بخشی از مقاله
چکیده
اهمیت و نقش زیرساختهاي زیرسطحی در مناطق شهري غیرقابل اغماض بوده و این شریانهايحیاتیِزندگیِ امروز نیازمند نگهداري و بهسازي جهت عملکرد بهینه میباشند. میتوان گفت این شبکه هاي زیرزمینی عموما از ابعاد مختلف مورد کمتوجهی واقع میشوند که از دلایل اصلی آن شاید بتوان به غیرقابل رویت بودن آنها اشاره کرد. در سیستمهاي جمع آوري فاضلاب، بروز خرابی و عیب در فاضلابروها و همچنین فروریزشهاي مخاطرهآمیز از چالشهایی است که بهرهبرداران شبکه هاي فاضلاب با آن مواجهند. سهم زیادي از ریسک چنین وقایعی به دلیل ضعف در نگهداري و بهرهبرداري و عدم آشنایی با روشهاي علاجبخشی مشکلات در سطوح مختلف در شبکه هاي فاضلاب میباشد. از طرف دیگر با رشد و توسعه شهرها، ترافیک شدید و وجود ساختمانهاي ویژه و تأسیسات مهم در آنها، تقاضاي متولیان سروسیهاي شهري(شبکه هاي فاضلاب، آب، برق، گاز، ارتباطات) براي روشهاي بهسازي علیالخصوص روشهاي بدون نیاز به حفر ترانشه، افزایش یافته و باعث رشد و گسترش تکنیکهاي بهسازي شبکه هاي فاضلاب شدهاست. با این حال آشنایی کافی با این روشهاي گسترده و روز افزون در کشور وجود ندارد. در این تحقیق روشهاي نوین بهسازي شبکه ها در قالب سه گروه تعمیر، نوسازي و جایگزینی بررسی و سازماندهی شده و بیش از 35 روش متداول در این زمینه شناسایی شده است که چگونگی ارزیابی و طبقه بندي روشهاي بهسازي مورد بررسی قرار خواهند گرفت. آشنایی با گستره این روشها و انتخاب متناسب با نیاز آنها جهت علاجبخشی معایب و مشکلات موجود در شبکه هاي فاضلاب ضروري بوده و با توجه به متعدد بودن این روشها می باید از الگوریتمهاي تصمیمگیري مناسب جهت انتخاب این روشها
استفاده کرد که این روشها نیز مورد معرفی و بررسی قرار خواهند گرفت. البته استفاده از آنها در کشور بیسابقه یا کمسابقه میباشد و بررسی و تشریح این الگوریتم ها می تواند دریچه هاي جدیدي فراروي صنعت آب و فاضلاب بگشاید.
واژه هاي کلیدي: بهسازي فاضلابروها، تعمیر، نوسازي و جایگزینی فاضلابروها، روشهاي بدون نیاز به حفرترانشه
مقدمه
یکی از عوامل موثر بر سلامت عمومی جامعه، تامین و توزیع آب سالم می باشد که متعاقبـا منجـر بـه تولیـد فاضـلاب خواهد شد. عدم جمع آوري و تصفیه مناسب فاضلاب، سلامت و بهداشت عمومی را در معرض تهدید جدي قرار خواهد داد. با توجه به میزان برخورداري بسیار پایین کشور از شبکه هاي فاضلاب شهري در مقایسه با آمار جهانی (شکل (1 و در نتیجه تقاضاي بالاي براي احداث شبکه فاضلاب شهري در پاسخ به این نیاز، در کشور حجم بالایی از فاضلابروها در دست مطالعه و اجرا می باشد. شبکه عظیم فاضلاب در حال اجراي شهر تهران بـا متـراژ لولـه گـذاري بـالغ بـر 9000 کیلومترو شبکه فاضلاب اجرا شده شهر اصفهان با متراژ لوله گذاري بیش از 3000 کیلومتر مصادیقی از این شبکه هـا می باشند.
