أسس المعايير العلميّة و الفنّيّة
في وضع التّصميمات الهندسيّة لأعمال البنى التّحتيّة
حسين أحمد سليم
الأسس الهندسيّة التي يجب العمل بها في تصميم شبكات الصّرف الصّحّي و التي نستطيع تلخيصها... بتحديد كمّيّة تدفّق مياه الصّرف الصّحّي للفرد, بحيث يبلغ معدل استهلاك المياه 250ليتر للشخص الواحد باليوم.
و تحديد تدفق الذروة للصرف الصحي, حيث إن تدفق الذروة عبارة عن التدفق المتوسط مضروباً بعامل الذروة... و هو المبيّن أدناه لمعامل الذروة الذي يستخدم في تصميم شبكات الصرف الصحي:
و معامل الذروة لمياه الصرف الصحي لعدد من السكان أقل من 1,000 نسمة فكيفية حساب عوامل الذروة (P.F) هو 5 و من 1,000 إلى 241,476 نسمة فكيفية حساب عوامل الذروة (P.F) هو استعمال معادلة بابيت Babbit
عامل الذروة : ((PF = 5/(P)1/6حيث أن P يساوي عدد السكان بالآلاف و أكثر من 241,476 نسمة هو 2 ...
و العمل بمعادلة التصميم الهيدروليكي للخطوط العاملة بالجاذبية, بحيث يتم تصميم خط الصرف الصحي الذي يعمل بالجاذبية على معادلة ماننج MANNING...
V = (1/n) R(2/3) S(1/2) و شروحاتها كما يلي: Q = V.A ... حيث: : Vسرعة التدفق م/ثانية... S : الميل الهيدروليكي... n : معامل الخشونة_ يعتمد على نوع الأنابيب... R : نصف القطر الهيدروليكي المتوسط (م) = (A/P) = 4/D للأنابيب... D : قطر الأنبوب... Q : التصرف أو التدفق م3 / ثانية... A : مساحة التدفق (م2)... P : محيط الأنبوب المبلل (م)...
و حول أعمال التدفق في الأنابيب, يتم تصميم خطوط الصرف الصحي العاملة بالجاذبية على أساس تدفق الذروة ويعتمد في التصميم نسبة91% (Q/Qfull= 0.91) كمعيار أقصى تدفق من كمية التدفق للأنبوب الممتلئ كليا أي ما يعادل امتلاء الخط بنسبة 75% (D/Dfull = 0.75).
و حول السرعة التصميمية للخطوط العاملة بالجاذبية, يجب أن لا تقل سرعة التدفق نصف الامتلاء أو الامتلاء الكامل عن سرعة التنظيف الذاتـي المرغوب فيها والتـي تسـاوي 0,75 متـر/ثانيـة، وذلك لضمـان تنظيـف ذاتـي للخطوط (Self Cleansing Velocity) ويمكن تخفيض السرعة إلى 0,6 م/الثانية عند الضرورة القصوى لتقليل كمية الحفر...
أما الحد الأقصى للسرعة هو 2,5 متر/ثانية على أن لا تزيد السرعة عن هذا الحد لحماية الأنابيب من التآكل من المواد الصلبة في مياه الصرف الصحي و للتخفيف من روائح الغازات و التي تنتج عادة عن اضطرابات التدفق و السرعة الزائدة...
و حول ميول (انحدار) خطوط الصرف الصحي العاملة بالجاذبية... تتعلق الانحدارات الدنيا لخطوط الصرف الصحي بتحديد سرعة التدفق الدنيا لمياه الصرف الصحي التي اعتمدت لتساوي 0,75 متر/ثانية ويمكن تخفيضها إلى 0,6 متر/ثانية عند الضرورة القصوى. كما هو مبين أعلاه للحد الأدنى لانحدارات الأنابيب حسب أقطارها...
الحدود الدنيا لانحدارات الأنابيب... قطر الأنبوب (ملم) 300 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,03 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0019... و قطر الأنبوب (ملم) 400 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,02 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0013... و قطر الأنبوب (ملم) 400 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,02 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0013... و قطر الأنبوب (ملم) 500 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,015 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,001... و قطر الأنبوب (ملم) أكبر من 700 ملم يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,0010 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0008... و قطر الأنبوب (ملم) 300 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,03 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0019...
