نقش مهندسین مشاور

نحوه طراحی شبکه آب و فاضلاب  

عبارت "دوره طراحی" به مدت زمانی گفته می‌شود که ظرفیت فاضلاب برای آن مدت کافی باشد. برای تعیین دوره طراحی شبکه آب و فاضلاب ، طول عمر مفید سازه‌ها و تجهیزاتی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، با در نظر گرفتن فرسودگی و همچنین منسوخ شدن آن‌ها، در نظر گرفته می‌شود.

میزان جریان فاضلاب عمدتا تابعی از جمعیت تحت پوشش، تراکم جمعیت و مصرف آب است. خطوط فرعی و اصلی شبکه فاضلاب معمولا برای پیک جریان جمعیتی با تراکم اشباع ، طراحی می شوند..

بزرگ کردن یا تکرار فاضلاب‌های اصلی، خطوط جمع‌آورنده و خروجی‌ها دشوار و غیر اقتصادی است، بنابراین برای دوره‌های طراحی طولانی‌تر طراحی می‌شوند. در مورد فاضلاب‌های اصلی که مناطق نسبتاً توسعه نیافته مجاور مناطق کلانشهری را سرویس می‌دهند، توصیه می‌شود تأسیسات اولیه را برای مدت بیش از یک دوره محدود احداث کرد. با این حال، حق عبور برای فاضلاب‌های اصلی بزرگتر در آینده قابل خریداری یا رزرو است.

 پیش‌بینی جمعیت 

روش‌های برآورد جمعیت برای رسیدن به طراحی شبکه آب و فاضلاب  موضوعی اهمیت دار است که باید مورد بررسی دقیق و مهندسی قرار گیرد.هنگامی که یک طرح جامع حاوی الگوی استفاده از زمین و مقررات منطقه‌بندی برای شهر در دسترس باشد، جمعیت پیش‌بینی‌شده را می‌توان بر اساس تراکم نهایی و ضریب سطح اشغال مجاز ارائه شده در طرح جامع، پایه ریزی کرد.

 محدوده زهکشی در طراحی شبکه آب و فاضلاب چگونه است؟

توپوگرافی طبیعی، چیدمان ساختمان‌ها، مرزهای سیاسی، عوامل اقتصادی و غیره، محدوده زهکشی را تعیین می‌کنند. برای مناطق زهکشی بزرگتر، اگرچه مطلوب است که ظرفیت فاضلاب برای کل منطقه زهکشی طراحی شود، گاهی اوقات مرزهای سیاسی و محدودیت‌های قانونی مانع از ساخت فاضلاب در خارج از محدوده اختیارات مدیریت محلی می‌شود. با این حال، در طراحی فاضلاب برای مناطق بزرگتر، معمولاً مزیت اقتصادی در ارائه ظرفیت کافی برای مدت زمان معینی در ابتدا و افزودن فاضلاب‌های اضافی وجود دارد، زمانی که الگوی رشد تثبیت شود. نیاز به تأمین مالی پروژه‌ها در چارچوب منابع موجود، طراحی را محدود به مرزهای سیاسی می‌کند. محدوده زهکشی برای هر بخش تحت بررسی باید روی یک نقشه کلیدی مشخص شود و مساحت آن را می‌توان از روی نقشه اندازه‌گیری کرد.

جریان فاضلاب  

به طور معمول، کل آب مصرفی یک جامعه باید به جریان کل فاضلاب در یک فاضلاب بهداشتی کمک کند. با این حال، حجم جریان مشاهده شده در هوای خشک معمولاً کمی کمتر از مصرف آب سرانه است، زیرا مقداری از آب در تبخیر، نفوذ به زمین، نشتی و غیره از دست می رود.

 در مناطق خشک، میانگین جریان فاضلاب ممکن است به اندازه 40 درصد مصرف آب باشد و در مناطق توسعه یافته، جریان ممکن است تا 90 درصد برسد. با این حال، فاضلاب‌های متعارف باید حداقل برای جریان فاضلاب 100 لیتر به ازای هر نفر در روز یا در صورت لزوم بیشتر طراحی شوند. فاضلاب‌های غیرمتعارف باید حسب مورد طراحی شوند.

برای برخی مناطق، فرض بر این است که تراکم جمعیت آینده برای طراحی برابر با تراکم اشباع باشد. مطلوب است که فاضلاب‌های سرویس‌دهنده به یک منطقه کوچک بر اساس تراکم اشباع طراحی شوند. برای جوامع جدید، جریان‌های طراحی را می‌توان بر اساس جمعیت طراحی و مصرف آب پیش‌بینی‌شده برای مصارف خانگی، تجاری و فعالیت‌های صنعتی محاسبه کرد.