١ کارشناس شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس (shoghli@mahabghodss.com) و تلفن: 23965016
٢ مدیر بخش شبکه فاضلاب و آبهاي سطحی شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس((ahmadi@mahabghodss.comو تلفن:23965014٣ استاد دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت ایران (a_afshar@iust.ac.ir)
دومین همایش ملی آب و فاضلاب (با رویکرد بهره برداري)
تهران، ۶۱‐۷۱ مهرماه ۷۸۳۱
شکل(: (1 درصد برخورداري از آب و فاضلاب شهري در جهان (سال 2000 میلادي)
با رویکرد مدیریت چرخه زندگی شبکه هاي فاضلاب مطابق شکل 2 می توان گفت سه مرحله ایجاد تقاضا، طراحی و در نهایت ساخت و اجراي سیستم هاي جمع آوري فاضلاب نخستین مراحل مـوثر بـر عمـر مفیـد سـرویس دهـی شبکه میباشند، بدین معنا که پاسخ به موقع به تقاضاي ایجـاد شـده،طراحی منطبـق برنیـاز و اجـراي اصـولی و بـا کیفیـت شبکه هاي فاضلاب بر عمر سرویس دهی شبکه موثر می باشند.
جایگزینی
نوسازي
عمر مفید سرویس دهی
دوره بهره برداري و نگهداري اجرا طراحی تقاضا
تعمیر
پایان عمر مفید
شکل:(2) چرخه زندگی سیستمهاي جمع آوري فاضلاب
علاوه بر این در دوره بهره برداري و نگهداري از شبکه سه مساله مهم دیگر مطـرح مـی باشـند کـه عبارتنـداز تعمیـر، نوسازي و جایگزینی. پر واضح است در صورتیکه تعمیر و نوسازي در زمان مناسب انجام نشود عمر مفید شبکه کـاهش یافته و ریسک فروریزشها و خسارتهاي شهري ناشی از معایب فاضلابروها افزایش خواهد یافت.
با عنایت به مطالب فوق الذکر و همچنین با توجه به بروز معایب قابل توجه در برخـی فاضـلابروهاي اجـرا شـده آمـاده تحویل به سبب پایین بودن کیفیت اجرا، لزوم آگاهی نسبت به شیوه هاي بهسازي((Rehabilitation فاضلابروها و نحوه انتخاب منطبق بر نیاز این روشهاي روز افزون، بیش از پیش رخ می نماید.
رویکـرد مراجـع مختلـف در تقسـیمبنـدي روشـهاي بهسـازي فاضـلابروها کـم و بـیش مشـابه مـیباشـد. اسـتاندارد اروپاییEN13566-1، روشهاي بهسازي فاضلابروها را به 3 گروه کلی به شرح ذیل تقسیم بندي می کند:
• تعمیر، اصلاح معایب موضعی در فاضلابروها
• نوسازي، انجام عملیاتی بر روي کل با قسمتی از فاضلابرو به گونه اي که عملکرد آن ارتقا یابد.
• جایگزینی، بهسازي فاضلابرو توسط نصب یک فاضلابرو جدید
با رشد و توسعه شهرها، ترافیک شدید و وجود ساختمانهاي ویژه و تأسیسات مهم در آنها، تقاضاي متولیان سروسیهاي شهري(شبکه هاي فاضلاب، آب، برق، گاز، ارتباطات) براي این روشها علی الخصوص روشـهاي بـدون حفـاري، افـزایش یافته و باعث رشد و گسترش تکنیک هاي بهسازي شبکه هاي فاضلاب شده اند.
در این مقاله جهت تبیین متدلوژي طبقه بندي و ارزیابی روشـهاي بهسـازي فاضـلابروها نخسـت بـه شـرح روشـهاي نوسازي بدون نیاز به حفرترانشه پرداخته و سپس در قالب رویه مورد نظر آنها را مورد مقایسه و ارزیـابی قـرار خـواهیم داد.
