فهرست مطالب… ‌ج
فهرست جداول. ‌ح
فهرست شکل ها ‌ط
چکیده ‌ی
فصل اول: مقدمه. 1
1-1- مقدمه. 2
1-2- پیش زمینه. 4
1-3- بیان مسأله. 7
1-4- اهمیت موضوع. 9
1-5- اهداف تحقیق.. 15
1-5-1- هدف اصلی.. 15
1-5-2- اهداف اختصاصی.. 15
1-6- پرسشهای تحقیق.. 15
1-7- محدودیتهای تحقیق.. 16
1-8- نمودار روش تحقیق.. 16
فصل دوم: مروری بر پژوهشهای پیشین.. 18
2-1- ترکیبات اساسی بایوکامپوزیت… 19
2-1-1- نشاسته. 19
2-1-2- سویا 23
2-1-3- پلی ساکارید محلول در سویا 25
2-1-3-1 ساختار SSPS.. 26
2-2- ژلاتین و ژلاتین گاوی.. 26
2-2-1- تولید ژلاتین.. 29
2-2-2- کاربردهای ژلاتین.. 32
2-3- نانوتکنولوژی.. 33
2-4- بایو نانو تکنولوژی.. 34
2-3- کامپوزیت و نانو کامپوزیت… 35
2-5- بایو نانو کامپوزیت… 36
2-6- فلز تیتانیوم. 37
2-6-1- نانو دی اکسید تیتانیوم. 37

 

2-7- بسته بندی فعال. 38
2-8- بسته بندی نانو. 39
2-9- فیلمهای خوراکی.. 40
2-10- پلاستی سایزرها 43
2-10-1- مقایسه پلاستی سایزرهای مورد استفاده 44
2-11- روش های تولید فیلم. 45
2-12- ارزیابی خواص فیلم های خوراکی.. 46
2-12-1- خواص ممانعتی.. 46
2-12-2- خواص مکانیکی.. 50
2-12-3- خواص ضد میکروبی.. 54
2-13- نمودارهای جذب تعادلی.. 58
2-14- جمع بندی.. 65
فصل سوم: مواد و روش ها 66
3-1- مواد. 67
3-2- روش تهیه فیلمهای نانوبایوکامپوزیتی.. 68
3-3 – ضخامت فیلم. 69
3-4- آنالیز فیلم. 69
3-4-1- ویژگی های مکانیکی.. 70
3-4-2- رنگ سنجی.. 72
3-4-3- نفوذ پذیری بخار آب (WVP) 72
3-4-4- حلالیت فیلم ها 73
3-4-5- ظرفیت جذب آب (WAC) 74
3-4-6- ایزوترم جذب… 74
3-4-7- اشعه مرئی – UV… 75
3-4-8- نفوذ پذیری به اکسیژن. 75
3-4-9- آزمون میکروبی.. 76
3-5- تجزیه و تحلیل آماری.. 78
فصل چهارم: نتایج و بحث… 79
4-1- ارزیابی کیفی فیلمها 80
4-1-1- بررسی اثر نانو ذرات بر خواص ظاهری فیلمهای ترکیبی.. 80
4-1-2- بررسی اثر نانوذرات بر ضخامت فیلمهای ترکیبی نشاسته ssps / ژلاتین گاوی.. 81
4-2- بررسی اثر نانو ذرات بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلمهای ترکیبی  نشاسته ssps / ژلاتین گاوی.. 81
4-2-1- محتوای رطوبت، حلالیت در آب و قابلیت جذب آب… 81
4-3- بررسی اثر نانو ذرات بر خواص ممانعتی فیلمهای ترکیبی نشاسته ssps / ژلاتین.. 84
4-4- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص مکانیکی فیلمهای ترکیبی.. 88
4-5- جستجوی پیوند با روش FTIR.. 90
4-6- میزان جذب و عبور نور فرابنفش از فیلمهای ترکیبی نشاسته ssps/ ژلاتین حاوی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم (uv-vis) 91
4-7- مشخصه های رنگی.. 93
4-8- نمودارهای جذب تعادلی.. 94
4-8-1- مدل جذب تعادلی چند جمله ای.. 94
4-8-2- مدل جذب تعادلی GAB.. 95
4-9- بررسی اثر نانو ذرات بر خواص ضد میکروبی فیلمهای ترکیبی.. 97
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات… 102
5-1- نتیجه گیری.. 103
5-2- پیشنهادات… 104
منابع و مراجع. 105
English Abstarct 114
فهرست جداول
جدول 4- 1: میانگین ضخامت فیلمهای شاهد و نمونه های حاوی ذرات نانو دی اکسید تیتانیوم. 81
جدول 4- 2: محتوای رطوبت، درصد حلالیت و قابلیت جذب فیلمهای ترکیبی نشاسته ssps / ژلاتین حاوی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم. 84
جدول 4- 3: اثر نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم بر نفوذ پذیری فیلمهای ترکیبی نسبت به اکسیژن و بخار آب… 87
جدول 4- 4: اثر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر خواص مکانیکی فیلمهای ترکیبی نشاسته ssps / ژلاتین گاوی. 90
جدول 4- 5: پارامترهای رنگ سنجی از فیلم ترکیبی با غلظت های مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 94
جدول 4- 6: پارامترهای معادله GAB برای فیلمهای ترکیبی حاوی نانو دی اکسید تیتانیوم در دمای 25 درجه سانتیگراد. 97
فهرست شکل ها
شکل 1-1: نمودار فرایند پژوهشی.. 17
شکل 2- 1: ساختمان شیمیایی نشاسته. 20
شکل 4- 1: رنگ فیلمهای  ترکیبی نشاسته ssps / ژلاتین با غلظت های متفاوت ( %0، 1%، 3%، 5%) نانو دی اکسید تیتانیوم. 80
شکل 4- 2: طیف FTIR فیلمهای ترکیبی نشاسته ssps / ژلاتینی حاوی %0، 3% و 5% نانو دی اکسید تیتانیوم 91
شکل 4- 3: میزان جذب نور فیلمهای بایونانوکامپوزیتی  در طول موجهای 200 تا 800. 92
شکل 4- 4: درصد عبور نور فیلمهای بایو نانو کامپوزیتی در طول موجهای 200 تا 800. 93
شکل 4- 5: مدل جذب تعادلی چند جمله ای (مرتبه 3) برای فیلم ترکیبی در مقایسه با بایونانوکامپوزیت ترکیبی محتوی 5% نانو دی اکسید تیتانیوم. 95

 

فهرست مطالب

ردیف                                              صفحه
: هیدرات گازی و عوامل مؤثر در آن‌
1-1        هیدرات… 3
1-2        تشکیل هیدرات ها 3
1-3        شرایط تشکیل هیدرات… 4
1-4        فاکتورهای مؤثر در تشکیل هیدرات… 5
1-5        آب و گاز طبیعی.. 6
1-5-1          آب آزاد. 7
1-6        بیان مساله پژوهش… 8
1-7        ضرورت و اهمیت انجام پژوهش… 9
1-7-1          اهمیت هیدرات‌های گازی.. 10
1-7-2          زمینه‌های تحقیقاتی هیدرات… 11
1-8        وجه تمایز پژوهش با سایر پژوهش‌ها 11
1-9        اهداف پژوهش… 12
1-10         سؤالات پژوهش… 12
1-11         فرضیه‌های پژوهش… 13
1-12         انواع و ساختار هیدرات… 13
1-12-1        ساختار هیدرات نوع I 15
1-12-2        ساختار هیدرات نوع II 15
1-12-3        ساختار هیدرات نوع H. 16
1-13         اندازۀ مولکول مهمان. 17
1-14         سایر تشکیل دهنده‌های هیدرات… 19
1-14-1        فرئون‌ها 19
1-14-2        هالوژن‌ها 19
1-14-3        گازهای نجیب… 19
1-14-4        هوا 19
1-14-5        سایر تشکیل دهنده‌ها 20
1-15         کاربرد‌های هیدرات… 20
1-15-1        کریستال هیدرات در فرایند‌های جداسازی.. 20
1-15-2        غنی سازی اکسیژن با بهره گرفتن از تشکیل هیدرات گازی.. 21
1-15-3        تغلیظ به کمک تشکیل هیدرات… 21
1-15-4        هیدرات گازی و شیرین سازی آب دریا 21
1-15-5        جدا سازی دی اکسید کربن دریایی.. 22
1-15-6        ذخیره و انتقال گاز طبیعی.. 22
1-16         کریستال هیدرات در محیط زیست… 23
1-17         راه‌های جلوگیری از تشکیل هیدرات… 23
1-18         اثر افزودنی‌ها بر تشکیل هیدرات… 24
1-19         عوامل بازدارنده‌ تشکیل هیدرات‌ها 26
1-19-1        بازدارنده‌های ترمودینامیکی.. 27
1-19-2        بازدارنده‌های سینتیکی.. 28
1-19-3        بازدارنده‌های ضدتجمی یا ضد کلوخه ای.. 29
1-19-4        مواد افزودنی که هیدرات‌ها را در یکی از ساختار‌های I، II یا H پایدار می‌کند. 30
: تاریخچه و تحقیقات انجام شده در مورد هیدرات گازی
2-1        تاریخچه کشف هیدرات… 31
2-2        پیشینه تحقیق در ایران. 32
2-2-1          مطالعات پایه. 33
2-2-1-1          تعادلات فازی.. 33
2-2-1-1-1                مطالعات تجربی.. 33
2-2-1-1-2                مطالعات تئوری.. 35
2-2-1-2          سینتیک تشكیل و تجزیه هیدرات… 36
2-2-1-3          مطالعه ساختارهای مولکولی.. 37
2-2-1-4          خواص فیزیكی – حرارتی.. 38
2-2-2          مباحث زیست محیطی هیدرات… 38
2-2-2-1          اثرات گاز متان بر محیط زیست… 38
2-2-2-2          ذخیره سازی گاز دی اكسید كربن به شكل هیدرات… 39
2-2-3          توسعه هیدرات و كاربردهای نوین.. 39
2-2-3-1          جداسازی مخلوط های گازی.. 39
2-2-3-2          نمك زدایی آب دریا 40
2-2-3-3          ذخیره سازی و انتقال گاز طبیعی به صورت هیدرات… 40
2-2-3-4          ذخیره سازی انرژی گرمایی.. 41
2-2-4          اكتشاف و بهره برداری منابع طبیعی هیدرات گازی.. 41
2-2-5          تحلیل آماری.. 42
2-3        پیشینه تحقیق در خارج از ایران. 42
2-4        نمودارهای فازی برای طبقه بندی هیدرات‌ها 44
2-5        روش‌های محاسباتی دستی برای پیش‌بینی تشکیل هیدرات… 44
2-5-1          روش وزن مخصوص گاز. 45
2-5-2          روش ثابت تعادلی K. 46
2-5-3          روش بیلی- ویچرت… 47
2-5-4          دیگر روابط همبستگی.. 47
2-5-4-1          ماکاگون. 47
2-5-4-2          کوبایاشی و همکاران. 48
2-5-4-3          مطیعی 48
2-5-4-4          کسترگارد و همکاران. 48
2-5-4-5          تولر و مخاطب… 49
2-6        روش‌های رایانه‌ای برای پیش‌بینی تشکیل هیدرات… 49
2-6-1          تعادل فازی.. 49
2-6-2          واندروالس و پلاتیو. 51
2-6-3          پاریش و پراسنیتز. 51
2-6-4          انجی و رابینسون. 52
: بررسی روش­های بازدارنده در تشکیل هیدرات
3-1        روش تحقیق.. 53
3-2        مرحله قبل از پیدایش هیدرات… 54
3-2-1          نم‌زدایی از گاز طبیعی.. 54
3-2-1-1          نم‌زدایی از طریق گلایکول. 55

