تنفيذ شبكات الصرف الصحي (شبكات المجاري والأمطار وملحقاتهما)

هل تبحث عن دليل مفصل لتنفيذ شبكات الصرف الصحي وملحقاتها؟

شبكة الصرف الصحي (Sewer Network) عبارة عن مجموعة منسقة من المجاري التي تقوم بتصريف وجمع النفايات من المراكز السكانية إلى مرافق المعالجة.  تتكون شبكات الصرف الصحي من شبكات خطوط الأنابيب التي تستنزف الشوارع والمباني وأنابيب الصرف الصحي وخطوط الضغط. ترتبط خطوط شبكة الصرف الصحي التي تعمل داخل المباني الفردية بشبكة تلك المجموعة أو مجموعة المباني من خلال منافذ الصرف الخاصة.

نظرًا لأن أنظمة الصرف الصحي قد تم تطويرها على مدار القرنين الماضيين، فقد تم إنشاؤها بالضرورة في المساحات بين المباني التي تخدمها. من الواضح أن أكبر الطرق وأكثرها وصولاً كانت شبكة الطرق السريعة التي تطورت خلال نفس الفترة الزمنية التي تطورت فيها المجتمعات التي تخدمها. ونتيجة لذلك، تميل الطرق الأقدم والتي غالبًا ما تكون مشبوهة هيكليًا إلى أن يكون لها أقدم شبكات الصرف الصحي وأكثرها تعقيداً من الناحية الهيكلية تعمل تحتها.

من المحتمل أيضًا أن تكون الطرق الاستراتيجية التي تمر مباشرة من خلال المدينة هي نقطة التجميع الأكثر ملاءمة للمجاري المحلية، وبالتالي غالبًا ما تحمل المجاري الرئيسية أو المجاري المعترضة تحتها. وبالتالي هناك مقارنة مباشرة بين انقطاع شبكة الصرف الصحي وانقطاع شبكة الطرق السريعة بعد انهيار شبكة الصرف الصحي الرئيسية.

أشكال شبكة الصرف الصحي (Shapes of Sewers)

شبكة الصرف الصحي (المجاري) بشكل عام هي أنابيب دائرية موضوعة تحت مستوى سطح الأرض، تنحدر باستمرار نحو المصب ومصممة للتدفق تحت الجاذبية.

1. المجاري الدائرية (Circular Sewer)،
2. المجاري غير الدائرية.

تقسم المجاري غير الدائرية الى ما يلي:

المجاري الدائرية:

الفوائد:

1. الحد الأدنى من فرص الترسب داخل الأنابيب.
2. سهلة البناء والنقل والتعامل.
3. لا زوايا.
4. مستقرة في وضع، ومفيدة لشبكات الصرف الصحي المنفصلة.

السلبيات:

غير مفيدة في نظام الدمج لأنه لا يمكن الحفاظ على سرعة التنظيف الذاتي في ظروف DWF.

المجاري الغير دائرية:

1. تتكون من مجاري مفتوحة ومغلقة غير دائرية.
2. يتم استخدام المجاري المفتوحة بشكل عام لتصريف مياه الامطار والعواصف، وتتحدد بمواد (التربة الإسمنتية والطين والطابوق والحَجر) لحماية سطح الصرف من التآكل ودخول الماء.
3. النوع المغلق يستخدم عادة لمياه الصرف الصحي.

أنواع شبكات الصرف الصحي (Types of Sewer Materials)

1. مجاري أسمنت الأسبستوس (Asbestos Cement Sewer)

• ناعم (Smooth).
• خفيفة الوزن (Lightweight).
• يمكن قطعها وتركيبها وحفرها بسهولة.
• ذات ديمومة ضد تآكل التربة.

2. مجاري الطابوق (Brick Sewer)

• قابل للتطبيق في المجاري كبيرة الحجم.
• يمكن أن يحدث التشوه والتسرب.
• مطلوب الكثير من العمل الشاق.
• اللبخ ضروري.

3. مجاري خرسانة اسمنتية (Cement Concrete Sewer)

• مقاومة للحمل الثقيل والتآكل والضغط العالي.
• ثقيل جداً وصعب النقل.

4. مجاري الحديد الزهر (Cast Iron (CI) Sewers)

• قوة عالية ومتانة.
• قابل للتطبيق في الضغط العالي.
• يمكن أن تصمد أمام الحمل الخارجي الثقيل.
• لا يوجد تأثير سلبي على تغير درجة الحرارة.

