البيانات الأساسية اللازمة لتصميم شبكات مياه الشرب

مقدمـة

تعتبر البيانات الأساسية، والتى يتم الحصول عليها عن طريق الدراسات المبدئية، هى مدخلات لعملية تصميم ناجحة، تحقق الهدف المصممة من أجله الشبكة. ولما كانت شبكات توزيع المياه تنشأ لخدمة مجتمع فى فترة تصميمية لا تقل فى أغلب الأحيان عن عشرة إلى خمسة عشر عاماً، فإنه لا يكتفى بالحصول على البيانات الأساسية للوقت الحاضر فقط، ولكن يلزم التنبؤ بالبيانات المستقبلية وذلك بدراسة النمط السابق لنمو هذه البيانات.

وعلى هذا فإن البدء فى تصميم شبكة مياه لمدينة أو منطقة معينة يتطلب تقدير كمية المياه اللازمة حالياً، ومستقبلياً وهذا يستوجب القيام بالدراسات المبدئية الآتية:

- التنبؤ بعدد السكان.

- حساب معدلات الاستهلاك المختلفة.

- تقدير الزيادة فى معدلات الاستهلاك المستقبلية.

- حساب التصرفات التصميمية.

- عمل الدراسات الميدانية.

التنبؤ بعدد السـكان

لما كان خط المواسير الذى يستخدم فى نقل المياه الحالية والمستقبلية ذا عمر افتراضى يتراوح بين 30 و 50 سنة فإنه يجب تقدير عدد السكان طوال المدة التى يخدم فيها الخط بدقة كافية، حتى لاتسبب زيادة التقدير حدوث زيادة فى أقطار المواسير، وبالتالى زيادة تكاليف الخط، وحتى لا يسبب نقص التقدير حدوث قصور فى خدمة الإمداد بالمياه اللازمة.

والطرق المستخدمة فى التنبؤ بعدد السكان هى:

1. الطريقة الحسابية (Arithmetic Increase).

2. الطريقة الهندسية (Geometric Increase).

3. طريقة الزيادة بالمعدل المتناقص (Decreasing Rate of Increase).

4. طريقة افتراض الكثافات السكانية.

5. الطريقة البيانية التقريبية.

6. طريقة المقارنة البيانية.

وسوف يتم التركيز هنا على الطريقة الحسابية الهندسية وطريقة الكثافات حيث أنها أكثر الطرق استخداما وتناسبا مع منحنى النمو السكانى للمجتمعات المصرية.

الطريقة الحسابية

وتطبق فيها المعادلة الآتية:

Pn = Po + Ka (tn – t_l) (1-1)

الطريقة الهندسـية

وتطبق فيها المعادلة الآتية:

ln P_n = ln P_o + Kg (t_n – t_l) (1-2)

حيث أن:

P_n:التعداد الذى يخدمه المشروع فى سنة الهدف

P_o : أخر تعداد للمنطقة ويؤخذ حسب بيان التعبئة والأحصاء

K_a : معدل الزيادة السنوية للسكان (معدل ثابت)

K_g : معدل الزيادة السنوية للسكان فى الطريقة الهندسية ( متزايد)

t_n-t₁:الفترة الزمنية التى يخدم فيها المشروع

ln : اللوغاريتم الطبيعى للأساس 2.7

طريقة الكثافات السكانية

وتتوقف هذه الطريقة على تخطيط المدينة أو المنطقة والجدول (1-1) يعطى الكثافات التى حددها الكود المصرى لتصميم الشبكات.

جدول رقم (1-1) : الكثافات السكانية التى تستخدم عند حساب عدد السكان المتوقع فى تخطيط المدينة أو المنطقة

الكثافة السكانية (فرد/هكتار)	نوعية المسكن
10	فيلات درجة أولى
30-60	فيلات درجة ثانية
100-250	عمارات سكنية صغيرة
240-700	عمارات سكنية متوسطة
700-1200	عمارات سكنية كبيرة
50-75	مناطق تجارية
20-30	مناطق صناعية

حساب معدلات الاستهلاك المختلفة

يمكن تقسيم أنواع الاستهلاكات إلى مايلى:

- استهلاك منزلى.

- استهلاك غير منزلى، ويشمل كل من الاستهلاك التجارى والصناعى والاستهلاك العام.

أ ) الاستهلاك المنزلى

وهو يشمل كل ما يخص استهلاك المياه داخل المنزل من نظافة وشرب وإعداد طعام ..إلخ.

