تصميم شبكات مياه الشرب

&إن مفهوم تصميم نظام الامداد بمياه الشرب بمعناه العام يشمل عمليات النقل والتخزين والتوزيع للمياه من نقطة المصدر المائي (بئر ، نبع ،..) إلى المستهلك . وإن كلفة مد أنابيب شبكة المياه تشكل العمود الفقري من كلفة تأمين وتوزيع مياه الشرب لمدينة ما ، وتصل التكلفة لأكثر من 80% مما يتطلب دراسة وتحديد نوعية الأنابيب المستخدمة بحيث يكون عمرها التصميمي متناسباً مع التكلفة .&

&إن الغرض من شبكات مياه الشرب تأمين المياه في المدينة لسد احتياجات الاستهلاك المختلفة وذلك تحت ضغط وغزارة مناسبين . وهناك أنواع مختلفة لشبكات مياه الشرب تبعاً لشكل الشبكة .&^

*المعلومات الأساسية والضرورية اللازمة للتصميم*:

&1 – مواصفات المصدر المائي (نبع ، نهر ، بئر ،..) من حيث الغزارة ومواصفات المياه المنقولة (فيزيائية ، كيميائية ، جرثومية ،..) .&

&2 – معلومات طبوغرافية عن المنطقة المدروسة ، والحصول على المخطط التنظيمي إن وجد ، وذلك للاستفادة في تحديد طريقة التزويد بالمياه ، والضواغط وأماكن وضع الخزانات .&

&3 – معلومات احصائية تبين عدد السكان الحقيقي المستفيدين من الشبكة ، ودراسة معدل النمو السكاني السنوي ، وتحديد متوسط استهلاك الفرد اليومي والسنوي .&

&4 – بعد جمع المعلومات الأساسية اللازمة لتصميم الشبكة ، نحدد المتطلبات الوظيفية (قيمة تدفق جيدة وأمينة ، ديمومة وعمر أطول ، سهولة في التنفيذ ، سهولة في الصيانة ، كلفة أصغرية) .&

&وإن الحديث عن شبكات مياه الشرب وتكاليفها والمتطلبات الوظيفية لها يستدعي التطرق لنماذج وأشكال شبكات الإمداد بالمياه والتي تتباين كثيراً من حيث التكلفة ونظام الاستثمار والصيانة والتنفيذ وبالتالي تأمين المتطلبات الوظيفية .&

*أنواع شبكات الشرب*:

**الشبكات المتفرعة (نظام الشجرة)**:

&تمر الأنابيب الرئيسية في وسط المدينة ويقل قطرها بالتدريج ، حيث يتفرع منها أنابيب جانبية فرعية تغذي الأحياء والشوارع المتعامدة مع الخط الرئيسي ، وهي بذلك تشبه أغصان الشجرة ، وتمتاز هذه الطريقة برخص تكاليفها وسهولة تنفيذها ، ومن أهم مساوئها انقطاع المياه عن أجزاء كبيرة من المدينة عند حصول أعطال في الشبكة أو حصول أعمال صيانة لبعض الخطوط .&

&إن استخدام وتنفيذ شبكة المياه بهذه الطريقة تسبب انخفاض الضغط والغزارة في بعض أجزاء الشبكة وعدم الاستقرار وخصوصاً عند حدوث حريق ، حيث أن اتجاه جريان الماء إلى موقع سحب المياه لإطفاء الحريق يكون من اتجاه واحد ، إضافة إلى وجود نقاط ميتة كثيرة في الشبكة تتسبب بانعدام السرعة في نهايات الخطوط المسدودة ، مما يتسبب بازدياد سماكة الترسبات والتسبب بتغير الطعم والرائحة .&

**الشبكة المغلقة (النظام الحلقي)**:

&تتشكل هذه الشبكة عند ربط الفروع النهائية لشبكة متفرعة مع بعضها البعض ، مما يتسبب بازدياد أطوال أنابيب الشبكة وازدياد كلفة تنفيذها .&

&تتميز الشبكة في هذا النظام بارتفاع كلفتها ، نظراً لازدياد أطوالها نتيجة ارتباط عناصرها مع بعضها البعض ، ونتيجة لذلك ترتفع كلفة صيانتها ويصعب تحديد مكان الرشح والتهريب نتيجة تغير اتجاه الجريان في الأنابيب .&

&إن محاسن هذا النوع من الشبكات كثيرة ومن أهمها ثبات الضغط في كامل أجزاء الشبكة وتأمين غزارة ماء أكبر عند حدوث الحرائق نظراً لجريان الماء من عدة اتجاهات ، كما أن هذا النظام يتيح لنا أعمال الصيانة أثناء حدوث أعطال في الشبكة دون قطع المياه عن أجزاء كبيرة من المدينة .&

&يمكن التمييز بين نوعين من الشبكات في النظام الحلقي تبعاً للحالة الهيدروليكية للشبكة وتبعاً لشكل المخطط التنظيمي للبلدة المدروسة .&

1 – النظام الشبكي الحلقي :