جریان در فاضلاب ها از ساعت به ساعت و فصلی تغییر می کند. با این حال، برای اهداف طراحی هیدرولیک، جریان های اوج تخمین زده شده اتخاذ می شوند. ضریب اوج یا نسبت حداکثر جریان به جریان متوسط به جمعیت تحت پوشش بستگی دارد..

ضریب اوج (نسبت جریان حداکثر به جریان متوسط)

این عامل علاوه بر تراکم جمعیت، به توپوگرافی سایت، ساعات تامین آب نیز بستگی دارد. بنابراین در صورت نیاز، موارد خاص را می توان بیشتر تجزیه و تحلیل کرد. حداقل جریان ممکن است از 1/3 تا 1/2 جریان متوسط متغیر باشد.

نفوذ آب

برآورد جریان در فاضلاب های بهداشتی ممکن است شامل جریان های خاصی ناشی از نفوذ آب های زیرزمینی از طریق درزها باشد. از آنجایی که فاضلاب ها برای دبی های اوج طراحی شده اند، باید برای بدترین شرایط نفوذ آب های زیرزمینی در منطقه، در نظر گرفته شود.

پس از برآورد جریان، مقدار نفوذ طراحی باید به حداکثر 10 درصد از مقدار طراحی جریان فاضلاب محدود شود. توجه داشته باشید که در مناطقی با سطح آب زیرزمینی بالا و مناطق ساحلی، لوله های فاضلاب نباید از جنس سفال یا سفال لعابی باشند و به جای آن باید از لوله های چدن / چدن داکتیل یا سایر لوله های غیرفلزی با محافظت در برابر شناور شدن استفاده شود، همانطور که در بخش بعدی در مورد اجرای فاضلاب ذکر خواهد شد.

فاضلاب ناشی از اماکن تجاری

صنایع و ساختمان های تجاری اغلب از آب غیر از آب شهری استفاده می کنند و ممکن است فاضلاب مایع خود را به فاضلاب های بهداشتی تخلیه کنند. برآورد چنین جریان هایی باید جداگانه برای تامین آب آشامیدنی آنها، انجام شود.

توصیه به عدم ورود پساب صنعتی

مخلوط کردن پساب های صنعتی از طریق تخلیه به فاضلاب های عمومی به دلیل اثرات مخرب احتمالی چنین پسابی بر عملکرد فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، مطلوب نیست.

 این جنبه در سال های اخیر به خوبی شناخته شده است و مناطق صنعتی دارای صنایع آلاینده به طور کلی برای جلوگیری از مخلوط شدن با فاضلاب قرار می گیرند. با این حال، در شهرهایی که در گذشته رشد داشته اند، ممکن است صنایع آلاینده در بخش هایی با کاربری مختلط زمین وجود داشته باشند. در چنین مواردی، این صنایع ملزم به اجرای تخلیه مایع صفر (ZLD) با استفاده مجدد از پساب ها پس از تصفیه مناسب در داخل کارخانه هستند. از بین همه صنایع، این امر به طور اکید در مورد ایستگاه های خدمات خودرو و کارگاه های ماشینکاری اعمال می شود که از ورود حمام های آبکاری فلز باطله و روغن و گریس به فاضلاب جلوگیری شود.

رواناب طوفان

انتظار نمی رود که فاضلاب های بهداشتی آب باران را دریافت کنند. بازرسی دقیق، هوشیاری و طراحی و ساخت مناسب فاضلاب و منهول ها باید این جریان را از بین ببرد یا آن را به مقدار بسیار ناچیزی کاهش دهد. با این حال، در سکونتگاه‌های کوچک که بارندگی تقریباً مداوم است، ممکن است لازم باشد رواناب طوفان را در طراحی فاضلاب‌ها  لحاظ کرد

برآورد رواناب طوفان

رواناب طوفان بخشی از بارش است که از روی زمین تخلیه می شود. بنابراین، برآورد چنین روانابی که به فاضلاب های طوفان می رسد، به شدت، مدت بارندگی، ویژگی های منطقه زهکشی و زمان لازم برای رسیدن چنین جریانی به فاضلاب بستگی دارد.