ب ) الاستهلاك غير المنزلى

ويشمل جميع عناصر الاستهلاك غير المنزلى من مدارس، مستشفيات، فنادق، مساجد ومكاتب ..إلخ، والجدول رقم (1-2) يوضح معدل الاستخدام النمطى غير المنزلى، ويعبر عن معدل الاستهلاك الكلى اليومى للمياه باللتر/فرد/يوم، ويختلف هذا المعدل باختلاف فصول السنة وكذلك أشهر السنة وأيضا فى خلال الساعة من اليوم، ولمواجهة هذه التغيرات فى معدلات الاستهلاك أمكن تعريف معدلات الاستهلاك المختلفة، واستنتاج متوسط الاستهلاك اليومى على مدار العام، كمقياس لبقية معدلات الاستهلاك، وفيمايلى تعريفات لمعدلات الاستهلاك المختلفة:

§ متوسط الاستهلاك اليومى على مدار العام (Average Of Annual Daily Consumption)، ويحسب بقسمة جملة الاستهلاك للمياه خلال العام على عدد أيام السنة.

§ أقصى استهلاك شهرى (Maximum Monthly Consumption)، يعين الشهر الذى يقع فيه مجموع أكبر استهلاك، ويؤخذ متوسط الاستهلاك اليومى خلال هذا الشهر، فيكون هو أقصى استهلاك شهرى، ويمكن تقديره بحوالى (1.25 – 1.50) من متوسط الاستهلاك اليومى على مدار العام ويؤخذ (1.40).

§ أقصى استهلاك يومى (Maximum Daily Consumption)، يعين الشهر الذى يحدث فيه أكبر استهلاك خلال السنة، ثم يعين اليوم الذى يحدث فيه أكبر استهلاك فيكون هذا الاستهلاك هو أقصى استهلاك يومى، ويمكن تقديره بحوالى (1.60-1.80) من متوسط الاستهلاك اليومى على مدار العام.

§ أقصى استهلاك فى الساعة (Maximum Hourly consumption)، يعين اليوم الذى يحدث فيه أكبر استهلاك خلال السنة والذى يعطى أقصى استهلاك يومى، ثم يُرسم منحنى الاستهلاك خلال ساعات هذا اليوم ومنه يحدد أقصى استهلاك فى الساعة ويمكن تقديره بحوالى 2.50 من متوسط الاستهلاك اليومى على مدار العام.

§ وترجع أهمية دراسة معدلات الاستهلاك فى تعيين التصرفات المختلفة للإمداد بالمياه، حيث يستخدم (أقصى استهلاك شهرى) فى تصميم أعمال التنقية، (وأقصى استهلاك يومى) فى تصميم الخطوط الرئيسية والخطوط الفرعية وأعمال التخزين للشبكة، ويستخدم (أقصى استهلاك ساعة) فى تصميم خطوط التوزيع فى الشبكة، وكذلك فى تصميم وصلات الخدمة فى البيوت.

والشكلان رقما (1-1)، (1-2) يوضحان العلاقة بين معدلات الاستهلاك.

جدول رقم (1-2): معدل الاستهلاك النمطى غير المنزلى فى القرى

الفئـة	الاستخدام النمطى (لتر/يوم)
المدارس	15-30 لكل تلميذ
المستشفيات (بها مغاسل)	220-300 لكل سرير
الفنـادق	80 – 120 للشخص
المقاهـى	65 – 90 للكرسى
المسـاجد	25 – 40 للزائر
السينما والمسرح	10 – 15 لكل كرسى
المكاتب	25 –40 لكل شخص
محطات الأتوبيس والسكة الحديد	15 –20 لكل شخص
معامل منتجات الألبان	2 – 5 لكل لتر لبن
المجـازر	10 – 50 لكل حيوان
الثروة الحيوانية:
الماشـية	25 – 35 للرأس
الخيول والحمير	20 – 25 للرأس
الأغنــام	15 – 25 للرأس
الدواجـن	15-25 لكل 100 دجاجه

تقدير الزيادة فى معدلات الاستهلاك مستقبلاً

للحصول على معدلات الاستهلاك فى المستقبل تطبق المعادلات الآتية:

وتطبق المعادلة الأولى فى حالة وجود عدادات قياس استهلاك المياه، وتطبق المعادل الثانية فى حالة عدم وجودها.

أما فى حالة معرفة النسبة المئوية لمعدل الزيادة السكانية فيمكن تطبيق المعادلة الآتية:

Percent Increase = {(1+r)ⁿ –1 x 100

حيث:

r : معدل الزيادة فى الاستهلاك سنويا وتؤخذ 1/10 من النسبة المئوية لمعدل الزيادة السنوية للسكان.

n : زمن المشروع (عدد السنين التى يخدم فيها المشروع).