 

3-2-1-1-1                جاذب‌های مایع. 55
3-2-1-1-2                گلایکول‌ها 56
3-2-1-1-3                توصیف فرایند. 56
3-2-1-2          غربال‌های مولکولی.. 57
3-2-1-2-1                توصیف فرایند. 58
3-2-1-3          تبرید  59
3-2-1-3-1                توصیف فرایند. 59
3-3        تشکیل هیدرات حین شروع پدیده 60
3-4        تشکیل هیدرات با پیدایش مستمر پدیده 65
3-4-1          دینامیک سیالات عددی پژوهش… 66
3-4-1-1          مراحل آنالیز جریان به کمک نرم افزار کامسول. 67
3-4-1-2          پیش پردازش…. 67
3-4-1-3          حل عددی میدان جریان. 68
3-4-1-4          پس پردازش نتایج.. 69
3-4-1-5          نکات مهم در شبیه سازی عددی جریان. 70
3-4-1-6          چگونگی شبیه سازی عددی جریان. 71
3-4-1-7          مشکلات عمده 72
3-4-1-8          خطا‌ها 72
3-4-2          تئوری و فرمولاسیون. 73
3-4-2-1          معادلات Mixture Model, Laminar Flow.. 73
3-4-2-2          معادلات  Laminar Flow.. 76
3-4-2-3          معادلات  Heat Transfer in Fluid. 76
3-4-2-4          معادلات  Transport of Diluted Species 77
3-4-3          محاسبات تبخیر ناگهانی.. 77
3-4-4          مدل سازی و شرح مسئله. 78
3-5        مرحله بعد از پیدایش هیدرات… 84
3-5-1          انتخاب بازدارنده برتر. 88
: تجزیه و تحلیل داده‌ها (یافته‌ها)
4-1        مبارزه با هیدرات با بهره گرفتن از گرما و فشار. 92
4-1-1          کاهش فشار. 92
4-1-2          استفاده از گرما 93
4-1-3          اتلاف گرما از یک خط لولۀ مدفون. 94
4-1-3-1          سهم سیال. 95
4-1-3-2          سهم لوله. 95
4-1-3-3          سهم زمین.. 96
4-1-3-4          ضریب کلی انتقال حرارت… 96
4-1-3-5          حرارت منتقل شده 96
4-2        مبارزه با هیدرات با بهره گرفتن از مقاومت های انتقال حرارت و انتقال جرم. 97
4-2-1          انتقال جرم. 97
4-2-2          انتقال حرارت… 98
4-3        نتایج شبیه سازی مدل. 99
4-4        نتایج شبیه سازی شبکه انتقال گاز. 111
4-5        انتخاب بازدارنده برتر. 117
: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1        نم‌زدایی گاز. 121
5-2        مقاومت‌های انتقال جرم و حرارت هیدرات… 122
5-3        مدل سازی قطاعی از لوله دارای هیدرات… 123
5-4        شبکه انتقال گاز. 125

