مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شبکه آب: طراحی، نکات، فرمولها، روشها و چالشها

۱. طراحی شبکه آب

• نکات کلیدی طراحی:

  • محاسبه تقاضا: پیشبینی جمعیت، مصرف سرانه، نیازهای صنعتی و آتشنشانی.

  • انتخاب مصالح لوله ها: مقاومت در برابر خوردگی، فشار، و عمر طولانی (مانند PVC، چدن داکتیل، یا پلیاتیلن).

  • الگوی شبکه: حلقه های بسته (برای کاهش قطعی و توزیع یکنواخت) یا شاخهای (هزینۀ پایینتر).

  • مدیریت فشار: جلوگیری از فشار بیشازحد (ترکیدگی) یا فشار کم (کاهش کیفیت).

  • پایداری: تطابق با تغییرات اقلیمی و رشد جمعیت.

۲. فرمولها و محاسبات

• محاسبه دبی (Q):

  • Q=P×q×F
    P=جمعیت، q=مصرف سرانه، F=ضریب اوج

• محاسبه افت فشار:

  • معادلۀ هیزن-ویلیامز:
    V=0.849×C×R0.63×S0.54
    C=ضریب زبری، R=شعاع هیدرولیک، S=شیب

  • معادلۀ دارسی-وایسباخ:
    hf​=f×L/D​×V2 /2g

• سرعت جریان:
  V=Q/A​ (حد مطلوب: ۰.۵–۲.۵ m/s).

۳. روشهای طراحی و چالشها

• روشها:

  • شبکه گرانشی: استفاده از شیب طبیعی زمین (کاهش هزینه پمپاژ).

  • شبکه پمپاژ: برای مناطق مرتفع یا مسافت های طولانی.

• چالشها:

  • فرسودگی زیرساخت های قدیمی.

  • یکپارچه سازی فناوری های نوین (مانند SCADA).

  • تغییرات اقلیمی و کمآبی.

۴. نگهداری و بازسازی

• نگهداری پیشگیرانه:

  • بازرسی دورهای با دوربین های CCTV.

  • شناسایی نشت با دستگاه های آکوستیک یا گاز ردیاب.

  • شستشوی خطوط برای جلوگیری از رسوب.

• روش های بازسازی:

  • بدون حفاری (Trenchless):

    • لاینینگ (Slip Lining): قراردادن لوله جدید در داخل لوله فرسوده.

    • پایپ برستینگ: جایگزینی لوله قدیمی با لوله بزرگتر.

    • CIPP (Cured-In-Place Pipe): استفاده از رزین پلیمری برای ترمیم.

  • روشهای سنتی: تعویض لوله با حفاری باز.

۵. افزایش قطر شبکه موجود

• روشها:

  1. نصب خط موازی: اضافه کردن لوله جدید در کنار خط موجود.

  2. پایپ برستینگ: شکستن لوله قدیمی و جایگزینی با لوله بزرگتر.

  3. اسپیرال وایندینگ: افزایش قطر با نوارهای پلیمری مارپیچ.

  4. استفاده از پمپهای تقویتی: افزایش فشار برای جبران محدودیت ظرفیت.

۶. روشهای حفاری

• حفاری باز (Open-Cut):
  مناسب برای مناطق کمتراکم، اما با اختلال در ترافیک و محیط زیست.

• فناوریهای بدون حفاری:

  • حفاری افقی هدایتشده (HDD): برای عبور از زیر رودخانه ها یا جاده ها.

  • میکروتونلینگ: حفاری دقیق با قطر کم برای مناطق شهری.

  • لوله کشی جکی (Pipe Jacking): نصب لوله با فشار هیدرولیک.

۷. چالش های کلیدی

• طراحی: هماهنگی با توسعۀ شهری، محدودیت های بودجه.

• بازسازی: تداخل با زیرساخت های موجود (برق، گاز).

• افزایش قطر: هزینه های بالا و نیاز به فناوری های پیشرفته.

۸. نرمافزارهای کاربردی

• EPANET: شبیه سازی هیدرولیکی شبکه.

• WaterGEMS: بهینه سازی طراحی و مدیریت فشار.

