بهره برداری کشور در سال1387 بالغ بر 35568 میلیارد ریال بوده است که معادن استخراج شن و ماسه  با 2393 میلیارد ریال، 6.7 درصد را به خود اختصاص داده‌اند.
نتایج بدست آمده از آمارگیری نشان می‌دهد که مجموعاً 75458 نفر در سال 1387 در معادن در حال بهره‌برداری کشور به کار اشتغال داشته‌اند، در بین فعالیت‌های مختلف ، معادن شن و ماسه، زغال سنگ و سنگ تزئینی به ترتیب با 15737، 13136 و 12102 نفر بیشترین تعداد شاغلان را دارا بوده‌اند.
 ارزش افزوده حاصل از فعالیت معادن در حال بهر‌ه‌برداری کشور در سال1387 جمعاً بالغ بر 27754 میلیارد ریال بوده است، ارزش افزوده حاصل از استخراج شن و ماسه 1989 میلیارد ریال بوده که 7.2 درصد از کل را شامل شده است.
همچنین در سال 1387 مبلغ 3302 میلیارد ریال در معادن در حال بهره‌برداری کشور سرمایه‌گذاری انجام شده است. در بین فعالیت‌های مختلف معادن شن و ماسه با 829 میلیارد ریال(25.1 درصد) بیشترین سرمایه‌گذاری را داشته است. در جدول 1-1، ارزش تولیدات مواد معدنی معادن درحال بهره‌برداری نشان داده شده است.
جدول 1-1: ارزش تولیدات مواد معدنی در معادن درحال بهره‌برداری برحسب فعالیت (میلیون ریال)

              مأخذ- سایت مركز آمار ایران
با توجه به مطالب اشاره شده در بالا، در نظر است امکان‌سنجی مالی- اقتصادی استخراج شن و ماسه از معدن شاه‌کوه واقع در استان گلستان در این پایان نامه مورد بررسی قرار گیرد. معدن شاه‌کوه واقع در 20 کیلومتری جاده آزادشهر- شاهرود در استان گلستان دارای ظرفیتی بیش از 120 میلیون تن سنگ کوهی[2] است که درصدد استخراج شن و ماسه از آن می‌باشند، که با در نظر گرفتن دسترسی به مواد اولیه و رشد ساخت و ساز در سطح استان موقعیت مناسبی را ایجاد نموده است.
شکل 1-1: موقعیت جغرافیایی معدن شاه‌کوه
همانطور که در شکل بالا مشاهده‌ می‌شود، محدوده معدن مذکور با حروف A، B، C و D نشان داده شده است. لازم به ذکر است واحد استخراج شن و ماسه در نزدیکی مختصات A در نقشه بالا قرار گرفته است. با توجه به محل قرارگیری این معدن، شهرهای اطراف معدن بازار مصرف اصلی را تشکیل می‌دهند، همچنین با توجه به اطلاعات گردآوری شده حداکثر برد اقتصادی انتقال محصول تا شعاع 120 کیلومتری معدن می‌باشد[3].
شن و ماسه، مواد بدون سیمان و مجزائی هستند که از متلاشی شدن سنگ‌های سطح زمین حاصل می‌شوند، با وجود اینکه این مواد در سطح زمین همیشه با هم یافت می‌شوند ولی در نوع و دانه‌بندی با هم تفاوت‌هایی دارند. بطورکلی طبق تعریف اداره استاندارد امریکا ASTM[4] :
ماسه: عبارت است از مواد زاویه‌داری که از سایش و خرد شدن سنگ‌ها حاصل شده و دانه‌های آن از الک شماره 8/3 اینچ و تقریباً تماماً از الک شماره 4 یا 76/4 میلیمتر عبور نماید و یا اینکه تماماً روی الک شماره 200 مش باقی بماند.
شن: عبارت است از موادی که از سایش و خرد شدن سنگ‌ها حاصل شده و غالباً روی الک شماره 4 یا 76/4 میلیمتر باقی بماند و تماماً از الک شماره 2/1  اینچ عبور نمایند.
خصوصیات مورد نیاز برای یک ذخیره سنگ کوهی به عنوان منبع تامین مواد برای تولید شن و ماسه به شرح زیر است:
– سنگ باید دارای مقاومت تنشی بالا و طول عمر کافی باشد.
– ذخیره باید حداقل برای 10 سال و ترجیحا 20 سال کافی باشد.
– بازار مناسب برای فروش محصول وجود داشته باشد.
– آثار زیست محیطی طرح باید در حد مجاز و مورد تایید منابع طبیعی باشد.
– مجوزهای لازم شامل طرح اکتشافی، طرح بهره‌برداری، شناسنامه معدن و طرح بازسازی معدن برای استخراج و کانه‌آرایی کسب شود.
بطورکلی در کارگاه‌های تولید شن و ماسه دو نوع شن و ماسه تولید می‌شود:

• شن و ماسه طبیعی که مستقیماً از سرند کردن و شستن و دانه‌بندی مخلوط شن و ماسه طبق نیاز مصرف‌کننده تهیه می‌شوند و دانه‌های طبیعی دارند.