 پیشنهادات ……………………………………………………………………………………………………….128
  منابع و مأخذ …………………………………………………………………………………………………..129
فهرست جدول‌ها
عنوان                                                                                                       صفحه
جدول ‏3‑1 : محاسبات تبخیر ناگهانی سیستم متان- آب در دمای 274 کلوین.. 77
جدول ‏3‑2 : محاسبات تبخیر ناگهانی سیستم اتان- آب در دمای 274 کلوین.. 77
جدول ‏3‑3 : محاسبات تبخیر ناگهانی سیستم پروپان- آب در دمای 274 کلوین.. 78
جدول ‏3‑4 : خواص گوشت لوله از جنس Stainless Steel 79
جدول ‏3‑5 : خواص آب درون لوله به صورت پراکنده 79
جدول ‏3‑6 : خواص گاز درون لوله به صورت پیوسته (گاز متان) 79
جدول ‏3‑7 : شرایط مرزی برای جریان سیال. 79
جدول ‏3‑8 : شرایط مرزی برای فاز پراكنده 79
جدول ‏3‑9 : مشخصات جریان مخلوط در درون لوله. 79
جدول ‏3‑10 : ورودی خواص سیال و ذرات جامد پراكنده به نرم افزار. 80
جدول ‏3‑11 : شرایط مرزی برای جریان سیال. 80
جدول ‏3‑12 : ورودی شرایط سیال آرام داخل لوله به نرم افزار. 80
جدول ‏3‑13 : داده‌های ورودی انتقال حرارت به نرم افزار. 81
جدول ‏3‑14 : شرایط مرزی برای انتقال حرارت داخل لوله. 81
جدول ‏3‑15 : داده‌های ورودی مومنتوم به نرم افزار. 81
) داخل لوله. 81
جدول ‏3‑17 : مشخصات مش بندی شبکه لوله. 82
جدول ‏3‑18 : مشخصات حل کننده شبیه سازی.. 82
جدول ‏3‑19 : تفکیک کننده‌های مسئله برای اعتبار سنجی حل کننده 82
جدول ‏3‑20 : داده‌های ورودی خط ایستگاه S003. 84
جدول ‏3‑21 : داده‌های ورودی خط ایستگاه S001. 84
جدول ‏3‑22 : داده‌های خروجی خط ایستگاه D001. 84
جدول ‏3‑23 : ترکیبات ورودی خط S003 به همراه ترکیب درصد‌های مولی.. 84
جدول ‏3‑24 : ترکیبات ورودی خط S001 به همراه ترکیب درصد‌های مولی.. 85
جدول ‏3‑25 : شرایط فیزیکی و محیطی لوله‌های انتقال گاز شبکه. 86
جدول ‏3‑26 : ترکیبات گازی لاوان. 88
جدول ‏3‑27 : تزریق مواد بازدارنده شیمیایی در ابتدای خط انتقال گاز (حالت 1) 90
جدول ‏3‑28 : تزریق مواد بازدارنده شیمیایی در انتهای خط انتقال گاز (حالت 1) 91
جدول ‏3‑29 : تزریق مواد بازدارنده شیمیایی در ابتدای خط انتقال گاز (حالت 2) 91
جدول ‏3‑30 : تزریق مواد بازدارنده شیمیایی در انتهای خط انتقال گاز (حالت 2) 91
‌ فهرست نمودار‌ها
عنوان                                                                                                       صفحه
نمودار ‏2‑1 : نمودار نیمه لگاریتمی رشد انتشارات هیدرات در قرن بیستم. 32
نمودار ‏2‑2 : تعداد مقالات چاپ شده در سال‌های مختلف… 42
نمودار ‏3‑1 : تغییرات ارتفاع در خط L005. 85
نمودار ‏3‑2 : تغییرات ارتفاع در خط L006. 85
نمودار ‏3‑3 : تغییرات ارتفاع در خط L008. 86
نمودار ‏3‑4 : منحنی تشکیل هیدرات برای بازدارنده MeOH با درصد وزنی مختلف… 88
نمودار ‏3‑5 : منحنی تشکیل هیدرات برای بازدارنده NaCL با درصد وزنی مختلف… 88
نمودار ‏3‑6 : منحنی تشکیل هیدرات برای بازدارنده KBr با درصد وزنی مختلف… 89
با درصد وزنی مختلف… 89
نمودار ‏3‑8 : منحنی تشکیل هیدرات برای بازدارنده NaF با درصد وزنی مختلف… 89
نمودار ‏3‑9 : منحنی تشکیل هیدرات برای بازدارنده KCL با درصد وزنی مختلف… 90
نمودار ‏4‑1 : مقایسه نتایج تجربی و مدلسازی غلظت فاز پراکنده برای مقطع 5/1 متری ورودی.. 100
نمودار ‏4‑2 : مقایسه غلظت فاز جامد حاصل از مدلسازی، در مقطعی ثابت در زمان‌های مختلف… 101
نمودار ‏4‑3 : توزیع سرعت محوری در زمان‌های 01/0 ،1/0 و 1 ثانیه پس از برقراری جریان. 101
نمودار ‏4‑4 : توزیع غلظت فاز جامد مدلسازی در دو سرعت ورودی 0.061 m/s و 0.029 m/s 102
نمودار ‏4‑5 : مقایسه نتایج تجربی و مدلسازی کسر‌حجمی فاز پراکنده در مقطع پایین لوله. 103
نمودار ‏4‑6 : مقایسه نتایج تجربی و مدلسازی غلظت فاز پیوسته در مقطع پایین لوله. 103
نمودار ‏4‑7 : مقایسه نتایج تجربی و مدلسازی غلظت فاز پراکنده در مقطع پایین لوله. 104
نمودار ‏4‑8 : تغییرات دما در طول لوله در سه مقطع اصلی.. 108
نمودار ‏4‑9 : تغییرات فشار در طول لوله در سه مقطع اصلی.. 108
نمودار ‏4‑10 : تغییرات کسر حجمی فاز پراکنده در طول لوله در سه مقطع اصلی.. 109
نمودار ‏4‑11 : تغییرات سرعت مخلوط در طول لوله در سه مقطع اصلی.. 109
نمودار ‏4‑12 : تغییرات دما در قطر لوله در دو مقطع میانی.. 109
نمودار ‏4‑13: تغییرات فشار در قطر لوله در دو مقطع میانی.. 110
نمودار ‏4‑14: تغییرات کسر حجمی فاز پیوسته و پراکنده در قطر لوله در دو مقطع میانی.. 110
نمودار ‏4‑15 : تغییرات غلظت فاز پیوسته و پراکنده در قطر لوله در دو مقطع میانی.. 110
نمودار ‏4‑16 : منحنی‌های تشکیل هیدرات برای هر سه خط شبکه انتقال. 111
نمودار ‏4‑17: تغییرات فشار در طول لوله برای هر سه خط شبکه انتقال. 112
نمودار ‏4‑18: تغییرات دما در طول لوله برای هر سه خط شبکه انتقال. 112
نمودار ‏4‑19 : تغییرات آنتالپی در طول لوله برای هر سه خط شبکه انتقال. 113
نمودار ‏4‑20: تغییرات دانسیته در طول لوله برای هر سه خط شبکه انتقال. 113
نمودار ‏4‑21 : تغییرات ویسکوزیته گاز در طول لوله برای هر سه خط شبکه انتقال. 114
نمودار ‏4‑22 : تغییرات سرعت مخلوط در طول لوله برای هر سه خط شبکه انتقال. 115
نمودار ‏4‑23 : phase Envelope و منحنی هیدرات و بدون تزریق بازدارنده 116
نمودار ‏4‑24 : phase Envelope و منحنی هیدرات و بازدارنده متانول با 20 درصد غلظت… 116
نمودار ‏4‑25 : phase Envelope و منحنی هیدرات و بازدارنده متانول با 30 درصد غلظت… 116
نمودار ‏4‑26 : مقایسه بازدارنده‌های نمکی تشکیل هیدرات‌گازی میدان لاوان با 10 درصد وزنی.. 119
نمودار ‏4‑27 : مقایسه بازدارنده‌های نمکی تشکیل هیدرات‌گازی میدان لاوان با 20 درصد وزنی.. 119
نمودار ‏4‑28 : مقایسه بازدارنده‌های نمکی تشکیل هیدرات‌گازی میدان لاوان با 30 درصد وزنی.. 119
نمودار ‏4‑29 : مقایسه بازدارنده‌های نمکی تشکیل هیدرات‌گازی میدان لاوان با 40 درصد وزنی.. 120
نمودار ‏4‑30 : مقایسه بازدارنده‌های نمکی تشکیل هیدرات‌گازی میدان لاوان با 50 درصد وزنی.. 120
نمودار ‏4‑31 : مقایسه بازدارنده‌های نمکی تشکیل هیدرات‌گازی میدان لاوان با 60 درصد وزنی.. 120
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                                       صفحه
شکل ‏1‑1 : شماتیکی از تشکیل هیدرات در جداره لوله. 9
شکل ‏1‑2 : ساختار کریستال پایه برای یخ 4I 13
شکل ‏1‑3 : پیوند هیدروژنی میان پنج مولکول آب و تشکیل یک حلقه 5 مولکولی.. 14
شکل ‏1‑4 : تشکیل پیوند هیدروژنی میان دو مولکول آب… 14
شکل ‏1‑5 : ساختار I 15
شکل ‏1‑6 : ساختار II 16
شکل ‏1‑7 : ساختار H. 16
شکل ‏1‑8 : ساختارهای مختلف هیدرات گازی.. 17
شکل ‏1‑9 : مقایسه اندازه مولکول‌های مهمان، نوع هیدرات و حفره‌های اشغال شده 18
شکل ‏1‑10: دستگاه‌های تولید هیدرات گاز طبیعی.. 22
شکل ‏1‑11: دستگاه‌های تجزیه هیدرات… 22
شکل ‏1‑12 : منحنی وابستگی هیدرات به دما و فشار. 24
شکل ‏1‑13 : انواع افزودنی‌های هیدرات… 27
شکل ‏1‑14 : مکانسیم بازدارندگی از تشکیل هیدرات… 30
شکل ‏1‑15 : ساختار هیدرات به وجود آمده با تترا هیدرو فوران. 30
شکل ‏2‑1 : هزینه انتقال گاز در فواصل مختلف با روش‌های مختلف… 41
شکل ‏2‑2: نمودار فازی برای برخی از هیدروکربن گاز طبیعی ساده که هیدرات تشکیل می دهند. 44
شکل ‏2‑3 : نمودار هیدرات برای سه مخلوط مورد بررسی ویلکاکس و همکاران. 46
شکل ‏3‑1 : فرایند ساده شده یک واحد نم‌زدایی از طریق گلایکول. 57
شکل ‏3‑2 : فرایند ساده شده یک واحد خشک کن جامد به همراه دو برج.. 58
شکل ‏3‑3 : فرایند جریان ساده شده برای یک واحد تبرید به همراه تزریق گلایکول. 60
شکل ‏3‑4 : شمای کلی تغییرات دما در فاز مایع و کریستال هیدرات… 61
شکل ‏3‑5 : پروفایل غلظت در مسیر نفوذ گاز تا رسیدن به سطح هیدرات… 62
شکل ‏3‑6 : شماتیک مدل ارائه شده در حال تشکیل هیدرات… 66
شکل ‏3‑7 : شماتیک مکانیزم پیشنهادی تشکیل هیدرات از یک قطره آب… 66
شکل ‏3‑8 : شماتیكی از مدل لوله به همراه شرایط مرزی.. 78
شکل ‏3‑9 : شماتیکی از مش بندی شبکه لوله. 82
شکل ‏3‑10 : همگرایی شبیه سازی توسط حل کننده خطی.. 83
شکل ‏3‑11 : همگرایی شبیه سازی توسط حل کننده غیر خطی.. 83
شکل ‏3‑12 : گرافیک جریان‌های عبوری و ته نشین شدن ذرات هیدرات… 83
 

چکیده :

امروزه یکی از معضلات در خطوط انتقال گاز، پدیده هیدرات گازی است که ترکیبی از گازهای سبک مثل متان، اتان یا دی اکسید کربن با مولکول‌های آب تحت شرایط خاص دمایی و فشاری ماده‌ای شبیه به یخ را تشکیل می‌دهد که حجم زیادی از گاز را در خود جای داده است. هیدارت های گازی عموماً ته نشین شده و در نهایت توان عملیاتی خط را کاهش داده یا حتی به انسداد کلی خط لوله منجر می شود. بررسی پارامترها، متغییرها و عوامل تأثیر گذار تشکیل و حذف پدیده بسیار حائز اهمیت می باشد که در این پژوهش ابتدا مورد تجزیه‌ و تحلیل قرار‌ گرفته و سپسس سه وضعیت قبل، بعد و حین تشکیل هیدرات بررسی شده است.‌ در ‌قبل، نگاهی به روش‌ها، فرایند‌ها، مزایا و معایب واحدهای

