اهمیت شبکه آب و فاضلاب شهری | نحوه طراحی و اجرا

شبکه آب و فاضلاب در زیرساخت های شهری از اهمیت بالایی برخوردار است و از دو بخش شبکه آبرسانی و شبکه جمع آوری فاضلاب تشکیل شده است. در گذشته شبکه فاضلاب وجود نداشت و افراد برای دفع و رهاسازی فاضلاب از چاههای فاضلابی استفاده می کردند. اما با پیشرفت علم و زندگی شهری، اهمیت وجود شبکه فاضلاب بیش از گذشته است و جایگزین چاه های فاضلابی شده است. در همین راستا، طراحی و اجرای دقیق شبکه آب و فاضلاب شهری نیز اهمیت بیشتری دارد زیرا به وسیله شبکه فاضلاب می توان فاضلاب تولیدی را به تصفیه خانه منتقل کرده و آن را به آب سالم برای طبیعت تبدیل کرد.

شبکه آبرسانی

اقلیم خشک کشور ما، افزایش جمعیت و توسعه صنایع پر مصرف آبی، سبب بحران آب شده است. این بحران به سادگی قابل حل نیست مگر اینکه با بهره برداری صحیح از منابع آبی موجود و ایجاد شبکه های آبرسانی کارآمد بتوان نیاز آبی مردم را تامین کرد. شبکه های آبرسانی جهت تامین آب آشامیدنی و مصارف بهداشتی خانگی، تامین آب مورد نیاز صنعت، تأمین آب لازم برای آبیاری فضاهای سبز و شستشوی خیابان ها و تامین آب مورد نیاز سازمان آتش نشانی برای مواقع آتش سوزی، مورد استفاده قرار می گیرند. شبکه آبرسانی باید قادر باشد وظایف ذکر شده را حتی در بدترین شرایط به خوبی از نظر کیفی (خواص فیزیکی و شیمیایی آب) و از نظر کمی (دبی و فشار آب) برابر استاندارد های موجود انجام دهد.

شبکه‌های آبرسانی از چهار بخش اصلی تشکیل شده اند:

تاسیسات آبگیری از منابع آب سطحی مثل رودخانه ها، دریاچه ها یا سد و منابع آب زیرزمینی مثل چاه ها و قنات ها
تاسیسات تصفیه (استخرهای ته نشینی و گندزدایی) و ذخیره آب
لوله های انتقال
شبکه توزیع آب

انواع شبکه توزیع آب

سریالی: ساده ترین نوع شبکه به شمار می آید و شامل یک گره برای دریافت جریان و یک گره برای توزیع جریان دریافت شده است.
شاخه‌ای: از چند شبکه سریالی تشکیل شده و در این نوع شبکه آب از شاخه های بزرگتر به شاخه های کوچکتر جریان دارد
حلقه ای: شامل یک حلقه مستقل است و در شبکه های آبرسانی شهری مورد استفاده قرار می گیرد
مختلط: ترکیبی از شبکه های بالاست، از نظر اقتصادی اجرای این شبکه مقرون به صرفه نیست.
نکته: معمولا از شبکه های شاخه ای و حلقه ای استفاده می شود.

ساختار شبکه توزیع آب چیست؟

ایستگاه پمپاژ
مخازن و تانک‌ها
شبکه لوله ها و اتصالات
شیرها

مراحل طراحی شبکه های آبرسانی

بررسی وضعیت جغرافیایی، توپوگرافی و هواشناسی
بررسی اطلاعات جمعیتی و محاسبه متوسط مصرف سرانه آب که شامل مصارف خانگی، صنعتی، عمومی، فضای سبز و هدررفت آب است
محاسبه حجم مفید مخازن و تعداد لازم
تعیین دبی مصرفی لوله ها
تعیین طول مسیرها
تعیین قطر بهینه و قطر تجاری لوله ها
محاسبه سرعت و افت فشار در لوله ها
تعیین فشار در گره ها

شبکه جمع آوری آب و فاضلاب

شبکه جمع آوری فاضلاب مجموعه ای از لوله ها و زیرساخت ها را شامل است که به منظور جمع آوری و دفع فاضلاب شهری، صنعتی و جریان های سطحی ناشی از بارندگی یا ذوب برف، طراحی و اجرا می شود. طراحی شبکه های دفع فاضلاب اگر بر پایه اصول مهندسی آب و فاضلاب نباشد سبب ایجاد مشکلاتی از جمله بیماری، آلودگی آب های زیرزمینی و خاک می شود.