وطبقا للدراسات التى تمت لمدن القاهرة، الإسكندرية، وبورسعيد وبعض محافظات الوجه القبلى والبحرى والمدن الجديدة (مثل العبور – 6 أكتوبر) تم تحديد متوسط الاستهلاك اليومى لمختلف مناطق الجمهورية من حيث كونها مدن أو عواصم محافظات أو مراكز أو ريف، ومتوسط الاستهلاك اليومى يمثل الاستهلاك المنزلى بالإضافة إلى الاستهلاك للأغراض العامة والصناعات الصغيرة، أما بالنسـبة

للفواقد فى الشـبكات فهى تتراوح بين 20-40 لتر/فرد/يوم، وهذه الكمية داخلة ضمن متوسط الاستهلاك اليومى، ويراعى خصم كمية الفاقد عند حساب معدلات الاستهلاك الأخرى.

والجدول رقم (1-3) يعطى متوسط الاستهلاك اليومى وكذلك كمية الفاقد خلال الشبكة.

جدول رقم (1-3): متوسط الاستهلاك اليومى وكمية الفاقد خلال الشبكة

حالة الاستخدام	متوسط الاستهلاك اليومى لتر/فرد/يوم	كمية الفاقد لتر/فرد/يوم	متوسط الاستهلاك الكلى لتر/فرد/يوم
عواصم المحافظات (المدن)	180	20-40	200-220
المراكز	150	15-30	165-180
القرى حتى 50000 نسمة	125	10-25	135-150
المدن الجديدة	280	صفر- 20	280-300

والمثال التالى يوضح كيفية حساب معدلات الاستهلاك لمدينة جديدة.

مثال

متوسط الاستهلاك اليومى للمدينة الجديدة (من جدول رقم 1-3).

= 280 – 300 لتر/فرد/يوم

= 280 + (صفر-20) لتر/فرد/يوم

كمية الفاقد خلال الشبكة = 20 لتر/فرد/يوم.

أقصى استهلاك شهرى = 1.40 × 280 + 20=412 لتر/فرد/يوم

أقصى استهلاك يومى = 1.80 × 280 + 20 = 524 لتر/فرد/يوم

أقصى استهلاك ساعة = 2.5 × 280 + 20 = 720 لتر/فرد/يوم

أما بالنسبة للاستهلاك الصناعى، ومن واقع الدراسات التى تمت لمدن القاهرة، الإسكندرية، وبورسعيد وبعض المحافظات تم تحديد قيم الاستهلاك الصناعى كما هو موضح بالجدول رقم (1-4).

جدول رقم (1-4) : قيم الاستهلاك الصناعى (لتر/هكتار/ثانية)

حالة الاسـتخدام	الاستهلاك الصناعى (لتر/هكتار/ثانية)
عواصم المحافظات (المدن)	2
المراكـز	2
القرى حتى 50000 نسمة	2
المدن الجديدة	3

والجدول رقم (1-5) يوضح متوسط الاستهلاك اليومى فى حالة الفنادق – المبانى العامة – المبانى الحكومية – والمدارس والمستشفيات، أما بالنسبة لتصرفات الحريق فتؤخذ طبقا للجدول رقم (1-6).

جدول رقم (1-5) : متوسط الاستهلاك اليومى للمبانى العامة (المستشفيات – الفنادق – المدارس)

حالة الاسـتخدام	متوسط الاستهلاك (لتر/فرد/يوم)
مبانى عامة – مكاتب – مدارس	50 – 150
مستشفيـات	500 – 1000 لتر/سرير/يوم
فنـــادق	180- 500 لتر/سرير/يوم

جدول رقم (1-6) : تصـرفات الحريــق

عدد السكان (فرد)	تصرف الحريق (لتر/ث)
حتى 10.000	20
25.000	25
50.000	30
100.000	40
أكثر من 200.000	50

حساب التصرفات التصميمية

تحسب التصرفات التصميمية (Q-design) للخطوط حسب نوع التخطيط المتبع فى الشبكة، من حيث كونه تخطيط شجرى أو دائرى أو شبكى، وسيتم مناقشة ذلك بالتفصيل فى الفصل الثانى.

عمل الدراسات الميدانيـة

تعتبر الدراسات الميدانية هى الأساس فى بدء عملية التصميم بالإضافة إلى البيانات التصميمية وتشمل الدراسات عمل الآتى:

§ عمل خرائط تفصيلية موقع عليها جميع المنشآت والطرق.

§ عمل خرائط كنتورية لتحديد المناطق المنخفضة والمرتفعة فى منطقة الدراسة.

§ توقيع المصدر الرئيسى للشبكة وكذلك مواقع الخزانات.

§ عمل جسات على المسار لتصميم الأساسات.

§ تحديد أماكن العدايات سواء للسكة الحديد أو الطرق أو المجارى المائية وخلافه.

الأقسام دروس

أخر المواضيع من قسم : دروس

تعليقات

ليست هناك تعليقات

إرسال تعليق