فهرست مطالب

عنوان                                           صفحه

پیشگفتار. 1

چکیده 2

فصل اول: کلیات

1-1- مقدمه. 5

1-2- كمومتریكس… 5

1-2-1- كاربردهای كمومتریكس… 6

1-3- مزایای روش های محاسباتی نسبت به روش های آزمایشگاهی.. 6

1-4- QSAR.. 7

1-5- رگرسیون. 7

1-6- روش های پارامتری.. 8

1-6-1- کالیبراسیون یک متغیره و چند متغیره 9

1-6-2- حداقل مربعات کلاسیک(CLS) 9

1-6-3- حداقل مربعات معکوس(ILS) 9

1-6-4- رگرسیون خطی چندگانه (MLR) 9

1-6-5- حداقل مربعات جزئی(PLS) 10

1-6-6- آنالیز اجزاء اصلی(PCA) 10

1-6-7- رگرسیون اجزاء اصلی (PCR) 11

1-6-8- رگرسیون چند متغیره غیر خطی(MNR) 12

1-6-9- منطق فازی.. 12

1-6-9-1-كاربرد های منطق فازی.. 13

1-6-10- شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) 13

1-6-10-1- ویژگی های شبكه عصبی.. 14

1-6-10-2- مزایای شبكه عصبی.. 16

1-6-10-3- كاربرد های شبكه عصبی.. 16

1-6-11- الگوریتم ژنتیکی (GA) 17

1-6-11-1- قوانین داروین.. 18

1-6-11-2- ویژگی های الگوریتم ژنتیک… 18

1-6-11-3- نقاط قوت الگوریتم های ژنتیک… 20

1-6-11-4- محدودیت های الگوریتم های ژنتیک… 21

1-6-11-5- روش های انتخاب برای الگوریتم‌ ژنتیک… 21

1-7- دیابت… 22

1-7-1- دسته‌بندی و سبب‌شناسی دیابت… 23

1-7-1-1- دیابت نوع یک… 24

1-7-1-2- دیابت نوع دو. 25

1-7-1-3- دیابت بارداری.. 25

1-7-1-4- انواع دیگر دیابت… 26

1-8- وضعیت دیابت در جهان. 29

1-9- مرگ ومیر ناشی از دیابت… 29

1-10- هزینه های دیابت… 29

1-11- پیشگیری و کنترل دیابت… 30

1-12- داروها 30

1-12-1- سولفونیل اوره‌ ها 31

1-12-2- بی‌ گوانیدها 32

1-12-3- آکاربوز. 32

1-12-4- تیازولیدیندایون‌ها (TZD) 33

1-12-5- مگلی تینایدها 33

فصل دوم: روش کار

2-1- رسم مشتقات… 36

2-1-1- اضافه كردن متد و بهینه سازی مشتقات… 36

2-1-2- اضافه كردن توصیفگرهای مولكولی به مشتقات… 36

2-1-3- ساختن ماتریس و غربالگری توصیفگرها برای مشتقات… 37

2-1-4- محاسبات GA.. 38

2-1-5- محاسبات GA-ANN.. 39

2-1-6- محاسبات جك نایف… 39

2-1-7- محاسبات GA –MLR.. 39

2-1-8- تجزیه و تحلیل با روش هایPLS ، PCR و MLR.. 40

2-1-9- تجزیه و تحلیل با روش های GA-MCR،GA-PLS ،GA-PCR ، GA-MLR و GA-RS. 40

2-1-10- پیش بینی ساختار. 40

بخش دوم: بحث و نتیجه گیری

2-2- بحث و نتیجه گیری.. 42

پیشنهاد برای کارهای اینده 124

منابع و مأخذ. 125

فهرست جداول

عنوان                                                                                                           صفحه

جدول1. ساختار مربوط به مشتقات… 57

جدول2. مقادیر عددی پارامتر RMSE با روشGA-ANN  برای همبستگی های مختلف… 60

جدول3. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3. 60

جدول4. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4. 61

جدول5. مقادیر عددی پارامتر RMSE با روش GA-ANN برای همبستگی با هدف 0.3. 61

جدول6. مقادیر عددی پارامتر RMSE با روش GA-ANN برای همبستگی با هدف 0.4. 62

جدول7. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 2  62

جدول8. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 3  62

جدول9. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 4  63

جدول10. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 5  63

 

جدول11. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 6  63

جدول12. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 7  64

جدول13. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 8  64

جدول14. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه    9  64

جدول15. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  10  65

جدول16. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  11  65

جدول17. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  2  65

جدول18. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  3  66

جدول19. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  4  66

جدول20. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  5  66

جدول21. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  6  67

جدول22. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  7  67

جدول23. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  8  67

جدول24. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  9  68

جدول25. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  10  68

جدول26. توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه  11  68

جدول27. پارامترهای بدست آمده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی 0.3برای لایه های مختلف   69

جدول28. پارامترهای بدست آمده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی  0.4برای لایه های مختلف   69

جدول29. مقادیر عددی توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3  70

جدول30. مقادیر عددی توصیفگرهای انتخاب شده با روش GA-stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4  72

جدول31. پارامترهای بدست آمده با روش PLS برای همبستگی0.3 برای لایه های مختلف… 73

جدول32. پارامترهای بدست آمده با روش GA-PLS برای همبستگی 0.3 برای لایه های مختلف… 74

جدول34. پارامترهای بدست آمده با روش PCR برای همبستگی های مختلف… 75

جدول35. پارامترهای بدست آمده با روش GA-PCR برای همبستگی 0.3 برای لایه های مختلف… 75

جدول36. پارامترهای بدست آمده با روش GA-PCR برای همبستگی 0.4 برای لایه های مختلف… 76

جدول37. مقادیر عددی پارامترRMSE با روش GA-ANN برای لایه های فرد و همبستگی های مختلف… 76

جدول38. مقادیر عددی پارامترRMSE با روش GA-ANN برای لایه‎های زوج و همبستگی های مختلف… 76

با روش جک نایف برای لایه های فرد و همبستگی های مختلف   77

با روش جک نایف برای لایه های زوج و همبستگی های مختلف   77

جدول41. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 2-1 و همبستگی با هدف 0.3. 77

جدول42. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه3-1 و همبستگی با هدف 0.3  78

جدول43. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 4-1 و همبستگی با هدف 0.3. 78

جدول44. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه5-1 و همبستگی با هدف 0.3. 79

جدول45. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 6-1 و همبستگی با هدف 0.3. 79

جدول46. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 7-1 و همبستگی با هدف 0.3. 80

جدول47. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 8-1 و همبستگی با هدف 0.3. 80

جدول48. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 9-1 و همبستگی با هدف 0.3. 81

جدول49. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 10-1 و همبستگی با هدف 0.3. 81

جدول50. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 11-1 و همبستگی با هدف 0.3. 82

جدول51. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 2-1 و همبستگی با هدف 0.4. 82

جدول52. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 3-1 و همبستگی با هدف 0.4. 83

جدول53. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه  4-1و همبستگی با هدف 0.4. 83

جدول54. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 5-1 و همبستگی با هدف 0.4. 84

جدول55. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 6-1 و همبستگی با هدف 0.4. 84

جدول56. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 7-1 و همبستگی با هدف 0.4. 85

جدول57. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 8-1 و همبستگی با هدف 0.4. 85

جدول58. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 9-1 و همبستگی با هدف 0.4. 86

جدول59. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 10-1 و همبستگی با هدف 0.4. 86

جدول60. مقادیر عددی از مشاهداتlog (1/IC50) ، پیش بینی جک نایف و Ө∆ برای لایه 11-1 و همبستگی با هدف 0.4. 87

جدول61. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3. 87

جدول62. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 2  88

جدول63. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 3  88

جدول64. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 4  89

جدول65. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 5  89

جدول66. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 6  90

جدول67. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 7  90

جدول68. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 8  91

جدول69. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 9  91

جدول70. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 10  92

جدول71. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 11  92

جدول72. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4. 93

جدول73. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 2  93

جدول74. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 3  94

جدول75. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 4  94

جدول76. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 5  95

جدول77. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 6  95

جدول78. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 7  96

جدول79. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 8  96

جدول80. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه9  97

جدول81. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه10  97

جدول82. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PLS، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه11  98

جدول83. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روشPCR ، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3. 98

جدول84. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  2  99

جدول85. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3برای لایه  3  99

جدول86. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  4  100

جدول87. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  5  100

جدول88. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  6  101

جدول89. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  7  101

جدول90. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3برای لایه  8  102

جدول91. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه  9  102

جدول92. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 10  103

جدول93. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 11  103

جدول94. مقادیرعددی مشاهدات،پیش‎بینی با روشPCR ، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف0.4. 104

جدول95. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 2  104

جدول96. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 3  105

جدول97. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف  0.4برای لایه 4  105

جدول98. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 5  106

جدول99. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 6  106

جدول100. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 7  107

جدول101. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 8  107

جدول102. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 9  108

جدول103. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 10. 108

جدول104. مقادیر عددی مشاهدات، پیش بینی با روش GA-PCR، Ө∆ و انحراف برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 11. 109

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                                           صفحه

نمودار1. نمودارهای بدست آمده از روش GA برای همبستگی با هدف 0.3 برای لایه 2. 111

نمودار2. نمودار های بدست آمده از روش GA برای همبستگی با هدف 0.4 برای لایه 2. 112

نمودار3. نمودار بدست آمده از روش GA-ANN برای همبستگی با هدف 0.3. 112

نمودار4. نمودار بدست آمده از روش GA-ANN برای همبستگی با هدف 0.4. 113

نمودار5. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 2. 113

نمودار6. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 3. 114

نمودار7. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 4. 114

نمودار8. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 5. 115

نمودار9. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 6. 115

نمودار10. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 7. 116

نمودار11. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 8. 116

نمودار12. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 9. 117

نمودار13. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 10. 117

نمودار14. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.3 در لایه 11. 118

نمودار15. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 2. 118

نمودار16. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 3. 119

نمودار17. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 4. 119

نمودار18. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 5. 120

نمودار19. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 6. 120

نمودار20. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 7. 121

نمودار21. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 8. 121

نمودار22. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 9. 122

نمودار23. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 10. 122

نمودار24. نمودار بدست آمده از روش stepwise MLR برای همبستگی با هدف 0.4 در لایه 11. 123

فهرست اشکال

عنوان                                                      صفحه

شکل (1- 1) شمای کلی یک شبکه عصبی مصنوعی.. 15

شكل (2-1):جهش کروموزوم. 19

شكل (2-1) 38

پیشگفتار

شیمی محاسباتی رویکرد نوینی به پدیده های شناخته شده و آشنای فیزیکی و شیمیایی است که می تواند منجر به درک بهتر جهان پیرامون ما گردد. امروزه با پیشرفت روز افزون کامپیوترها قادر هستیم پدیده های گوناگون را در ماتریس های بسیار پیچیده نظیر سیستم های بیولوژیکی و نانوتکنولوژی مورد مطالعه قرار دهیم و بدیهی است که انجام چنین مطالعاتی در درجه اول نیازمند درک وسیعی از پدیده های فیزیکی و شیمیایی، ابداع و نوآوری روش های نوین مطالعاتی وتجزیه و تحلیل مستند و هدفدار هستند.

هدف از انجام این پژوهش، استفاده از شیمی محاسباتی در تجزیه و تحلیل آماری برای پیش بینی ساختارهای مناسب دارویی می باشد و همچنین با این روش نتایج آزمایشات مختلفی را که به صورت تجربی انجام می شود تا حدود زیادی پیش گویی و تا حد زیادی در هزینه و زمان صرفه جویی نمود.