5. مجاري الستيل (Steel Sewers)

• منيعة (Impervious).
• مضيئة (Light).
• مقاومة للضغط العالي.
• مرنة (Flexible).
• مناسبة لعبور الأنهار ومسار السكة الحديدية.

6. المجاري البلاستيكية (Plastic Sewers)

• خفيفة الوزن (Light weight).
• ناعمة (Smooth).
• مرنة (Flexible).
• مقاومة للتآكل.
• تمدد حراري عالي.

7. مجاري خشبية (Wooden Sewers)

• أقرب طريق للتخلص من مياه المجاري.
• مكلفة وصعبة للبناء.

8. المجاري الفخارية (Stoneware Sewers)

• مقاومة عالية لتآكل الكبريتيد.
• مقاومة للتآكل.
• قوة ضغط عالية.
• رخيصة ومتاحة بسهولة.
• ضعيفة في السحب.
• هشة (Brittle).
• ثقيلة جداً وضخمة.

تنفيذ شبكات الصرف الصحي (Construction of Sewer Network)

هناك بعض الظروف التي يمكن مواجهتها أثناء بناء نظام أنابيب الصرف الصحي. النظر في التنفيذ في هذه الظروف، كما هو موضح في الشكل أدناه هو مهم، حيث لا تقع مجاري الصرف الصحي التي تعبر الممر المائي في حالات البناء القياسية وتحتاج إلى حسابها على وجه التحديد.

فيما يلي أهم الأمور الواجب اتباعها لتنفيذ شبكات الصرف الصحي | من الحفر إلى التغطيات بالصور الحية:

1. تنفيذ شبكات الانحدار (Alignment and gradient of sewer)

يتم وضع المجاري في المحاذاة والتدرج الصحيح بمساعدة قضبان الشحذ (boning rods) أو الرافعات الميكانيكية.

2. أعمال الحفر والثقب وسحب المياه من الخنادق

• يتم الحفر حتى الحد الأدنى لعمق 0.9 متر والعرض 0.6 متر.
• عندما يزيد العمق حتى 1.5 م إلى 2 م، عندها يجب عمل أخشاب الخنادق لمنع انهيار التربة.
• عندما يتم الحفر تحت مستوى المياه الجوفية، فإن عملية سحب الماء تتم إما يدوياً أو بمساعدة مضخة.

3. مد الأنابيب والاتصال قيما بينها (Laying and joining of pipe)

• قبل وضع المجاري يجب فحص تدرج القاع.
• يتم وضع الأنابيب بحيث تكون أوجه نهاية المآخذ في التدرج العلوي والاتصال يتم بشكل صحيح.

4. فحص شبكة الصرف الصحي (Testing of Sewer)

يتم اختبار المجاري للمياه في المفاصل. الاختبارات من نوعين:

• اختبار الماء (Water test): يتم تخزين المياه لمدة 30 دقيقة ثم يتم قياس مستوى الماء. لا ينبغي أن يكون فقدان الماء أكثر من 2 لتر لكل سم من قطر الأنبوب لكل كيلومتر طول.
• اختبار الهواء (Air test): من جهة واحدة، يتم إعطاء ضغط هواء ل 100 مم من الماء بواسطة مضخة يدوية. إذا تم الحفاظ على ضغط عند 75 مم من الماء، يقال إن المفصل محكم الهواء.

5. الردم (Backfilling)

• يتم ردم الخنادق مباشرةً بعد الاختبار.
• تتم عملية الردم في كل طبقة 15 سم مع الرش بالماء 60 سم فوق التاج وتبقى لمدة أسبوع واحد.

شاهد أيضاً: ما هي أنواع التربة وتصنيفاتها الهندسية؟ دليل مهم لكل المهندسين

تنفيذ ملحقات شبكة الصرف الصحي (Sewer Appurtenances)

أهمية ملحقات الصرف الصحي:

• التشغيل الفعال للنظام.
• لصيانة النظام.
• للمراقبة المنتظمة للنظام.
• أثناء تغيير المحاذاة، التدرج وحجم شبكات الصرف الصحي.