و في تحديد أقطار أنابيب الصرف الصحي, يعتمد في التصميم 300 ملم كأدنى قطر يمكن استعماله لتصميم خطوط الصرف الصحي بالشبكة العامة, أما التوصيلات المنزلية فسـوف يعتمد قطر 200 ملم.
و مواد أنابيب الصرف الصحي, يتم اعتماد مواد الأنابيب الموصى بها من قبل صاحب العمل لشبكات الصرف الصحي كما هو مبين في الجدول أدناه.
مواد الأنابيب لشبكات الصرف الصحي, فنوعية الأنابيب من الأنابيب الفخارية (ES-VC) فتوصيات الاستخدام في المناطق الجافة في (تربة غير عدوانية) و المناطق الجافة (تربة عدوانية) و مناطق رطبة (مياه سطحية) (تربة عدوانية) يستخدم للأقطار بداية من 300 ملم إلى 600 ملم...
فنوعية الأنابيب من فيبر جلاس (GRP) أو خرسانة مسلحة (RC) فتوصيات الاستخدام في المناطق الجافة في (تربة غير عدوانية) و المناطق الجافة (تربة عدوانية), يستخدم للأقطار الكبيرة من 700 إلى 900 ملم مع فرشة حبيبية, و مناطق رطبة (مياه سطحية) (تربة عدوانية) يستخدم للأقطار الكبيرة من 700 إلى 900 ملم مع فرشة حبيبية وحمايتها بقماش نسيجي...
هذا و يتم استخدام الأنابيب الفخارية (ES-VC) للشبكات المقترحة في الاحياء التي لا يوجد فيها شبكات قائمة، أما أنابيب الفيبر جلاس (GRP) فيكون استخدامها في الاحياء التي يوجد فيها منفذة من أنابيب الفيبر جلاس ((GRP.
و تكون جميـع المواسير الفخارية مـن الفخار المزجج ذو قـوة زائدة (ES - VC).
أما بالنسبة لأنابيب التوصيلات المنزلية فتكون من مادة uPVC Class 4 للشبكات التي تكون من الفخار المزجج ذو قـوة زائدة (ES - VC). أما بالنسبة للأحياء التي فيها شبكات من الفيبر جلاس (GRP) فتكون أنابيب التوصيلات المنزلية من الفيبر جلاس (GRP).
و حول الغطاء فوق الأنبوب... يجب أن لا يقل الغطاء الترابي فوق الأنابيب تحت الشوارع عن 1,6 متر كحد أدنى (Minimum Cover)و ممكن ان يصل الى 1,35متر (Absolute Minimum Cover)في الحالات الضرورية. أما بالنسبة للخطوط التي سيتم تنفيذها في الأودية فلا يجب أن يقل الغطاء الترابي فوق الأنبوب عن 3 أمتار أو يتم حمايتها بغلاف خرساني إذا كان الغطاء الترابي أقل من 3 أمتار.
و حول تنفيذ المطابق... تعتبر المطابق عنصر مهم في أي شبكة للصرف الصحي ويتم استخدامها من أجل أغراض الصيانة. تستخدم هذه المطابق عند تغيير القطر وانحناء مسار الخطوط وأيضاً عند تغيير انحدار الأنابيب. والمسافة القصوى بين المطابق هي 90 م للأقطار الصغيرة حتى 600 ملم و100م للأقطار الأكبر من 700 ملم.
و يتم استخدام الخرسانة المسلحة المبطنة من الداخل برقائق البوليفينيل كلورايد لمنع التآكل الكيماوي والمطلية من الخارج بطلاء تأسيس بيتومين على سطح الخرسانة.
و يكون القطر الأدنى الداخلي للمطابق وفق المعايير والمواصفات المعتمدة عالميا تبعاً للعمق و قطر الانبوب.
و في تحديد برامج الحاسب الآلي المستخدمة في تصميم شبكات الصرف الصحي
على المقاول القيام بتصميم شبكات الصرف الصحي واستخدام أحدث النسخات من مجموعات برامج التصميم المعتمدة عالمياً...