روش های جمع آوری فاضلاب

روش مجزا: در این روش فاضلاب های خانگی و صنعتی با یک شبکه به تصفیه¬خانه فرستاده می شود و فاضلاب های سطحی ناشی از آب باران با شبکه ای دیگر و جداگانه مستقیماً به رودخانه فرستاده می شود.
روش درهم: دراين روش فاضلاب هاي خانگی، صنعتی و آب باران همزمان باهم به وسيله يك شبكه، جمع‌آوري مي گردند. براي جلوگيري از افزايش بیش از حد حجم تصفيه خانه، ساختمان هاي خاصی به نام سرريز آب باران، بخش بيشتر آب باران را مستقيما به رودخانه، مسيل يا دريا مي فرستند و تنها بخش كمي از آن همراه فاضلاب خانگي به تصفيه خانه فرستاده مي شود.

انواع شبکه های جمع آوری آب و فاضلاب

شبکه ثقلی
شبکه مکشی (تحت خلا)
شبکه تحت فشار
شبکه ساده شده

ساختار شبکه های جمع آوری آب و فاضلاب

دهانه های ریزش
دهانه های ورود آب باران
دهانه سرریز آب باران
آدم روها
حوضچه های شستشو: در کانال‌های فرعی شبکه به علت نوسان های ساعتی یا فصلی تولید فاضلاب، معمولا سرعت کمتر از حد مجاز می شود و این باعث ته نشین شدن مواد معلق می شود. برای خارج کردن مواد ته‌نشین شده، در ابتدای کانال هایی که احتمال ته نشین شدن مواد زیاد باشد، حوضچه های شستشو در نظر گرفته شده تا در فاصله زمانی خاصی آب ذخیره شده در این حوضچه را یکباره در کانال مورد نظر جریان داده و کانال را شستشو دهد.

مراحل طراحی شبکه جمع آوری آب و فاضلاب

تعیین ضریب بهره برداری: ضریب بهره برداری نشان دهنده آن درصد از مشترکینی است که در مقاطع مختلف بهره برداری، از شبکه استفاده خواهند کرد
تعیین ضریب حداکثر جریان فاضلاب: دبی فاضلاب در لوله های شبکه جمع آوری تحت تاثیر نوسان-هایی است که شدت آن به تعداد جمعیت منطقه، شرایط آب و هوایی، توپوگرافی و خصوصیات شهر بستگی دارد
تعیین مقدار حداکثر و حداقل کل فاضلاب: در این مرحله با داشتن مقادیر فاضلاب خانگی و فاضلاب صنعتی و نشت آب می توان حداکثر و حداقل دبی فاضلاب را تعیین کرد قابل توجه است که مقدار حداکثر فاضلاب برای طراحی شبکه فاضلاب به کار می رود و مقدار حداقل فاضلاب برای کنترل شبکه فاضلاب استفاده می شود
تعیین قطر اولیه لوله ها: برای تعیین قطر محاسباتی لوله ها از رابطه‌ی تجربی مانینگ- استریکلر استفاده می‌کنیم. استانداردهای کشورهای گوناگون کمترین قطر لوله‌های فاضلاب خانگی را برای مسیرهای فرعی 20 سانتیمتر پیشنهاد می‌کنند. در حالت‌های استثنائی که طول لوله کوتاه، دیواره‌‌ی آن نسبتاً صاف، تعداد انشعاب کم و کارگذاری لوله خوب و نیاز به سرعت بیشتری در آن باشد می‌توان کمترین قطر را یعنی 15 سانتیمتر هم انتخاب نمود.
تعیین سرعت و ارتفاع فاضلاب: به علت امکان وجود مواد درشت و معلق در فاضلاب و امکان گیر کردن این مواد به کف کانال و در نتیجه باز ایستادن و ته نشین شدن آنها، برای ارتفاع فاضلاب در لوله‌ها نیز مقداری را پیش بینی می‌کنند. این کمترین از یک سو نباید کمتر از 0.1 قطر لوله باشد و از سوی دیگر در لوله‌های با قطر کم نباید از 2 تا 3 سانتیمتر کمتر گردد.

نرم افزار کاربردی طراحی شبکه آب و فاضلاب

در زمینه طراحی شبکه های آب و فاضلاب، نرم افزارهای متعددی وجود دارد که یکی از قدرتمندترین آن ها نرم افزار SewerCAD است. این نرم افزار برای طراحی و آنالیز شبکه های جمع آوری فاضلاب بر اساس جریان ثقلی، جریان تحت فشار و ایستگاه پمپاژ می باشد.

کلام پایانی

جمع آوری آب و فاضلاب شهری و شبکه آبرسانی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. دفع فاضلاب شهری و فاضلاب صنعتی به جهت جلوگیری از مشکلات و تبعاتی که به دنبال دارد نیازمند مهندسی دقیق می باشد. طراحی شبکه آب وفاضلاب و حتی روش های جمع آوری آن باید به گونه ای طراحی و پیاده سازی گردد تا مطابق با اصول مهندسی آن باشد و در نتیجه منجر به مشکلات بعدی همچون آلودگی آب های زیرزمینی و آلودگی خاک نشود.