طراحی فاضلاب های آب باران با برآورد سرعت و حجم رواناب سطحی آغاز می شود. هنگامی که باران بر روی یک منطقه آبگیر خاص می بارد، بخشی از بارش توسط پوشش گیاهی قطع می شود که بیشتر تبخیر می شود، بخشی از آن به خاک برخورد می کند و بخشی از آن نفوذ می کند و بقیه روی زمین جاری می شود. هر چه شدت باران بیشتر باشد، رواناب اوج بالاتر خواهد بود.

طراحی شبکه  آب و فاضلاب

برآورد رواناب طوفان

ویژگی های ناحیه زهکشی مانند نفوذناپذیری، توپوگرافی شامل فرورفتگی ها، کیسه های آب، شکل حوضه زهکشی و مدت بارندگی، بخشی از بارش کل را که به فاضلاب می رسد، تعیین می کند. این بخش به عنوان ضریب رواناب شناخته می شود.

مدت زمانی که پس از آن کل منطقه شروع به مشارکت در کل رواناب در یک نقطه نظارت معین می کند، به عنوان زمان تمرکز شناخته می شود. همچنین به عنوان زمانی تعریف می شود که طول می کشد تا یک قطره آب از دورترین نقطه به خروجی حوضه جریان یابد. مدت بارندگی که برابر با زمان تمرکز است، به عنوان مدت زمان بارندگی بحرانی شناخته می شود.

فرمول منطقی برای رابطه بین رواناب اوج و بارندگی در زیر آمده است:

Q = (C * i * A) / 1000

که در آن:

Q: رواناب بر حسب متر مکعب بر ساعت

C: ضریب رواناب بدون بعد

i: شدت بارندگی بر حسب میلی متر بر ساعت

A: مساحت ناحیه زهکشی بر حسب هکتار

رواناب آب باران برای این منظور ممکن است با استفاده از روش منطقی، روش هیدروگراف، مطالعات همبستگی بارندگی رواناب، مدل‌های رایانه‌ای دیجیتال، روش ورودی یا فرمول‌های تجربی تعیین شود. فرمول‌های تجربی موجود برای برآورد رواناب آب باران را فقط می‌توان زمانی استفاده کرد که شرایط مشابهی با شرایطی که برای آن معادلات ابتدا به دست آمده است، وجود داشته باشد.

بنابراین، یک رویکرد منطقی نیازمند مطالعه داده‌های بارندگی موجود در منطقه مورد نظر برای پیش‌بینی مناسب است. فاضلاب‌های طوفان برای جریان اوج بارش نادر مانند یک بار در 10 سال یا بیشتر طراحی نشده‌اند، اما برای جلوگیری از سیل‌گیری مکرر منطقه زهکشی، ظرفیت کافی لازم است. ممکن است هنگام بارندگی بیشتر از مقدار طراحی، مقداری سیلاب وجود داشته باشد که باید مجاز باشد. فرکانس چنین سیلاب مجاز ممکن است بسته به اهمیت منطقه از مکانی به مکان دیگر متفاوت باشد. اگرچه چنین سیلابی باعث خسارت می شود، اما گاهی اوقات ممکن است با در نظر گرفتن صرفه جویی اقتصادی در اندازه زهکش ها و هزینه ها، قابل قبول باشد.

حداکثر روانابی که باید در یک مقطع فاضلاب حمل شود، باید برای شرایطی محاسبه شود که کل حوضه زهکشی در آن نقطه به جریان کمک کند و زمان مورد نیاز برای این کار به عنوان زمان تمرکز (با اشاره به بخش مربوطه) شناخته می شود. بنابراین، برای برآورد جریانی که باید در فاضلاب طوفان حمل شود، شدت بارندگی که برای دوره زمانی تمرکز ادامه دارد، موردی است که باید به عنوان جریان آب باران در فاضلاب در نظر گرفته شود.

از بین روش های مختلف، روش منطقی همانطور که در اینجا آمده است، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. لازم به ذکر است که Q فقط حداکثر دبی ناشی از یک طوفان خاص را نشان می دهد. بخشی از بارندگی که به فاضلاب راه می یابد، علاوه بر مدت زمان طوفان، به نفوذناپذیری و شکل ناحیه زهکشی بستگی دارد. درصد نفوذناپذیری ناحیه زهکشی را می توان از سوابق یک منطقه خاص به دست آورد.

منبع: https://abborhan.ir/article/category/Water%20and%20Wastewater

منبع : https://abborhan.ir/article/Ab&Fazelab-abborhan