فيما يلي خطوات تنفيذ الملحقات المختلفة للمجاري:

1. المنهول (Manhole)

• يساعد في فحص وتنظيف وصيانة المجاري.
• يتم توفيرها عند كل انحناء أو تقاطع أو تغيير في التدرج أو تغيير قطر المجاري.
• وضع المجاري في طول مناسب.
• تحقيق تهوية المجاري.

تصنيف المناهل (classification of Manhole):

أولاً: المناهل الضحلة (Shallow manhole):

• العمق 0.7 إلى 0.9 م.
• تُشيد في بداية المجاري الفرعية أو في مكان لا يخضع لظروف حركة المرور الكثيفة.
• مزودة بغطاء خفيف في الأعلى.

ثانياً: المناهل الاعتيادية (Normal manhole):

• بعمق1.5 م وأبعاد 1.0م × 1.0م مربع أو مستطيل 1.2م × 0.9م.
• مزودة بغطاء ثقيل في قمتها لدعم الحمولة المرورية المتوقعة.

تنفيذ المنهول (Construction of Manhole):

الغطاء العلوي والإطار (Top cover and frame):

عمق الإطار 20-25 سم وعرضه 10 سم. يجب أن يكون الغطاء (clear cover) للفتحة 50 سم على الأقل. الغطاء العلوي بأوزان إطار 90-270 كجم.

فتحة الوصول (Access Shaft):

ويسمى الجزء العلوي من غرفة التفتيش عمود الوصول الذي يوفر الوصول إلى غرفة العمل. حجمه 0.6 متر × 0.75 متر مستطيل وقطر 0.6 إلى 0.75 متر لفتحة دائرية.

غرفة العمل (Working Chamber):

هو الجزء السفلي من غرفة التفتيش، والذي يوفر مساحة عمل ويجب أن يكون بحد أدنى 0.9 م × 1.2 م لقطر مستطيل، و 1.2م لفتحة دائرية.

الجزء السفلي أو المقعد (Bottom or Invert or Benching):

يتكون الجزء السفلي من غرفة التفتيش من طبقة خرسانية بسمك 150-300 مم ومنحدر علوي 1: 6 باتجاه المركز ويسمى المقعد الذي قد يكون نصف دائري أو على شكل حرف U.

الخطوات أو السلم (Steps or Ladder):

هي خطوات فولاذية مقدمة لجميع غرف التفتيش العميقة ومصنوعة من بعضها وتفصل عموديًا 30 سم لأعلى ولأسفل.

2. منهول الهبوط (Drop manhole)

يلزم وجود منهول الهبوط في نفس خط الصرف الصحي في الأرض المنحدرة، عندما يكون الهبوط أكثر من 0.6 مترًا للتحكم في التدرج ولتحقيق السرعة القصوى، أي السرعة غير المتطايرة (non-scouring velocity).

الغرض الرئيسي من فتحة المجرى في الهبوط هو تجنب رش مياه الصرف الصحي على الرجل الذي يعمل في غرفة التفتيش وكذلك من أجل سقوط سلس لمياه الصرف الصحي.

3. أباجورة (Lampholes)

• عبارة عن فتحة مبنية في المجاري للسماح بإدخال المصباح في المجاري لغرض فحص المجاري والكشف عن وجود أي عائق في خط المجاري.
• يتم توصيله بخط الصرف الصحي من خلال تقاطع بشكل حرف T.
• تتكون من عمود رأسي بقطر 20-30 سم متصل بالصرف الصحي وفتحة علوية مغطاة بغطاء CI أو RCC.

4. فتحات الشارع (Street inlets)

• مداخل الشارع هي الأجهزة أو الفتحات في الشارع التي تم بناؤها لاعتراض مياه الامطار وغسل السطح على طول الشارع ونقلها إلى المجاري.
• يوصى بمسافة قصوى تبلغ 30 م بين المداخل، والتي تعتمد على سطح الطريق وحجم ونوع المدخل وهطول الأمطار.

أنواع فتحات الشارع (Types of street inlets):

أ- مداخل الرصيف (Curb inlets):
وهي عبارة عن فتحة رأسية في حواجز الطرق تتدفق من خلالها مياه العواصف إلى مصارف مياه الأمطار. هذه هي المفضلة حيث يتوقع حركة المرور الكثيفة.

ب- مداخل السطح (Gutter Inlets):
هذه هي فتحات أفقية في السطح مغطاة بواحدة أو أكثر من الشبكات التي يتم من خلالها إدخال مياه الامطار.

ج- مداخل مختلطة (Combined Inlets):
في هذا، يتم توفير كل من مدخل الرصيف والسطح ليعمل كوحدة واحدة. يتم وضع مدخل السطح عادة أمام مداخل الرصيف.

5. أحواض التجميع (Catch basins)

• يتم توفير أحواض التجميع لمنع دخول المواد الكبيرة الموجود في مياه الامطار إلى داخل المجاري.
• يبلغ عمقها من 600 إلى 750 mm وقد تكون مربعة أو مستطيلة بأبعاد 600-900 mm.

• بعد دخول الماء، يستقر الرمل والحجر وغيرها في الحفرة ويدخل الماء فقط إلى أنبوب الخروج.
• يتم تثبيت أنبوب الخروج بحوالي 60 سم فوق قاعدة المنهول لمنع خروج الرائحة.

6. جهاز الغسل (Flushing Device)

نضام يحمل الماء ثم يلقي به في المجاري من أجل التنظيف. هناك طريقتان للتنظيف: –

1. عملية التنظيف اليدوي.
2. خزانات التنظيف الأوتوماتيكية.

• هناك تنفيذ تلقائي لغسل الانابيب على فترات منتظمة.
• دخول الماء منتظم بحيث يملأ الخزان حتى نقطة التصريف في فترة تساوي نقطة التنظيف.
• أنبوب فيضان لتصريف المياه في حالة فشل الخزان في التفريغ.

7. مصائد الرمل والشحوم والزيت (Sand, Grease and oil traps)

غرف المصيدة التي يتم إنشاؤها في نظام الصرف الصحي لاستبعاد الشحوم والزيت من مياه الصرف الصحي قبل دخوله إلى خط الصرف الصحي. تقع هذه المصائد بالقرب من المصادر التي تساهم في الشحوم والزيت في المجاري.

فيما يلي أسباب استبعاد الشحوم والزيوت من مياه الصرف الصحي:

• تلتصق بجوانب المجاري وبالتالي تقلل قدرة المجاري.
• إمكانية الانفجار في المجاري.
• يجعل المعالجة أمراً معقدًا.
• المواد العالقة التي كان من الممكن نقلها ستلتصق أيضًا بجانب المجاري.

إذا كان هناك رغبة أيضاً في استبعاد الرمال من مياه الصرف الصحي، يجب الاحتفاظ بمساحة ميتة في قاع الحجرة حتى يتم إيداع الرمال.

8. السيفون المعكوس (Inverted Siphon)

في المناطق التي لديها المزيد من المنخفضات في الأرض، يمكن صنع خط الصرف الصحي فوق الأرض مدعومًا بأرصفة، ولكن عندما يتم عبور المجاري عبر الطرق، والقنوات.. الخ، التي تقع في المستوى الأدنى من المجاري، يتم ضغطها أسفلها وتسمى المجاري المضغوطة أو السيفون المعكوس.

يتدفق السيفون الحقيقي بالكامل مع خط التدفق فوق HGL وبالتالي يتدفق تحت ضغط أقل من الضغط الجوي ولكن السيفون المقلوب يتدفق بالكامل مع خط التدفق أسفل HGL ويتدفق تحت ضغط أكبر.

9. مخرج المجاري (Sewer Outlet)

• يمكن تصريف مياه الأمطار والمياه المعالجة في المسطحات المائية الصغيرة أو الكبيرة.
• تشبه منافذ المجاري الصغيرة المجاري المائية، التي تتكون من جدار رأس خرساني بسيط ومئزر لمنع التآكل.
• عادة ما يتم تمديد المجاري التي تصرف في مسطحات مائية أكبر خارج الخزين إلى مياه عميقة إلى حد ما حيث يساعد التشتت والانتشار في خلط مياه الصرف الصحي مع المياه المحيطة.

10. عمود التهوية (Ventilating Shaft)

• أثناء تحلل المواد العضوية داخل المجاري، يتم إنتاج الغازات الكريهة وتسبب الضرر للصحة البشرية وتقليل عمر المجاري عن طريق تآكل المجاري.
• الغازات المنتجة متفجرة وسامة وقد تتسبب في انفجار وحوادث لصاحب الصيانة.
• وبالتالي للمساعدة في التدفق الحر لمياه الصرف الصحي مع ضغط الإغاثة يتم توفير التهوية لخطوط الصرف الصحي.