في وضع التّصميمات الهندسيّة لأعمال البنى التّحتيّة
حسين أحمد سليم
الأسس الهندسيّة التي يجب العمل بها في تصميم شبكات الصّرف الصّحّي و التي نستطيع تلخيصها... بتحديد كمّيّة تدفّق مياه الصّرف الصّحّي للفرد, بحيث يبلغ معدل استهلاك المياه 250ليتر للشخص الواحد باليوم.
و تحديد تدفق الذروة للصرف الصحي, حيث إن تدفق الذروة عبارة عن التدفق المتوسط مضروباً بعامل الذروة... و هو المبيّن أدناه لمعامل الذروة الذي يستخدم في تصميم شبكات الصرف الصحي:
و معامل الذروة لمياه الصرف الصحي لعدد من السكان أقل من 1,000 نسمة فكيفية حساب عوامل الذروة (P.F) هو 5 و من 1,000 إلى 241,476 نسمة فكيفية حساب عوامل الذروة (P.F) هو استعمال معادلة بابيت Babbit
عامل الذروة : ((PF = 5/(P)1/6حيث أن P يساوي عدد السكان بالآلاف و أكثر من 241,476 نسمة هو 2 ...
و العمل بمعادلة التصميم الهيدروليكي للخطوط العاملة بالجاذبية, بحيث يتم تصميم خط الصرف الصحي الذي يعمل بالجاذبية على معادلة ماننج MANNING...
V = (1/n) R(2/3) S(1/2) و شروحاتها كما يلي: Q = V.A ... حيث: : Vسرعة التدفق م/ثانية... S : الميل الهيدروليكي... n : معامل الخشونة_ يعتمد على نوع الأنابيب... R : نصف القطر الهيدروليكي المتوسط (م) = (A/P) = 4/D للأنابيب... D : قطر الأنبوب... Q : التصرف أو التدفق م3 / ثانية... A : مساحة التدفق (م2)... P : محيط الأنبوب المبلل (م)...
و حول أعمال التدفق في الأنابيب, يتم تصميم خطوط الصرف الصحي العاملة بالجاذبية على أساس تدفق الذروة ويعتمد في التصميم نسبة91% (Q/Qfull= 0.91) كمعيار أقصى تدفق من كمية التدفق للأنبوب الممتلئ كليا أي ما يعادل امتلاء الخط بنسبة 75% (D/Dfull = 0.75).
و حول السرعة التصميمية للخطوط العاملة بالجاذبية, يجب أن لا تقل سرعة التدفق نصف الامتلاء أو الامتلاء الكامل عن سرعة التنظيف الذاتـي المرغوب فيها والتـي تسـاوي 0,75 متـر/ثانيـة، وذلك لضمـان تنظيـف ذاتـي للخطوط (Self Cleansing Velocity) ويمكن تخفيض السرعة إلى 0,6 م/الثانية عند الضرورة القصوى لتقليل كمية الحفر...
أما الحد الأقصى للسرعة هو 2,5 متر/ثانية على أن لا تزيد السرعة عن هذا الحد لحماية الأنابيب من التآكل من المواد الصلبة في مياه الصرف الصحي و للتخفيف من روائح الغازات و التي تنتج عادة عن اضطرابات التدفق و السرعة الزائدة...
و حول ميول (انحدار) خطوط الصرف الصحي العاملة بالجاذبية... تتعلق الانحدارات الدنيا لخطوط الصرف الصحي بتحديد سرعة التدفق الدنيا لمياه الصرف الصحي التي اعتمدت لتساوي 0,75 متر/ثانية ويمكن تخفيضها إلى 0,6 متر/ثانية عند الضرورة القصوى. كما هو مبين أعلاه للحد الأدنى لانحدارات الأنابيب حسب أقطارها...
الحدود الدنيا لانحدارات الأنابيب... قطر الأنبوب (ملم) 300 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,03 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0019... و قطر الأنبوب (ملم) 400 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,02 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0013... و قطر الأنبوب (ملم) 400 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,02 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0013... و قطر الأنبوب (ملم) 500 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,015 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,001... و قطر الأنبوب (ملم) أكبر من 700 ملم يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,0010 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0008... و قطر الأنبوب (ملم) 300 يكون الحد الأدنى للانحدار Minimum Slope (م/م) سرعة 0,75 م/ثانية هو 0,03 و الحد المطلق للانحدار Absolute Minimum Slope (م/م) سرعة 0,6 م/ثانية هو 0,0019...