&وفي هذه الحالة تكون أقطار الأنابيب الطرفية كبيرة نسبياً ، مما يتيح لنا إمكانية ربط التوسعات في أطراف الشبكة بشكل جيد ، إضافة إلى توفير ضغط جيد ومستقر في جميع أجزاء الشبكة .&

2 – النظام الشبكي الدائري :

&وتكون فيها أقطار الأنابيب الطرفية صغيرة نسبياً عند نقاط الاتصال ، ويشبه اتجاه الجريان فيها نظام الشجرة ، وعلى الرغم من ذلك فإنها أفضل من الشبكة المتفرعة بسبب حسنات تشغيلها ، كما أن الضغط فيها أكثر انتظاماً ، وقطع الماء عن أحد  الفروع لا يسبب انقطاع المياه عن المناطق الواقعة بعد الموقع المذكور لأن المياه تصل إليها من اتجاهات أخرى ولكن بضغط أقل .&

الشكل (1) نماذج شبكات مياه الشرب (نظام الشجرة – النظام الدائري – النظام الشبكي)

*أقطار الأنابيب والضغوط*:

&تتميز الأنابيب والقطع الخاصة والفلنجات والمضخات وجميع الأجهزة الملحقة بالشبكة بأقطارها ونوع مادتها ، ويوجد أنواع متعددة من الأنابيب التي تستعمل في شبكات مياه الشرب ، كأنابيب الفونت العادي والفونت المرن والأنابيب الحديدية والفولاذية المزأبقة ، والأترنيت وأنابيب البيتون المسلح المسبق الإجهاد والأنابيب البلاستيكية بأنواعها . تستعمل أنابيب البلاستيك والرصاص مع القطع النحاسية في التمديدات الصحية الداخلية والتفريعات المنزلية .&

*أنابيب الحديد والفولاذ*:

&استعملت الأنابيب الحديدية في شبكات مياه الشرب منذ أكثر من 300 سنة ، وأثبتت صلاحيتها للاستثمار لفترات زمنية طويلة ، ومقاومتها الجيدة على الاهتراء والتآكل فيما لو تم تنفيذها بشكل جيد ، ففي الظروف العادية يمكن أن تعيش هذه الأنابيب لأكثر من 100 عام ضمن التربة دون أن يظهر عليها أي تخريب . ومن ميزات هذه الأنابيب مقاومتها على الانحناء والتشقق عند تعرضها للصدمات وهذا ما يزيد في سماكتها وبالتالي في وزنها وبالتالي يتسبب في صعوبة تركيبها ونقلها وكلفتها .&

&تتم حماية الأنابيب الحديدية من الداخل بطلائها بطبقة من الايبوكسي بسماكة (1 - 3) مم حسب قطر الأنبوب الداخلي ، أما حماية الأنبوب من الخارج فتتم بلفها بالصوف الزجاجي المشبع بالزفت أو الخيش المشبع بالزفت بعد دهنها بطبقة أولية من الزفت ، ولا يهمل استكمال هذه الحماية لنهايات الأنابيب وأماكن وصلها بعد إنهاء عمليات الوصل ، وقد يستعاض عن الليف الزجاجي بالخيش في بلادنا نظراً لرخص تكاليفه ، أما الشريط البلاستيكي اللاصق فلا ينصح باستعماله لعزل الأنابيب الرئيسية والفرعية التي توضع ضمن التربة وإنما يستعمل للأقطار الصغيرة التي تستعمل في التمديدات الداخلية للأبنية والتي توضع ضمن الجدران أو الأرضيات والتي تتعرض للرطوبة والتآكل .&

&أما الأنابيب الفولاذية فيتم تصنيعها من الفولاذ الحلو القابل للحام ، ويتم تصنيعها بطريقتين :&

&إما بتشكيل صفائح فولاذية بالشكل اللازم آلياً ثم لحامها بالقوس الكهربائي ، أو بطريقة التشكيل الساخن (المسحوب) دون لحام ، أما طريقة العزل فتتم بشكل مشابه للأنابيب الحديدية . يتم صنع هذه الأنابيب بأطوال من (6 - 7) م وبأقطار مختلفة حيث تتغير السماكات بين (3 - 8) مم حسب قطر الأنبوب والغاية المرادة منه للأنابيب المسحوبة والملحومة ويمكن زيادة السماكات حسب الطلب .&

&إن الأنابيب الفولاذية تصنع عادة بسماكة أقل من الأنابيب الحديدية ، وتكون قادرة على تحمل الضغط والإجهادات الداخلية والخارجية بشكل أكبر من الأنابيب الحديدية ، كما أنها تقاوم التربة والظروف الجوية بشكل أكبر وبالتالي فمقاومتها على التآكل كبيرة جداً فيما لو تم عزلها بشكل جيد .&

&الأنابيب حتى الأقطار 150 مم يتم وصلها بواسطة الأكر ، وتكون نهايات هذه الأنابيب مسننة ، أما الأقطار الأكبر حتى 600 مم فيتم وصلها بواسطة الفلنجات أو اللحام ، كما يتم تصنيع وصلات خاصة للأنابيب التي تزيد أقطارها عن 600 مم .&