-2 معرفی اجمالی روشهاي نوسازي بدون نیاز به حفر ترانشه
-1-2 پاشش ملاتسیمانِ الیافی (Fiber Reinforced Cement Mortar Spray)
این روش در حقیقت پاشیدن پوشش ملات سیمان شامل الیاف به درون فاضلابرو می باشد. ملات این پوشش می تواند کلسیم آلومنیوم به همراه الیاف پلی پروپیلن یا شیشه باشد. الیاف مضاف سبب تغییر خـواص مکـانیکی مـلات شـده و میزان آن در تنظیم این خواص موثر می باشد. این روش قابل کاربرد توسط روبات و یا عوامل انسانی می باشد. روند کار به طور اجمالی اینگونه خواهد بود که ابتدا مسیر مورد پاکسازي قرار گرفته و انشعابها به طور موقت قطع خواهد شـد و سپس ملات مذکور توسط ابزاري مشابه ابزار شکل 3 بر روي سطح داخلی لوله پاشیده می شود.
شکل- 3 نمونه اي از کاربرد ملات سیمانی در پوشش داخلی به کمک ماشین پاشش با سر چرخان
-2-2 پوششهاي داخلی پلیمري((Polymer Lining
مواد پوشش جدید فاضلابرو در این روش حاوي پلی اورتان یا اپوکسی می باشند. براي اقطار کوچک ایـن مـواد توسـط یک دستگاه چرخان مشابه شکل 4 که در داخل فاضلابرو کشیده می شود بر روي سطح داخلی لوله پاشیده می شود و براي اقطار بزرگ توسط عوامل انسانی این عمل صورت می پذیرد.
شکل- 4 پوشش داخلی توسط پاشش رزین اپوکسی
-3-2 کاهش قطر و رانش لوله هاي شکل پذیر((Swaged Liners
این روش مبتنی بر کاهش قطر لوله هاي شکل پذیر در اثرکشش و عبـور از غلتکهـاي دسـتگاههاي ایـن روش مطـابق شکل 5 می باشد. قطر لوله پس از نصب و آزاد شدن نیروي کشش وارده به مقدار اولیـه بازگشـته و بـه عنـوان پوشـش داخلی لوله ایفاي نقش خواهد نمود.
شکل-5 تصویر شماتیک کاهش قطر لوله هاي شکل پذیر و نصب آنها در فاضلابروهاي موجود
-4-2 پوششهاي تاخورده((Folded Liners
در این روش مقطع لوله شکل پذیر به واسطه عبور از ابزار خاص تغییر شکل یافته و در واقـع ماننـد آنچـه در شـکل 6 نمایش داده شده است، تا می خورد. البته این کار می تواند در کارخانه و یا در محل صورت پذیرد. پس از نصب در لولـه مورد نظر این پوشش لوله اي به شکل اولیه خود باز خواهد گشت.
شکل- 6 نمونهاي از پوششهاي تا خورده از جنس PVC
-5-2 راندن پوششهاي پیوسته داخل لوله((Continuous Sliplining
در این روش لوله هاي شکل پذیر با قطر کوچکتر از فاضلابرو موجود داخل فاضلابرو رانده می شوند و در حقیقـت یـک لوله جدید داخل لوله موجود ایجاد می شود. این لوله ها معمولا پلی اتیلنی یا PVC هستند که درون یا بیرون شـاخه لوله ها به هم اتصال داده می شوند. در فضاي خالی بین لوله قدیم وجدید تزریـق گـروت صـورت مـی پـذیرد. شـکل 7 نمایش دهنده شماتیک روند کار میباشد.
شکل-7 تصویر شماتیک نحوه راندن پوششهاي پیوسته داخل فاضلابرو موجود
-6-2 راندن پوششهاي منقطع داخل لوله((Discrete Sliplining
در این روش قطعات پیش ساخته لوله که معمولا دو قطعه تحتانی و فوقانی لوله می باشند درون فاضلابرو قدیمی مانند آنچه در شکل8 نمایش داده شده است،مونتاژ شده و در نهایت یک لوله جدید داخل فاضلابرو قـدیمی سـاخته خواهـد شد. جنس این قطعات معمولا GRP,GRC,PRC می باشد. در نهایت فواصل موجود در محلهاي اتصال را می تـوان بـه کمک گروت ترمیم نمود.