در این پایان نامه با بهره گرفتن از مطالعات QSAR بر روی مشتقات ساختارهای مناسب برای درمان دیابت انتخاب و ساخت دارو از روی مناسب ترین ساختار ها به دارو ساز محترم پیشنهاد می شود. لازم به ذکر است که در این پژوهش روش های نوین و ترکیبی آماری، برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی ساختارها به کار برده شده است.

چکیده

در این تحقیق، ارتباط کمی ساختار و فعالیت (QSAR) در مشتقات pyrrolo[3,2-d]pyrimidine-7-carbonitrile مطالعه شده است. الگوریتم ژنتیک (GA)، شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) و روش گام به گام رگرسیون خطی چندگانه (stepwise MLR) برای مدل های خطی و غیر خطی QSAR ایجاد و مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده روش  DFT (B3LYP)و سری پایه 6-31G ساختار های بهینه از این مشتقات را بدست آوردیم. از نرم افزار های Hyperchem، ChemOffice و  Gaussian 03W و Dragon برای بهینه‎سازی مولکول ها و محاسبات توصیفگرهای شیمی کوانتومی استفاده شده است. در نهایت برای آنالیز داده ها از نرم افزار Unscrambler استفاده گردید. RMSE train و test RMSE با مدل GA-ANN به ترتیب 0.1406 و 0.3519 و پارامتر R2، 0.81 بدست آمد. همچنین مقادیر R و  R2با مدل GA-stepwise MLR به ترتیب 0.79 و 0.58 بدست آمد. مدل GA-ANN مطلوب ترین روش نسبت به سایر روش های آماری شناخته شد.

به طور کلی با برسی های انجام شده با روش های GA-PLS, GA-PCR و روش جک نایف در لایه‎های مختلف و اهداف مختلف ترکیبات زیر کمترین انحراف ممکن را دارند و به عنوان بهترین ترکیبات برای ساخت دارو پیش بینی می‎شوند:

5، 10، 18 و 38

همچنین بهترین توصیف گرها عبارتند :

در همبستگی 0.3:

 

 

 

 

 

 

 

Meaning	Descriptor group	Descriptor symbol
3D-MoRSE – signal 23 / weighted by atomic masses	3D-MoRSE (3D)	Mor23m
everage-weighted autocorrelation of lag 5 / weighted by atomic masses	GETAWAY (3D)	HATS5m

 

در همبستگی 0.4:

 

 

 

 

 

 

 

Meaning	Descriptor group	Descriptor symbol
G total symmetry index / weighted by atomic masses	WHIM (3D)	Gm
leverage-weighted autocorrelation of lag 5 / weighted by atomic masses	GETAWAY (3D)	HATS5m

 

فهرست مطالب:

1-  فصل اول: کلیات تحقیق ………………………………………………….. 16

1-1- مقدمه……………………………………………………………………. 16

1-2- طرح مسئله و ضرورت تحقیق……………………………………………. 17

1-3- سوالات اصلی تحقیق………………………………………………….. 21

1-4- فرضیات تحقیق…………………………………………………………..21

1-5- اهداف تحقیق……………………………………………………………22

1-6- ساختار پایان نامه…………………………………………………… 22

2-  فصل دوم: منطقه مورد مطالعه و پیشینه تحقیق……………………. 25

2-1- منطقه مورد مطالعه…………………………………………………… 25

2-2- پیشینه تحقیقاتی……………………………………………………. 41

2-2-1-  پیشینه تحقیقاتی (منابع خارجی)………………………………. 41

2-2-2-  پیشینه تحقیقاتی در ایران……………………………………….. 45

2-3- جمع‌بندی………………………………………………………………. 47

3-  فصل سوم: مبانی نظری تحقیق……………………………………. 51

3-1- مقدمه……………………………………………………………….. 51

3-2- سنجش از دور حرارتی…………………………………………….. 51

3-3- سنجنده MODIS……………………………………………………….

3-4- شهرسازی و میکروکلیماتولوژی شهری…………………………….. 57

3-4-1-  فاکتورهای کنترل کننده اقلیم شهر………………………………. 58

3-4-2-  معادله توازن تابشی در شهر…………………………………….. 61

3-5- جزایر حرارتی شهری……………………………………………………. 65

3-5-1-  جزایر حرارتی شهری سطح زمین………………………………… 66

3-5-2-  جزایر حرارتی شهری اتمسفری…………………………………… 66

3-5-3-  ارتباط دمای سطح و دمای هوا در شهر…………………………… 67

3-5-4-  عوامل موثر بر جزایر حرارتی شهری………………………………. 67

3-5-5-  جزایر حرارتی شهری و تغییرات اقلیم……………………………… 75

3-5-6-  پی آمدهای جزایر حرارتی شهری…………………………………. 76

3-6- خوشه بندی…………………………………………………………….. 77

3-6-1-  خوشه بندی…………………………………………………………. 77

3-6-2-  روش‌های خوشه‌بندی……………………………………………….. 78

3-6-3-  تحلیل نقاط بحرانی  گتیس-اورد……………………………………. 79

4-  فصل چهارم: مواد و روش ها……………………………………………… 83

4-1- مواد تحقیق………………………………………………………………. 83

4-1-1-  تصاویر مورد استفاده………………………………………………….. 83

4-1-2-  داده های نقشه ای……………………………………………………. 85

4-1-3-  نرم افزارهای مورد استفاده…………………………………………… 85

4-2- روش انجام تحقیق………………………………………………………… 85

4-2-1-  آماده سازی داده ها …………………………………………………..87

4-2-2-  بررسی تغییرات مکانی-زمانی جزایر حرارتی……………………….. 88

4-2-3-  استخراج کاربری اراضی………………………………………………… 90

4-2-4-  بررسی رابطه پوشش‌های مختلف با دمای سطح………………….. 90

4-2-5-  بررسی رابطه دمای سطح و NDVI……………………………………

5-  فصل پنجم: نتایج و بحث…………………………………………………….. 93

 

 

5-1- نتایج هم‌مختصات‌سازی  و اصلاح داده‌ها ………………………………….93

5-2- بررسی تغییرات مکانی جزایر حرارتی…………………………………….. 94

5-3- استخراج پوشش اراضی……………………………………………………. 112

5-4- بررسی رابطه پوشش‌های مختلف با دمای سطح……………………… 120

5-5- بررسی رابطه دمای سطح و NDVI و EVI…………………………………

5-6- همبستگی چند متغیره بین پوشش‌های مختلف و دمای سطح………. 145

6-  فصل ششم: جمعبندی و پیشنهادات………………………………………. 154

6-1- مقدمه……………………………………………………………………. 154

بحث و تحلیل نتایج……………………………………………………………… 155

6-2- آزمون فرض‌ها ………………………………………………………………..161

6-2-1-  فرضیات تحقیق…………………………………………………………… 161

6-2-2-  نتایج آزمون…………………………………………………………….. 161

6-3- پیشنهادات…………………………………………………………………… 163

فهرست منابع …………………………………………………………………….171

چکیده:

جزایر حرارتی شهری مناطقی از سطح زمین را گویند که نسبت به مناطق همجوار دمای بالاتری دارند. گسترش این پدیده در بعد مکان و زمان متغیر است. ایجاد جزایر حرارتی و تغییرات مکانی و زمانی آن بیشتر تحت تاثیر تغییرات پوشش زمین و گسیل حرارت حاصل  از فعالیت های انسانی می‌باشد. با توجه به تغییرات بالا در واحد زمان و پیوستگی و گسترش مکانی این پدیده  سنجش از دور از ابزارهای مناسب برای مطالعه این پدیده می‌باشد. هدف از این تحقیق مطالعه گسترش جزایر حرارتی و ارتباط دمای سطح زمین با پوشش سطح در کلانشهر‌های اهواز، اصفهان، تبریز، تهران و مشهد به عنوان مهمترین مراکز جمعیتی و صنعتی ایران است.

جهت دسترسی به هدف فوق گسترش جزایر حرارتی در بازه‌ی زمانی سال 2007 تا سال 2011 و همچنین ارتباط دمای سطح با پوشش سطح با بهره گرفتن از تولیدات سنجنده MODIS در کلانشهرهای نامبرده شده بررسی شده است. بدین منظور با اعمال خوشه‌بندی بر تولیدات حرارتی MOD11A2 سنجنده مودیس گسترش جزایر حرارتی مورد بررسی قرار گرفته و با استخراج پوشش اراضی از تصاویر ETM+ ارتباط بین تغییرات پوشش سطح و دمای سطح زمین بررسی شده است. تاثیر پوشش‌های مختلف بر دمای سطح با برازش جداگانه و همچنین برازش توام پوشش‌ها با دمای سطح زمین و همچنین استفاده از تولیدات شاخص‌های پوشش گیاهی MOD13A2 توسط مدل رگرسیونی توسعه‌یافته  مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که با گذشت زمان جزایر حرارتی گسترش یافته و در مواردی نیز جزایر حرارتی جدید ایجاد شده است. در دوره مورد بررسی مشهد و اهواز با 77 و 74 درصد گسترش نسبت به هسته اولیه جزایر در سال 2007  بیشترین میزان گسترش جزایر حرارتی و پس از آنها تهران وتبریز و اصفهان به ترتیب با 54، 53 و 33 درصد گسترش نسبت به هسته اولیه جزایر در سال 2007 کمترین میزان گسترش جزایر حرارتی را داشته‌اند. مدل رگرسیونی توسعه‌یافته برای برآورد دمای سطح در این شهرها بیانگر شدید بودن اثر کاهشی پوشش گیاهی در شهرهای واقع در اقلیم گرم بود. بعلت ناهمگن بودن سطوح ساخته شده(نواحی مسکونی، صنعتی، فرودگاه و غیره) این سطوح در مواردی رابطه مثبت(اهواز، اصفهان و تهران) و در مواردی نیز رابطه منفی(مشهد و تبریز) با دمای سطح زمین نشان می‌دهند. استفاده از اطلاعات دقیق پوشش و کاربری جهت مشخص کردن دقیق‌تر نقش آنها در مطالعات آتی ضروری است.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

با توسعه شهرنشینی مقادیر زیادی از مساحت مناطق کشاورزی و جنگلی جای خود را به مناطق شهری داده اند. مناطق شهری مدرن توسط آسفالت، بتون و سایر سطوح غیرقابل نفوذ پوشیده شده اند. رشد شهری به خصوص در شهرهای بزرگ با سرعت زیاد تغییرات پوشش زمین را در پی دارد. از آنجاییکه دمای سطح زمین در هر محدوده ای به خصوصیات مواد تشکیل دهنده سطح و بازتابش انرژی خورشید وابسته می باشد، الگوی حرارتی مناطق شهری نسبت به نواحی غیرشهری تفاوت قابل توجهی دارد. ظرفیت حرارتی بالای سطوح مصالح مورد استفاده در شهرها، کاهش میزان آلبدو و وجود منابع حرارتی ناشی از فعالیت های انسانی موجب افزایش دمای برخی مناطق شهری نسبت به دیگر مناطق و تغییرات بیلان حرارتی این نواحی می شوند. بنابراین در مناطق شهری بسته به پوشش ها و کاربری های موجود، مناطقی با درجه حرارت بیشتر از سایر نواحی به وجود می آیند، این پدیده به نام جزیره حرارتی شهرها [1] نامگذاری شده است.