و في تحديد أقطار أنابيب الصرف الصحي, يعتمد في التصميم 300 ملم كأدنى قطر يمكن استعماله لتصميم خطوط الصرف الصحي بالشبكة العامة, أما التوصيلات المنزلية فسـوف يعتمد قطر 200 ملم.
و مواد أنابيب الصرف الصحي, يتم اعتماد مواد الأنابيب الموصى بها من قبل صاحب العمل لشبكات الصرف الصحي كما هو مبين في الجدول أدناه.
مواد الأنابيب لشبكات الصرف الصحي, فنوعية الأنابيب من الأنابيب الفخارية (ES-VC) فتوصيات الاستخدام في المناطق الجافة في (تربة غير عدوانية) و المناطق الجافة (تربة عدوانية) و مناطق رطبة (مياه سطحية) (تربة عدوانية) يستخدم للأقطار بداية من 300 ملم إلى 600 ملم...
فنوعية الأنابيب من فيبر جلاس (GRP) أو خرسانة مسلحة (RC) فتوصيات الاستخدام في المناطق الجافة في (تربة غير عدوانية) و المناطق الجافة (تربة عدوانية), يستخدم للأقطار الكبيرة من 700 إلى 900 ملم مع فرشة حبيبية, و مناطق رطبة (مياه سطحية) (تربة عدوانية) يستخدم للأقطار الكبيرة من 700 إلى 900 ملم مع فرشة حبيبية وحمايتها بقماش نسيجي...
هذا و يتم استخدام الأنابيب الفخارية (ES-VC) للشبكات المقترحة في الاحياء التي لا يوجد فيها شبكات قائمة، أما أنابيب الفيبر جلاس (GRP) فيكون استخدامها في الاحياء التي يوجد فيها منفذة من أنابيب الفيبر جلاس ((GRP.
و تكون جميـع المواسير الفخارية مـن الفخار المزجج ذو قـوة زائدة (ES - VC).
أما بالنسبة لأنابيب التوصيلات المنزلية فتكون من مادة uPVC Class 4 للشبكات التي تكون من الفخار المزجج ذو قـوة زائدة (ES - VC). أما بالنسبة للأحياء التي فيها شبكات من الفيبر جلاس (GRP) فتكون أنابيب التوصيلات المنزلية من الفيبر جلاس (GRP).
و حول الغطاء فوق الأنبوب... يجب أن لا يقل الغطاء الترابي فوق الأنابيب تحت الشوارع عن 1,6 متر كحد أدنى (Minimum Cover)و ممكن ان يصل الى 1,35متر (Absolute Minimum Cover)في الحالات الضرورية. أما بالنسبة للخطوط التي سيتم تنفيذها في الأودية فلا يجب أن يقل الغطاء الترابي فوق الأنبوب عن 3 أمتار أو يتم حمايتها بغلاف خرساني إذا كان الغطاء الترابي أقل من 3 أمتار.
و حول تنفيذ المطابق... تعتبر المطابق عنصر مهم في أي شبكة للصرف الصحي ويتم استخدامها من أجل أغراض الصيانة. تستخدم هذه المطابق عند تغيير القطر وانحناء مسار الخطوط وأيضاً عند تغيير انحدار الأنابيب. والمسافة القصوى بين المطابق هي 90 م للأقطار الصغيرة حتى 600 ملم و100م للأقطار الأكبر من 700 ملم.
و يتم استخدام الخرسانة المسلحة المبطنة من الداخل برقائق البوليفينيل كلورايد لمنع التآكل الكيماوي والمطلية من الخارج بطلاء تأسيس بيتومين على سطح الخرسانة.
و يكون القطر الأدنى الداخلي للمطابق وفق المعايير والمواصفات المعتمدة عالميا تبعاً للعمق و قطر الانبوب.
و في تحديد برامج الحاسب الآلي المستخدمة في تصميم شبكات الصرف الصحي
على المقاول القيام بتصميم شبكات الصرف الصحي واستخدام أحدث النسخات من مجموعات برامج التصميم المعتمدة عالمياً...