با ترکیب روشهای نوین بدون حفاری و مدیریت هوشمند فشار، میتوان عمر شبکههای آب را افزایش داد و چالشهای توسعۀ شهری را کاهش داد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مباني طراحي هيدروليكي شبكه خطوط انتقال آب

مقدمه :
براي انجام درست آبرساني به مناطق مختلف طرح و راحتي و آسايش استفاده كنندگان ، همچنين اقتصادي بودن طرح و بهداشتي ماندن آب داخل شبكه در طول مدت طرح لازم است در طراحي شبكه و خطوط انتقال ضوابط طراحي رعايت گردد.
جهت رفع نيازهاي آبي در فصول مختلف سال و رفع نياز آتش نشاني ، طراحي هيدروليكي شبكه خطوط انتقال نتايج بدست آمده از تحليل شبكه براي دبي حداكثر مصرف ساعتي انجام مي گردد . در اين حالت فشار حداقل مجاز شبكه بايد تأمين گردد. در گام بعد اين شبكه براي دبي نياز آتش نشاني و حداكثر مصرف روزانه كنترل مي گردد. در چنين حالتي مي بايست حداقل فشار مورد نياز آتش نشاني در حداقل در نقاط آتش نشاني تأمين گردد.
براي طراحي شبكه انتقال آب مصرفي سرانه و ضرايب حداكثر روزانه و حداكثر ساعتي و دبي مورد نياز آتش نشاني به عنوان مبناي كل آب مورد نياز مي باشند كه در اين گزارش درباره آنها بحث خواهد شد .
فشار مجاز شبكه انتقال و توزيع آب
در تعيين فشار آب درون لو له هاي شبكه توزيع جنبه هاي مختلفي را بايد مد نظر قرار داد از جمله آنكه ، اگر مقدار آن كم در نظر گرفته شود در اثر افت در خطوط انتقال شبكه ، كنتور و لو له هاي درو ن سا ختمان در نقاط بر داشت دچار كمبود فشار خواهيم بود . چنانچه فشار شبكه زياد در نظر گرفته شود . مصرف آب بالا رفته نشت در شبكه زياد شده تلفا ت افزايش مي يا بد . لذا با توجه به نكات فني و اقتصادي و اجتماعي ، فشار كار شبكه بايد طوري تعيين گردد كه جوابگوي نياز مصرف كنندگان بوده و از لحاظ فني و اقتصادي نيز قابل قبول باشد . بر اين اساس با توجه به وضعيت توپو گرافي و بافت ساخت و ساز ، فشار حد اقل و حد اكثر شبكه توزيع آب اين چنين توصيه مي گردد :
 الف ) حد اكثر فشار مجاز
با توجه به جنس و عمر لوله و وضعيت تو پو گرافي منطقه و كيفيت اجراي شبكه توزيع آب و لوله كشي داخل ساختمانها در ايران مطابق ضوابط سازمان برنامه و بودجه و وزارت نيرو فشار شبكه در حالت استا تيك حد اكثر 5 اتمسفر نو صيه مي گردد .
 لازم به ذكر است در صورتي كه با توجه به وضع تو پو گرافي منطقه محدوديت فوق الذكر مشكلاتي ايجاد نمايد و يا اضافه هزينه قابل ملاحظه اي داشته باشد . مي توان با تو جيه كافي در منا طقي از شبكه فشار حد اكثر تا 7 اتمسفر را مجاز دانست .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اولین ملتها به تقلید از طبیعت با استفاده از كندن زمین به صورت كانال شروع به آبرسانی نمودند. قنات یا كاریز از شیوه های بسیار قدیمی در آبرسانی است كه هنوز در ایران مورد استفاده است. چینی ها، بابلی ها، هندی ها، ایرانیان و مصریان از جمله قدیمی ترین ملت ها در زمینه استفاده از شبكه آبرسانی هستند.

امروزه جای خوشبختی است که در اکثر شهرها آب سالم غالبا به مقدار کافی و با فشار مطلوب در دسترس است. اگر چنین نباشد. علاوه بر افزایش نارضایتی عمومی سطح بهداشت و رفاه جامعه به شدت کاهش

 می یابد.

و همچنین به علت تمرکز روز افزون مردم در شهرها از یک سو و گسترش صنایع از سوی دیگر لازم

 می سازد که فن آبرسانی شهرها مانند هر فن دیگری در حال تکامل باشد. لذا آگاهی مهندس طراح یک شبکه آبرسانی شهری بر آنچه که در این زمینه در دنیا رخ می دهد بسیار لازم است.

همچنین دسترسی به آب در مناطق مختلف شهری تحت الگوهای مصرف متفاوت و با مخازن مختلف السطح تامین آب برای نیاز اضطراری آتش نشانی وضعیت شبکه های موجود آبرسانی به مناطق تحت توسعه شهری یا صنعتی از جمله مشکلاتی هستند که برای حل آنها نیاز به درک صحیح رفتار هیدرولیکی شکبه ها است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب