طراحی و اجرای خطوط انتقال آب
انتقال آب از منابع آبی به محل اجتماعات انسانی، یک موضوع مهم برای ادامه حیات انسانهاست. همچنین از نظر بهداشت عمومی آبرسانی به همراه اجرای دیگر تدابیر بهداشتی دو عامل مهم در بالا بردن مداوم سطح بهداشت و بهبود سلامتی افراد جامعه هستند. شبکه ای که برای انتقال و تامین آب آبیاری، مصرف شهری و روستایی و صنعت احداث میشود را سیستمهای انتقال آب می گویند. این شبکه میتواند شامل تاسیسات مختلفی مانند سدها، مخازن، مجاری آب، لولههای انتقال آب و پمپها باشد.
آب اساس سلامتي و بهداشت است و بعنوان اصلي‌ترين و ارزان‌ترين ماده‌اي كه از آن بيشتر توليدات كشاورزي و دامی ما تولید میشود، در نظر گرفته شود. علاوه بر اين آب نخستين نياز زندگي مي‌باشد به طوري كه موجودات زنده بدون آن بيش از چند ساعت و يا چند روز نمي‌توانند زنده بمانند. بدين لحاظ همواره انسان‌‌هاي ابتدايي به اهميت فراوان آب پي بردند و اكثر اجتماعات اوليه خود را نزديك مسيرهاي آبي ساختند كه نيازمنديهاي اقتصادي – اجتماعي و فيزيولوژيكي آنان را بر‌مي‌آورد. به همین دلیل، امروزه انتقال آب سالم برای مصرف، یکی از دغدغه ها و وظایف مهم شده است.
خطوط انتقال آب و انواع آن
خطوط انتقال آب شامل ایستگاه پمپاژ، لوله ها، اتصالات و شیرآلات است که با هدف انتقال آب از نقطه ای به نقطه ی دیگر طراحی و اجرا میشود. کانالهای روباز، تونل های انتقال آب و لوله های آبرسانی هر کدام به عنوان خطوط انتقال آب معرفی میشوند که در هر منطقه بسته به موقعیت جغرافیایی و محیطی انتخاب و مورد استفاده قرار میگیرند. مزایای استفاده از لوله ها برای انتقال آب، کاهش اتلاف آب، انتقال حجم دلخواه آب و با شدت مورد نیاز است.
خطوط انتقال آب به دو نوع تقسیم میشود:
- خطوط انتقال آب ثقلی
- خطوط انتقال آب تحت فشار
در خطوط انتقال ثقلی تنها نیروی ثقل زمین نیروی محرک آب است. این مدل برای مسیرهای کوتاه مناسب می باشد، اما در خطوط انتقال تحت فشار به جز نیروی ثقل زمین از نیروی محرکه پمپ هم کمک گرفته میشود.
کاربرد خطوط انتقال آب
- پخش آب در سطح شهرها
- برداشت آب از چاه ها و چشمه و ...
- در استخرهای ته نشینی، تاسیسات گندزدایی در سیستم های تصفیه آب
- انتقال آب از مخازن ذخیره به روستاها
طراحی و اجرای خطوط انتقال آب
در طراحی خطوط انتقال آب، پارامترهایی مانند اختلاف ارتفاع نقطه مبدا و نقطه تحویل آب، طول مسیر و میزان دبی آب با اهمیت است.
در مرحله اول باید دبی یا ظرفیت شبکه برآورد شود. در طراحی باید حالتهای مختلفی از ظرفیت شبکه را در نظر گرفت.
در مرحله دوم تهیه نقشه توپوگرافی مسیر انتقال و محلهای تحویل آب تعیین میشود.
در این مرحله باید با دقت هرچه تمام رقوم زمین و طول مسیر محاسبه شود.
در مرحله بعدی با توجه به شوری و یا خواص فیزیکی و شیمیایی آب، عمق دفن لوله و جنس خاک و تاثیر آن بر روی لوله ها، جنس لوله خطوط انتقال مشخص میشود که بر اساس این جنس لوله، طول مسیر و اختلاف ارتفاع آن میزان افت در طول مسیر محاسبه میشود.
در مرحله آخر شیرآلات و تمهیدات لازم نیز انتخاب شده و عملیات طراحی خط انتقال تکمیل میشود.
برای اجرای طرح خطوط انتقال ابتدا مسیر خطوط نقشه برداری و با کددهی و میخ کوبی مشخص و حفاری میشود. سپس لوله ها جایگذاری و اتصالات نصب میشود.
پس از نصب اتصالات و تکمیل عملیات اجرایی، کانال با خاک سرندی پر میشود. لازم به ذکر است که هر زمان بخواهیم آب را از نقطه پست به نقطه با ارتفاع بالاتری از مبدا انتقال دهیم، باید در مبدا مسیر انتقال، ایستگاه پمپاژ احداث کنیم که به وسیله آن فشار مورد نیاز خطوط انتقال تامین شود.
مهمترین عوامل در طراحی خطوط انتقال آب
- بررسی منابع آب مورد بهره برداری در شرایط کنونی
- بررسی و برآورد نیاز آب شرب در حال حاضر و آینده
- بررسی کمیت و کیفیت
- بررسي نحوه دفع فاضلاب منطقه
- نقشه های توپوگرافی و عکس های هوایی
- جمع آوری، بررسی و مطالعات هواشناسی و زمین شناسی منطقه
- شناسایی مسیل های طبیعی در مسیر
- تعیین مقدار سرانه مصرفی آب در سال های آینده
- انجام محاسبات اولیه طراحی و هیدرولیک خط لوله انتقال و تعیین قطر و فشار
- هیدرولیک شبکه توزیع و مبانی فنی طراحی
- شبکه توزیع آب از نظر آرایش خطوط لوله و هیدرولیک
- تجهیزات مورد استفاده در خطوط انتقال و شبکه های توزیع
- تعیین تعداد ایستگاه های افزایش فشار و بالعکس
- انتخاب نوع شيرالات، موقعيت ها وفواصل نصب و نيز كاربرد اتصالات مناسب
- انتخاب حجم مخازن مكش تلمبه خانه ها، تعادل مسير و ذخيره انتهاي مسير
- انتخاب نوع و تيپ مخازن مورد استفاده در طرح
انواع لوله ها در خطوط انتقال آب
متداولترین انواع لوله در اجرای خطوط انتقال آب عبارت است از:
فولادی: به علت استحکام بالادر صنایع سنگین سیالات و در وسعت گسترده به صورت دفنی زیرزمین یا روی سطح زمین استفاده میشود.
چدنی: از این لوله بیشتر در صنعت آب و فاضلاب و آبرسانی استفاده میشود. این لوله ها طول عمر بالایی دارند.
پلاستیکی: این لوله ها برای انتقال آب در مسیرهای کوتاه و اکثرا برای گازکشی شهری استفاده میشود. لوله های پلاستیکی سبک، مقاوم در مقابل تاثیر مواد شیمیایی، قیمت کم و حمل آن آسان است.
بتنی: این لوله ها بیشتر در سیستم های زهکشی به کار می رود. استفاده از این لوله ها معمولا در فشارهای زیاد و خطوط توزیع آب شهری توصیه نمی شود.
در طراحی خطوط انتقال آب چه مواردی را باید رعایت کنیم؟
حفاظت از آلودگی
حفاظت در مقابل هر نوع آلودگي يكي از اساسي ترين نكات در خطوط انتقال و شبكه‌هاي توزيع آب شرب است. به‌اين منظور بايد موارد زير رعايت شود:
- نبايد هيچگونه اتصالي بين لوله و متعلقات حامل آب شرب و همچنين لوله و متعلقات حامل آبهاي با كيفيـت نـامطلوب (آب آلوده، نامطمئن و آبهاي استفاده مجدد) وجود داشته باشد.
- امكان برگشت آب از داخل اماكن مشتركين و يا وسايل مصرف به شبكه، چه از طريق سيفون شدن يا هر طريق ديگري وجود نداشته باشد.