علاوه بر اینکه این افزایش دما به نوبه خود اثر قابل توجهی بر روی شرایط اتمسفری، زیستی و اقتصادی دارد، تخمین میزان حرارت سطح در مناطق مختلف شهری به منظور بررسی توزیع دمایی سطح زمین و علل پیدایش آن کاربردهای فراوانی مانند تعیین نقش ترافیک و شهرک های صنعتی در گرم شدن شهرها دارد. لذا بررسی و آنالیز پدیده جزایر حرارتی در شهرها بسیار حائز اهمیت می باشد.

تصاویر سنجش از راه دور به دلیل پوشش وسیع، بهنگام بودن و توانایی کسب اطلاعات در محدوده حرارتی طیف الکترومغناطیس، منبع اطلاعاتی مناسبی در تهیه نقشه های حرارتی و تخمین انرژی تشعشعی سطح زمین می باشند. در این مطالعه تولیدات مربوط به حرارت و پوشش های سطح زمین سنجنده MODIS ماهواره Terra برای بررسی روند مکانی-زمانی جزایر حرارتی و ارتباط این پوشش ها با تغییرات جزایر حرارتی مورد استفاده قرار گرفته است.

2-1- طرح مسئله و ضرورت تحقیق

در قرن بیستم شهرسازی با سرعت زیاد در مقیاس جهانی اتفاق افتاد. با توجه به تخمین سازمان ملل تقریبا نیمی از مردم جهان در شهرها زندگی می کنند. در جوامع غربی این رقم به بالاتر از 75 درصد هم می رسد (UN,1999).

مطابق نتایج سرشماری عمومی نفوس و مسکن سال 1385، در حدود 30 درصد از جمعیت هفتاد میلیونی ایران در سیزده شهر دارای بیش از پانصد هزار نفر جمعیت زندگی می کنند. این سیزده شهر به ترتیب عبارتند از: تهران، مشهد، اصفهان، تبریز، کرج، شیراز، اهواز، قم، کرمانشاه، ارومیه، زاهدان، رشت و کرمان. از بین این شهرها نیز سهم شش شهر دارای بیش از یک میلیون نفر جمعیت، 22درصد و سهم شهر 7،800،000 نفری تهران، به تنهایی 11 درصد می باشد. (مرکز آمار ایران).

در حالی که شهرها توسعه پیدا می کنند، تغییراتی در سیمای زمین ایجاد می شود. ساختمان ها، خیابان ها و دیگر زیر ساخت ها جایگزین خاک و پوشش گیاهی می شود. سطوحی که پیش از آن معمولا قابل نفوذ و مرطوب بودند، غیر قابل نفوذ و خشک می شوند. انرژی ورودی جذب شده خورشید، ممکن است با تغییر در سطوح طبیعی افزایش یابد (Yamaguchi,2004). این امر منجر به تغییر در توازن انرژی مناطق شهری که موجب افزایش دما (هم در سطح و هم دمای هوا) در مناطق شهری و در نهایت شکل گیری جزایر حرارتی می شود.

جزایر حرارتی شهری به خاطر اثرشان روی زندگی بسیاری از انسان ها بسیار مورد توجه قرار می گیرند. جزایر حرارتی شرایط آب و هوایی تابستان را سخت تر و استفاده از دستگاه های تهویه هوا را بیشتر می کنند. شرایط ازن تحت تأثیر گسیلش، اختلاط و پراکندگی انعکاسات شیمیایی در اتمسفر قرار می گیرد و جزایر حرارتی شهری منجر به تشدید آن می شود. علاوه بر این با افزایش دما، تولید هیدروکربن گیاهان افزایش می یابد که خود از دلایل افزایش آلودگی هوا می باشد (Sailor, 2007). در کنار این نتایج آشکار جزایر حرارتی، این پدیده روی آب و هوای محلی مانند تغییر الگوی بادهای محلی، رشد ابر و مه، تعداد رعد و برق و میزان بارش نیز اثر گذار است.

امروزه مطالعات بر روی شرایط دمایی مناطق شهری بسیار مورد توجه می باشد. مطالعات  اخیر در چهل سال گذشته توانسته اند نقش پدیده های اصلی موثر در شکل گیری و تداوم جزایر حرارتی شهری را از لحاظ کمی تعیین کنند. بطور سنتی منبع اصلی و رایج داده های اقلیمی از جمله دمای هوا، ایستگاه های هواشناسی هستند. این ایستگاه ها فقط آمار نقاط خاصی را ارائه می کنند. در بعضی مواقع دمای هوا در یک منطقه یا شهر مقدار معینی گزارش می شود در صورتی که این مقدار مربوط به موقعیت یک نقطه ی خاص از شهر است و چه بسا با توجه به پوشش سطح زمین و دیگر شرایط، دما در نقاط مختلف همان شهر پایین تر یا بالاتر باشد. به منظور حل این مشکل، تاکنون روش های مختلفی برای محاسبه و برآورد داده های هواشناسی در حد فاصل ایستگاه ها ارائه شده است. از جمله این روش ها می‌توان به استفاده از رابطه دما با ارتفاع و روش های مختلف درون یابی از قبیل میانگین وزنی فاصله معکوس و صورت های مختلف کریجینگ اشاره کرد (Wang et al. 2004). روش رابطه دما با ارتفاع تنها برای مناطق کوهستانی کوچک و روش های درون یابی برای مناطق با شرایط یکنواخت متناسب است. از آنجا که دمای سطح زمین وابستگی زیادی به نوع پوشش سطح زمین دارد، روش های مختلف درون یابی، هنگامی می توانند دارای دقت قابل قبولی باشند که با بهره گرفتن از داده های ماهواره ای، پوشش سطح زمین را نیز در نظر بگیرند (Yang et al. 2004). در سال‌های اخیر تکنولوژی سنجش از دور با ارائه‌ تصاویر با قدرت تفکیک‌های مختلف کاربرد فراوانی در مطالعه و پایش جزایر حرارتی شهری در مقیاس های مختلف قاره‌ای و منطقه ای پیدا کرده است. داده‌های فیزیکی کمّی که توسط ماهواره ها تولید می شود، موجب درک بیشتر ما از محیط های شهری و غیر شهری می شوند. به ویژه در طول دو دهه گذشته نیاز فراوان به اطلاعات دمای سطح زمین برای مطالعات محیطی و فعالیت های مدیریتی منابع زمینی، برآورد دمای سطح زمین توسط تکنولوژی سنجش از دور را به یکی از موضوعات جالب توجه علمی تبدیل کرده است(Sobrino, 2004).

با بهره گرفتن از علم سنجش از راه دور خصوصیات فیزیکی مهمی که پارامترهای تعیین کننده مواد تشکیل دهنده و ترکیب و ساختار پوشش شهر هستند را برای بررسی بودجه انرژی سطح شهر و مشاهده اثر جزایر حرارتی شهری قابل  استخراج می‌باشند. علاوه بر آن تصاویر حرارتی سنجش از راه دور به خصوص تصاویر با قدرت تفکیک بالا توانایی تولید داده های حرارتی همزمان برای سراسر شهر و در یک پوشش ناحیه ای وسیع را دارند (Nichol, 1998).

از بین داده های ماهواره های مختلف، با توجه به مهم بودن قدرت تفکیک زمانی برای بررسی پدیده جزایر حرارتی، استفاده از سنجنده‌های با قدرت تفکیک زمانی بالا بیشتر مورد توجه هستند. در این تحقیق با توجه به قدرت تفکیک زمانی بالای سنجنده مودیس و همچنین پردازش‌های اولیه رادیومتریک و هندسی انجام شده بر تولیدات این سنجنده، از تولیدات حرارتی این سنجنده برای بررسی تغییرات مکانی زمانی جزایر حرارتی استفاده شد.

با توجه به اینکه جزایر حرارتی شهرها از عواملی نظیر آلودگی، تغییرات پوشش و ترافیک تاثیر می پذیرند که این عوامل در واحد زمان و مکان در حال تغییر می‌باشند، لذا نحوه‌ی گسترش جزایر حرارتی را می توان یک مساله مکانی زمانی در نظر گرفت. با این توضیح سوالی که مطرح می‌شود این است که الگوی تغییرات مکانی زمانی جزایر حرارتی در کلانشهرها چگونه است؟

پاسخ به این سوال برای بسیاری از موضوعات مربوط به علوم زمین (مانند اقلیم شهری، تغییرات محیطی جهانی و اثر متقابل محیط انسان) بسیار مهم و حیاتی است که منجر به بهبود فرایند های مدیریتی و برنامه ریزی می گردد. یکی از اهدافی اصلی ما در این تحقیق ارائه‌ پاسخی مناسب به این سوال است.

 دمای سطح زمین و ویژگی های بودجه انرژی شهری همچنین در ارتباط پوشش‌های مختلف سطح می باشد به نحوی که هر نوع پوشش زمین تاثیر خاصی بر دمای سطح زمین دارد. نحوه ی اثر گذاری پوشش های مختلف سطح بر دمای سطح زمین مساله مهم دیگریست که بررسی دقیق آن منجر آن مدیریت بهتر جهت کاهش اثرات نامطلوب جزایر حرارتی در شهر ها می شود.

 با توجه به اینکه امکان استخراج پوشش های مختلف اراضی در یک منطقه و همچنین دمای سطح با بهره گرفتن از تکنولوژی سنجش از دور وجود دارد، در این تحقیق ما به دنبال این بوده ایم که ضمن استخراج اطلاعات پوشش اراضی و نیز برآورد دمای سطح زمین، به بررسی نحوه ارتباط آنها با یکدیگر بپردازیم. در راستای نیل به این هدف، چگونگی اثر گذاری هر یک از کلاس های پوشش اراضی بر دمای سطح زمین، هم بصورت جداگانه و هم بصورت توأمان مورد بررسی قرار گرفت.

با توجه به مطالب فوق، در این مطالعه پدیده‌ جزایر حرارتی سطح زمین و رابطه آن با پوشش  اراضی در پنج کلان‌شهر تهران، تبریز، اصفهان، اهواز و مشهد با بهره گرفتن از تولیدات ماهواره‌ای سنجنده MODIS مورد بررسی قرار می‌گیرد.

3-1- سوالات اصلی تحقیق

سوالات این تحقیق عبارتند از:

الگوی توزیع تغییرات مکانی و زمانی جزایر حرارتی در شهرهای اهواز، اصفهان، مشهد، تبریز، تهران چگونه است؟

1- مقدمه………………………………………….. 13

1-2-  موقعیت و وسعت………………………………………….. 13

1-3-1-  جمع آوری اطلاعات………………………………………….. 16

1-3-1-1- جمع‌ آوری نقشه‌ها و عكسهای هوایی…………………… 16

1-3-2- انجام موارد ذیل با بهره گرفتن از نقشه توپوگرافی 1:25000………… 16

1-3-2-1- تقسیم بندی منطقه مورد مطالعه به واحد های هیدرولوژیک و غیرهیدرولوژیك……….16

1-3-2-2-  رقومی كردن نقشه‌ها……………………………………….. 16

1-3-3-  استخراج اطلاعات خصوصیات فیزیكی منطقه……………….. 17

1-3-3-1- مساحت و محیط زیر حوزه ها………………………………… 17

1-3-3-2- تهیه مدل رقومی ارتفاع (DEM)‌………………………………. 17

1-3-3-3-  تهیه جدول و نمودار هیپسومتریک توزیع سطح با ارتفاع…….. 17

1-3-3-4- تهیه منحنی تراكمی ارتفاع – سطح…………………………… 17

1-3-3-5- تعیین ارتفاع‌ متوسط وزنی‌، ارتفاع میانه وارتفاع بیشترین فراوانی…….. 18

– ارتفاع متوسط وزنی…………………………………………. 18

– ارتفاع‌ میانه‌………………………………………… 18

– ارتفاع‌ متوسط مستقیم‌………………………………………… 18

– ارتفاع‌ بیشترین فراوانی(نمای ارتفاعی)…………………………. 18

1-3-3-5- تهیه نقشه شیب از (DEM)………………………………. 19

1-3-3-6- كلاس بندی نقشه شیب…………………………………. 19

1-3-3-7- تعیین مساحت كلاسهای شیب حوزه و زیرحوزه‌ها …………19

1-3-3-8- تهیه نقشه جهت………………………………………….. 19

1-3-3-9- تعیین توزیع مساحات كل حوزه نسبت به جهات جغرافیایی………….. 20

1-3-4- برآورد موارد مربوط به شبكه آبراهه و شكل حوزه………………………. 20

1-3-4-1- تعیین ترتیب آبراهه‌های اصلی و فرعی………………………………. 20

1-3-4-2- تعیین ضریب دو شاخه شدن………………………………………… 21

1-3-4-3-  برآورد زمان‌ تمركز………………………………………… 21

– رابطه‌ برانزلی‌ ویلیامز………………………………………… 21

–  رابطه‌ جیاندوتی‌………………………………………… 22

– رابطه كرپیچ‌…………………………………………. 22

1-3-4-4-  پروفیل‌ طولی‌و شیب‌ آبراهه‌ اصلی‌……………………… 22

1-3-4-5- شیب‌ ناخالص‌ وخالص‌………………………………………. 22

1-4-4-6-  تراكم شبكه رودخانه ها (Drainage density)……………….. 23

1-4-4-7-  شكل آبراهه………………………………………… 23

1-4-4-8-  شكل‌ حوزه‌……………………………………….. 24

1-4-4-9- ضریب‌ فشردگی‌…………………………………………. 24

1-4-4-10- ضریب‌ شكل‌ (Form factor)………………………………………… 25

1-4-4-11- طول‌ و عرض‌ مستطیل‌ معادل‌ حوزه‌  (Equirolent  Regtangular)……. 25

فصل دوم – استخراج اطلاعات فیزیوگرافی منطقه

1- موقعیت و وسعت………………………………………….. 27

2-2-  انجام موارد ذیل با بهره گرفتن از نقشه توپوگرافی 1:25000…………….. 27

2-2-1- تقسیم بندی منطقه تالوگ به واحد های هیدرولوژیک و غیرهیدرولوژیك………. 27

جدول2- 1 – راهنمای ترکیب زیرحوزه های بالا دست رودخانه شیرین آب…………….. 27

شکل 2-1- نقشه موقعیت واحدهای هیدرولوژیک حوزه تالوگ……………………….. 28

2-2- 2- رقومی كردن نقشه‌ها……………………………………….. 29

2-3-  استخراج اطلاعات خصوصیات فیزیكی منطقه………………… 29

2-3-1-  مساحت و محیط زیر حوزه ها ………………………………………..29

2-3-2- تهیه مدل رقومی ارتفاع (DEM)‌…………………………………. 29

2-3-3- تهیه جدول و نمودار هیپسومتریک توزیع سطح با ارتفاع…………….. 30

2-3-4- تهیه منحنی تراكمی ارتفاع – سطح……………………………………… 31

2-3-5- تعیین ارتفاع‌ متوسط وزنی‌، ارتفاع میانه وارتفاع بیشترین فراوانی……….. 87

2-3-5-1- ارتفاع متوسط وزنی…………………………………………. 87

2-3-5-2- ارتفاع‌ میانه‌………………………………………… 87

2-3-5-3- ارتفاع‌ متوسط مستقیم‌………………………………………….87

2-3-5-4- ارتفاع‌ بیشترین فراوانی(نمای ارتفاعی)……………………….. 87

2-3-5 -5- تهیه نقشه شیب از (DEM)……………………………………….. 88

2-3-5-6- كلاس بندی نقشه شیب………………………………………….. 88

2-3- 5-7- تعیین مساحت كلاسهای شیب حوزه و زیرحوزه‌ها……………… 89

2-3-5-8- تهیه نقشه جهت…………………………………………..93

2-3-5-9 تعیین توزیع مساحات كل حوزه نسبت به جهات جغرافیایی………….. 93

 

 