• شن و ماسه شکسته که از خرد کردن قطعات بزرگ سنگ (Over Size) درون سنگ‌شکن بدست می‌آید.

از اهداف خردایش، كاهش ابعاد ، افزایش سطح خارجی و آماده‌سازی و تهیه مواد معدنی با ابعاد و اشكال مشخص می‌باشد.
مراحل معدنکاری شن و ماسه شامل اکتشاف، تجهیز و آماده‌سازی و استخراج می‌باشد که در جدول زیر موارد مربوط به هر یک از مراحل ارائه شده است:

‌ای بر نانو فناوری
فناوری نانو از نظر لغوی به معنای هرگونه فناوری‌ای است كه در مقیاس نانو قابل اجرا بوده و برای رفع نیازهای جهان واقعی به كار رود. این فناوری در برگیرنده تولید و كاربرد سیستمهای فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی- در محدوده وسیعی از اندازه‌ اتمهای جداگانه یا مولكولها گرفته تا ابعاد زیر مولكولی- و همچنین تركیب سازه‌های ساده و تولید سازه‌های پیچیده‌تر می‌باشد.
نخستین بار در 29 دسامبر سال 1959 ریچارد فینمن1 برنده جایزه نوبل در نطق مشهورش تحت عنوان “آن پائین فضای بسیاری وجود دارد” در موسسه فناوری كالیفرنیا2 در نشستسالانه انجمن فیزیک آمریكا در مورد این انقلاب و فناوری نوین سخنرانی كرد. وی سالها پیش از اینكه میكروچیپها اختراع شوند به تشریح فناوریی پرداخت كه در آن می‌توان اجزایی با ابعاد مینیاتوری بسیار كوچك ایجاد كرد. او با این ایده كه می‌توان در ابعاد بسیار كوچك هم سازه‌هایی را به صورت اتم به اتم و یا مولكول به مولكول ساخت. تحقیقات و اكتشافاتی كه در زمینه تولید نانو ذرات از دهه هشتاد میلادی به بعد انجام شده، ادعاهای وی را تایید می‌كند[1].
یک سال بعد در سال 1960 ‏ راجر بیکن1 به تشریح خصوصیات نانو لوله پرداخت. تا اینکه در سال 1985 ریچارد اسمالی2 ساختار باکی بال را به کمک لیزر ساخت. یادآوری می‌شود که کربن خالص در ساختارهای گوناگونی ظاهر می‌شود که عبارتند از: ساختار الماس‌گونه3، به صورت صفحه‌ای از اتمهای کربن با فواصل معین4 ، به صورت کروی5 (با‏کی بال یا ساختار C60 ) ، ‏به صورت نانو لوله تک جداره6 یا چند جداره7، و به صورت رشته‌ای و دسته‌ای از نانو لوله‌ها در ‏کنار هم8 [1,2] .
‏در سال 1990 ‏در موسسه‌ی تحقیقاتی ماکس پلانک به وسیله تخلیه قوس الکتریکی، باکی بال ساخته شد و سرانجام در سال 1991 ‏سومیا ایجیما9 در موسسه NEC نانو لوله چند جداره را کشف کرد و آغازگر انقلاب فناوری نانو شد. ساخت نانو لوله‌های تک جداره مشکلتر از چند جداره است به همین دلیل این مساله از زمان کشف و تولید نانو لوله‌های چند جداره دو سال طول کشید تا اینکه در سال 1993 با همکاری

 دو موسسه IBM و NEC نانو لوله تک جداره ساخته شد.