- بايد از عبور لوله‌هاي آب شرب از مجاري فاضلاب، زهكش‌ها، آدم روها و حوضچه‌هاي متصل به آنها و همچنـين نصـب لوله‌هاي آب شرب در زمين‌هاي آلوده به فاضلاب اجتناب شود. درصورت اجبار به عبور لوله در تقاطع و يا همجـواري بـا موارد فوق، لازم است تمهيدات لازم دراين خصوص رعايت شود.
- جهت جلوگيري از آلودگي آب شرب در شبكه توزيع، زهكش حوضچه شيرها، كنتورها و سـاير لـوازم نبايـد مسـتقيما بـه مجاري آبهاي سطحي و فاضلابروها متصل شوند.
- زهآب و نشت‌آب حوضچه‌ها را چنانچه در معرض سيلاب قرار نگيرند مي‌توان به سطح زمين و چاه‌هاي جاذب تخليه كرد.
- در ساختمان حوضچه‌ها بايد تدابير لازم جهت تهويه هوا پيشبيني شود.
تجهيزات مورد استفاده در خطوط انتقال و شبكه‌هاي توزيع
تجهيزات مورد استفاده در خطوط انتقال و شبكه‌هاي توزيع آب شامل لوله‌ها، اتصالات، شیرآلات و متعلقات است كه باید ضـمن رعایت نكات فني در طراحي و انتخاب آنها، در سفارش خرید نیز با جديدترین استانداردهاي معتبر از نظـر مشخصـات فنـي مطابقـت داشته باشد. انتخاب مصالح از دو بعد ملاحظات فني و اقتصادي صورت مي‌گيرد.
در مرحله مطالعات لازم است تاسيسـات و امكانـات ضوابط طراحي سامانه‌هاي انتقال و توزيع آب شهري و روستايي موجود سامانه آبرساني از جمله مخازن، لوله‌ها، ايستگاه‌هاي پمپاژ و غيره مورد بررسي قـرار گيـرد و در صـورت سالم بودن از آنها استفاده شود.
لوله ها:
به‌طور كلي نكات زیر باید در زمان مطالعات و طراحي در انتخاب جنس لوله مدنظر قرار گیرد:
- ضریب زبری هیدرولیکی مناسب
- مقاومت در مقابل فشارهای داخلی و ضربه های قوچ
- مقاومت در برابر عوامل خورنده از داخل و خارج لوله و انتخاب پوشش و حفاظت های مناسب
- تغییر مقاومت فشاری لوله در اثر تغییر درجه حرارت آب و محیط
- بررسی و پیمایش مسیرهای ممکن جهت انتقال آب و انتخاب مناسبترین گزینه برای مسیر
- بالا بودن سطح آب زیرزمینی در مسیر
- بررسی کلیه عوامل تاثیرگذار در انتخاب جنس لوله از قبیل جنس خاک، مسیر لوله گذاری و ...
- بررسی عمق یخبندان بر اساس مطالعات هواشناسی
- بررسی کیفیت خاک مسیر لوله گذاری از نظر شاخص های مختلف خورندگی از قبیل مقاومت محصوص خاک و ...
- لوله های آب نباید از داخل آدم‌روهای شبکه‌های فاضلاب رد شوند و باید در فاصله مناسب از آن قرار گیرد.
- آرایش اجزای شبکه باید به نحوی باشد که امکان ورود و یا مکش آب و مواد غیربهداشتی به داخل شبکه فراهم نشود.
- موقعیت کارگذاری لوله ها در عرض معابر و موقعیت آنها نسبت به سایر تاسیسات زیرزمینی مثل گاز، تلفن، برق و شبکه فاضلاب با توجه به مسائل فنی و حریم لوله ها رعایت شود.
کلام آخر
همان طور که گفته شد آب نیاز اساسی برای ادامه حیات است و بدون آن هیچ موجودی قادر به ادامه زندگی نیست به همین دلیل انتقال آب سالم به تمام مناطق محروم و دور از منابع آب، ضروری است. خطوط انتقال آب در مباحث شهری، روستای و عشایری یکی از ارکان مهم برای رونق اقتصادی و زندگی سالم می باشد. برای بهره مندی بهینه از خطوط انتقال آب، بخش مطالعات دقیق و اجرای صحیح آن از اهمیت بالایی برخوردار است.