2-4- برآورد موارد مربوط به شبكه آبراهه و شكل حوزه………………………… 95

2-4-1- تعیین ترتیب آبراهه‌های اصلی و فرعی…………………………….95

2-4-2- تعیین ضریب دو شاخه شدن…………………………………………. 95

2-4-3- برآورد زمان‌ تمركز………………………………………… 98

2-4-3-1- رابطه‌ برانزلی‌ ویلیامز………………………………………… 98

2-4-3-2-  رابطه‌ جیاندوتی‌…………………………………………. 98

2-4-3-3- رابطه كرپیچ‌…………………………………………. 98

2-4-2-  پروفیل‌ طولی‌و شیب‌ آبراهه‌ اصلی‌………………………………….. 99

2-4-2-1-  شیب خالص و ناخالص…………………………………………… 99

2-4 -3- تراكم شبكه رودخانه ها (Drainage density)………………….. 113

2-4-4-  شكل آبراهه………………………………………… 114

2-4-5-  شكل‌ حوزه‌……………………………………….. 114

2-4-5-1- ضریب‌ فشردگی‌…………………………………………. 114

2-4-6 – ضریب‌ شكل‌…………………………………………. 114

2-4-7- طول‌ و عرض‌ مستطیل‌ معادل‌ حوزه‌ ……………………….115

فصل سوم- فرسایش

-مقدمه………………………………………… 118

2- هدف از تهیه طرح…………………………………………. 120

3- موقعیت و شرح عمومی منطقه…………………………….. 120

3-1- حوزه آبخیز رودخانه شیرین آب…………………………… 120

فصل چهارم  – اصول و مفاهیم مربوط به فرسایش و روش های اندازه گیری آن

1- مقدمه………………………………………… 128

2- تعریف فرسایش…………………………………………… 129

2-1- مرحله كنش و برداشت…………………………………. 129

2-2- مرحله حمل یا انتقال…………………………………………. 130

2-3- مرحله رسوب گذاری یا تجمع مواد……………………….. 130

3-روش‌های اندازه‌گیری فرسایش و رسوب…………………….. 130

3-1- اندازه‌گیری در مرحله برداشت……………………………… 130

3-2- اندازه‌گیری در مرحله انتقال……………………………………… 131

3-3- نمونه‌برداری از مواد معلق و تعیین دبی رسوبات معلق………. 131

3-4-نمونه‌برداری باركف و تعیین مقدار آن…………………………… 132

3-5-اندازه‌گیری رسوب در محل رسوب‌گذاری……………………….. 132

4- برآورد فرسایش و رسوب………………………………………….. 133

4-1- طبقه‎بندی انواع مدل‌های  برآورد فرسایش و رسوب…………….. 133

4-1-1- انتخاب مدل…………………………………………. 135

4-1-2- معرفی برخی مدل‌های برآورد فرسایش و رسوب……………….. 136

4-1-2-1-مدل…………………………………………. 136

4-1-2-2-مدل…………………………………………. 136

4-1-2-3- مدل…………………………………………. 137

4-1-2-4-معادله جهانی تلفات خاك…………………………….. 137

4-1-2-5- مدل پسیاك………………………………………….. 137

4-1-2-6- مدل…………………………………………. 138

5- مطالعات فرسایش و رسوب در ایران……………………………. 137

6- فرایندها و اشكال مختلف فرسایش در حوزه های آبخیز………. 138

6-1- فرسایش ورقه‌‌ای…………………………………………. 139

6-2- فرسایش شیاری…………………………………………. 140

6-3- فرسایش آبراهه‌ای…………………………………………. 142

6-4- فرسایش خندقی…………………………………………. 143

6-5- فرسایش بدلند یا هزار دره ………………………………………..144

7-6- فرسایش كناره‌ای…………………………………………. 146

فصل پنجم – جمع بندی و پیشنهادها

5-1- روش های مبارزه با فرسایش…………………………………………… 149

5-2- عملیات بیولوژیک (مبارزه غیر مسیقیم)…………………………… 150

1- استفاده صحیح از زمین…………………………………………. 150

2- مدیریت زراعی…………………………………………. 151

2-1- استقرار پوشش گیاهی مناسب………………………………….. 151

2-1-1- بذر کاری…………………………………………. 152

2-1-2- بذر پاشی…………………………………………. 152

2-1-3-کپه کاری…………………………………………. 153

2-1-4- بوته کاری…………………………………………. 153

2-1-5-درختکاری…………………………………………. 154

2-2- مالچ پاشی…………………………………………. 154

2-3- انجام شخم مناسب………………………………………….. 155

6-4-عملیات مکانیکی( مبارزه مستقیم) ……………………….155

6-4-1- بانکت بندی…………………………………………. 156

6-4-1-1- بانکت شیبدار ………………………………………..156

6-4-1-2-بانکت افقی…………………………………………. 157

6-5- شمع کوبی…………………………………………. 158

6-6- سدهای چپری…………………………………………. 158

6-7- سدهای سبک فلزی…………………………………………. 159

6-8- سدها ی خشکه چین……………………………………… 160

6-9-جمع بندی و پیشنهادات……………………………………… 164

منابع مورد استفاده……………………………………….. 166

فصل اول: مشخصات عمومی طرح

1- مقدمه

فیزیوگرافی در حقیقت مطالعه خصوصیات فیزیكی و وضعیت مورفولوژی آبخیز یک حوزه است كه اثر تعیین كننده‌ای بر خصوصیات هیدرولوژی و رژیم آبی آن دارد. آگاهی به خصوصیات فیزیوگرافی یک حوزه با داشتن اطلاعاتی از شرایط آب و هوایی منطقه می‌تواند تصویر نسبتاً دقیقی از كاركرد كمی و كیفی سیستم هیدرولوژیک آن حوزه بدست دهد.خصوصیات فیزیوگرافی حوزه‌ها نه فقط بطور مستقیم بر رژیم هیدرولوژیک آنها و از جمله میزان تولیدآبی سالانه، حجم سیلابها، شدت فرسایش خاك و میزان رسوب تولیدی اثر می‌گذارد بلكه بطور غیر مستقیم و نیز با اثر بر آب و هوا و وضعیت اكولوژی و پوشش گیاهی به میزان زیادی رژیم آبی حوزه آبخیز را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد.پاره‌ای از خصوصیات فیزیوگرافی از جمله ارتفاع، شیب و جهت شیب می‌توانند بسیاری از عوامل آب و هوایی نظیر درجه حرارت و تغییرات آن، نوع و میزان ریزش جوی سالانه، میزان تبخیر و تعرق را تشدید و یا تعدیل كنند و بطور كلی موجب پیدایش انواع مختلف آب و هوای موضعی و یا حتی منطقه‌ای شوند از اینرو لازم است كه در مطالعات سدسازی یک حوزه فبل از هر چیز خصوصیات فیزیوگرافی آن، مورد مطالعه قرار گیرد.

این مطالعه به منظور شناسایی خصوصیات فیزیكی مناطق رودخانه شیرین آب و بالا دست آن را جهت مطالعات كنترل سیلاب و با بهره گرفتن از قابلیت‌های  سیستم اطلاعات جغرافیایی به انجام رسیده است.

2-1- موقعیت و وسعت

كیلومتری شمال شرق شهرستان  دزفول، در محدوده جغرافیایی   ² 27 ¢ 24° 32   تا ² 43 ¢ 39° 32 درجه عرض شمالی  و ² 22 ¢ 36° 48 تا ² 35 ¢ 55° 48  درجه طول شرقی واقع گردیده است. از شمال به حوزه آبریز سد دز از جنوب به دشت گتوند از شرق به حوزه آبریزرودخانه شور و از غرب  به حوزه آبریز رود گلال تابیران محدود می‌گردد. مساحت كل منطقه 01/380 كیلومتر مربع می باشد.شکل شماره (1-1) موقعیت منطقه را نسبت به  استان خوزستان و شکل شماره     (2-2) راه های دسترسی به منطقه را نشان می دهند.

3-1- روش مطالعه

مطالعات فیزیوگرافی حوزه بالا دست رودخانه شیرین آب به شرح و مراحل زیر صورت گرفته است:

1-3-1- جمع آوری اطلاعات

1-1-3-1- جمع‌ آوری نقشه‌ها و عكسهای هوایی

منطقه مورد مطالعه‌ جزیی از شیت  1:250000 دزفول به شماره NI -39 -13  می باشد در این مطالعه  از اطلاعات رقومی نقشه های  1:25000 تهیه شده توسط سازمان نقشه برداری (از بلوک 66 به نام دزفول)  استفاده شده است.

2-3-1- انجام موارد ذیل با بهره گرفتن از نقشه توپوگرافی 1:25000 

1-2-3-1- تقسیم بندی منطقه مورد مطالعه به واحد های هیدرولوژیک و غیرهیدرولوژیك

به منظور امكان شناخت بیشتر خصوصیات هیدرولوژی واحدهای مختلف جهت اجرای برنامه‌های حفاظت خاك و کنترل رسوب و امكان تعیین اولویت  وسهولت در تدوین برنامه زمانبندی در اجرای آنها، تقسیم بندی منطقه مطالعاتی به چند واحد هیدرولوژیكی مناسب، عملی اجتناب ناپذیر است.

مناطق تالوگ و سردشت به  50  واحد هیدرولوژیكی  تقسیم شده‌است.که برخی از آنها از ترکیب زیر  حوزه های بالادست تشکیل شده اند.

لازم به ذكر است در تقسیم بندی حوزه باتوجه به بازدید صحرایی و مشاهده خروجی‌های آبراهه‌های اصلی و وضعیت هیدرولوژیكی حوزه، بندهای 2-2 ، 1-3، 1-4 (مناطق خسارت دیده، شكل زمین، و تراكم آبراهه‌ها) مدنظر قرار گرفتند. و به علت عدم وجود ایستگاه آب سنجی بند2-2 قابل توجه نبوده است.

2-2-3-1- رقومی كردن نقشه‌ها 

در این مطالعه  بعلت موجود بودن اطلاعات رقومی تهیه شده توسط سازمان نقشه برداری ، خطوط میزان و شبكه آبراهه‌ها تنها  مورد بررسی قرار گرفته واصلاحات لازم انجام گردید. و سپس دیجیتایز مرز حوزه‌ و زیرحوزه‌ها  بر اساس این اطلاعات به روش   Screen Digitize  انجام و ویرایش گردید.

3-3-1- استخراج اطلاعات خصوصیات فیزیكی منطقه 

شرایط فیزیكی حوزه آبخیز روی ضریب رواناب و خصوصیات سیلابها و بیلان آبی حوزه تاثیر فراوانی دارد. عوامل متعددی از خصوصیات فیزیكی حوزه‌ در مطالعات مختلف مورد بررسی قرار می گیرد كه مهمترین آنها عبارتند از:  مساحت و محیط حوزه،  شكل حوزه،  تراكم آبراهه،  شیب متوسط، طول آبراهه اصلی و این پارامتر ها با بهره گرفتن از نقشه‌های توپوگرافی 25000 : 1 سازمان نقشه برداری، انجام‌ عملیات‌میدانی‌ واستفاده‌ ازعكسهای‌ هوایی‌‌ و با بهره گرفتن از قابلیت‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی (  GIS) در نرم‌افزارهای  Ilwis  و Arcview  محاسبه گردیده است  نتایج حاصل در ادامه آمده است. جهت تولید مدل ارتفاعی رقومی از لایه خطوط میزان و نقاط ارتفاعی  با پیكسل سایز 5 متر  وبه روش میان یابی استفاده شده است.

1-3-3-1- مساحت و محیط زیر حوزه ها

مساحت حوزه مهمترین عامل فیزیكی است كه دبی های حداكثر و همچنین فرم هیدروگراف سیلاب به آن بستگی دارد. جهت تعیین مساحت حوزه آبخیز با بهره گرفتن از نقشه های توپوگرافی 25000 : 1 محدوده مورد مطالعه تعیین می گردد. این محدوده شامل خط الرسهایی است كه  كلیه نزولات جوی در این سطح به طرف نقطه ای موسوم به نقطه خروج آب متمایل می شود.