خصوصیات الکتریکی، مکانیکی، نوری، مغناطیسی، شیمیایی، کاتالیستی و بیولوژیکی هر یک، از نقاط قابل تأمل در این فناوری نوین است .
‏در بسیاری از موارد مایل هستیم رفتار مواد را در مقیاس نانو پیش بینی کنیم اما در این مسیر مشکلاتی وجود دارد. یکی از مشکلات تغییر خواص فیزیکی و در نتیجه تغییر قوانین فیزیکی است، چرا که در مقیاس اتمی کاربرد قوانین فیزیکی نیوتونی نتایج دقیقی را به دست نمی دهد و بایستی از قوانین فیزیک مولکولی یا فیزیک کوانتومی برای توجیه پدیده‌هایی که در این مقیاس روی می دهد استفاده کرد. به علاوه در این مقیاس دیگر نمی‌توان مواد و ساختار آنان را پیوسته فرض کرد. از آنجایی که فرمولها و روابط فیزیک مولکولی بسیار پیچیده‌اند و علاوه بر آن زمان محاسبه بسیاری طلب می‌کنند و به اصطلاح گران تمام می شوند، در سالهای اخیر روند حرکت به سمت استفاده از روابط موجود در مهندسی برای بررسی رفتار نانو سازه‌ها با در نظر گرفتن این نکته است که این روابط از نظر کیفی در بسیاری موارد مسیر فرایند را به خوبی توصیف می کنند؟ اما با توجه به اینکه دقت استفاده از این روابط به اندازه دقت قوانین دقیق فیزیک مولکولی برای توجیه پدیده‌ها و محاسبه کمی متغیرها نیست مسلماً خطاهایی وجود دارد که ممکن است حتی صحت نتایج را زیر سوال ببرند، اما برای حل این مساله می‌توان در برخی موارد روابط موجود را تصحیح کرد تا به واقعیت نزدیکتر باشند. البته حتی در مورد دقت کاربرد قوانین فیزیک مولکولی- که هر یک توصیف ریاضی مدل فیزیکی برای توجیه رفتار ذرات در مقیاس بسیار ریز است- تا زمانی که آزمایشهای عملی و دقیق انجام نشوند نمی‌توان اظهار نظر کرد.
‏مساله دیگری که وجود دارد این است که ما در علوم مهندسی کنونی در بسیاری از موارد به تفکیک پدیده‌ها ‏پرداخته و جداگانه پیرامون هر یک به بحث می پردازیم و برای ساده‌سازی روابط در بسیاری از موارد از اثر متغیرها و پدیده‌هایی که به گمان ما تأثیر چندانی بر روی پدیده مورد نظر ندارند چشم می پوشیم، در حالیکه این جداسازی در مقیاس نانو چندان امکان پذیر و درست نیست چرا که نتایج را به کلی تغییر می‌دهد به عبارت دقیقتر در این مقیاس بسیار ریز، غالباً خصوصیات مختلف روی هم تاثیر می‌گذارند و همین مساله ضرورت ایجاد دانشهای جدید، روابط دقیقتر و مدلسازی هوشمندانه‌تر از فرایندهای مورد نظر را ایجاب می کند.
با توجه به مطالبی که تاکنون بیان شد، در اینجا لزوم ارتباط میان مقیاسهای نانو تا میکرو و همچنین میکرو تا ماکرو مطرح می شود. همچنین لزوم ساخت دستگاه های منحصر بفردی برای اندازه‌گیری نیروهایی در اندازه پیکونیوتن و دیدن و محاسبه روی موادی به ابعاد نانومتر به خوبی احساس می‌شود. در ادامه به شرح مختصری از روش های تولید و کاربردهای نانو پرداخته خواهد شد.
1-3- ‏دسته بندی و روش های معمول تولید نانو مواد
‏از زمان کشف نانو لوله‌های کربنی در سال 1991 ‏پیشرفت زیادی در جهت تولید و کاربرد این مواد حاصل شده که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ‏ مواد

• ‏جدا سازی شیمیایی و بیولوژیکی، خالص سازی مواد و ‏کاتالسیت‌ها

• ذخیره سازهای انرژی نظیر ذخیره سازهای هیدروژن، پیلهای ‏سوختی و باتریهای لیتیومی

• مواد کامپوزیتی جهت پوشش دادن، پرکردن و نیز به عنوان ‏مواد تشکیل دهنده سازه ها

• وسایل

• پرابها، سنسورها و عملگرها برای تصویر برداری، حس کردن و ‏دستکاری ذرات در مقیاس مولکولی

• ترانزیستورها، حافظه‌های رایانه‌ها و دیگر وسایل نانو الکترونیک

• وسایل نانو الکترونیکی که در خلأ کار می‌کنند نظیر ‏صفحه‌های نمایش تخت.

‏از مزایای این نانو ساختارها می‌توان به اندازه‌ی کوچک، مصرف کم انرژی، وزن کم و عملکرد فوق العاده خوب اشاره کرد.