شکل-8 تصویر شماتیک راندن قطعات لوله و مونتاژ آنها در داخل فاضلابرو موجود
-7-2 پوششهاي نواري مارپیچ (Spirally Wound Lining)
در این روش از نوارهاي پلاستیکی که توسط دستگاههاي ثابت یا متحرك داخل فاضلابرو پیچانده مـی شـود اسـتفاده می کنند. این نوارها توسط زوائدي که درلبه هاي آنها تعبیه شده است در هـم قفـل شـده و بـه واسـطه تمایـل بـراي گسترش شعاعی در لوله و یا مصالح چسباننده به لوله قدیمی می چسبد. این روند توسط عوامل انسانی در فاضلابروهاي
با قطر بالا استفاده می شود. شکل 9 نشان دهنده این روند می باشد.
شکل-9 تصویر شماتیک استفاده پوششهاي مارپیچ در بهسازي فاضلابروهاي موجود
-8-2 پوششهاي عمل آوري شده در محل (Cured In Place Pipes)
در این روش یک تیوب شکل پذیربه رزین خاصی آغشته گشته و سپس توسط آب گرم یا بخارآب تحـت فشـار، دمـاي محیط و یا اشعه مادون قرمز مورد عمل آوري قرار می گیرد که متعاقبا یک لوله در جداره داخلـی لولـه پیشـین شـکل خواهد گرفت. انواع مختلفی از رزین ها و شیوه هاي مختلفی جهت عمل آوري در این روش وجـود دارد. ایـن روش بـر مبناي چهار شیوه عمل آوري مذکور تقسیم بندي می شود. انتهاي تیوب پارچه اي شکل پذیر به دور حلقهاي واقـع در قسمت فوقانی برج وارونه سازي وصل شده و و پوشش به داخل لوله برگردانده می شود. سـپس ایـن پوشـش لولـه اي وارونه شده توسط فشار آب یا هوا به داخل لوله رانده می شود. پس از وارد شدن در لوله مورد بهسازي فشار وارده سبب خواهد شد تا این پوشش پارچه اي شکل لوله را به خود بگیرد و همچنین در دما و فشار عامل عمل آور بـه مقاومـت و شکل لازمه برسد. شکل10 نشان دهنده روند کار و اجزا این سیستم بهسازي می باشد.
شکل10 -تصویر شماتیک نحوه کاربرد روش CIPP در محل به طریق پوشش وارونه شده
-3شاخصهاي طبقه بندي روشهاي بهسازي فاضلابروها
-1-3 شاخصهاي مربوط به قابلیت کاربرد
در این قسمت شاخصهاي مربوط به قابلیت کاربرد شیوه هاي مختلف بهسازي به لحاظ میزان تناسب شیوه مورد بررسی با معایب متنوع محتمل در شبکه هاي فاضلاب ارایه خواهد شد. واضح است که برخی از شیوه ها بـه دلیـل دارا نبـودن حداقل ملزومات، جهت رفع برخی عیوب قابلیت کاربرد نخواهند داشت. این شاخصها را سـپس مـی تـوان مبنـاي یـک سیستم تصمیم گیري چندمنظوره جهت ارایه لیست روشهاي قابل کاربرد متناسب با عیوب مختلـف بـه تفکیـک ایـن نقایص در فاضلابروها مورد استفاده قرارداد.
-1-1-3 نوع عیب مورد بررسی
مسلما یکی از موارد مهم در بررسی میزان تناسب شیوه بهسازي، نوع عیب می باشد. وضعیت فاضلابروها در دنیا با رویکردهاي مختلفی مورد طبقه بندي و کدگذاري قرار گرفته است که از این دست می توان به طبقه بندي
استانداردهاي WRc, EN 13508, ATV اشاره کرد. مقتضی است در قالب جدولی لیست تفکیکی معایب بر مبناي طبقه بندي واحدي از میان طبقه بندي هاي مذکور در سطرهاي جدول، در مقابل لیست روشهاي بهسازي در ستون هاي جدول تهیه و در ماتریس ایجاد شده از کد 2 براي نشان دادن مناسب بودن روش، کد 1 براي نشان دادن مناسب بودن مشروط روش و کد 0 براي نشان دادن نامناسب بودن روش مورد استفاده قرار گیرد. روشهاي با کد 0 روشهایی هستند که یا به لحاظ فنی قابلیت کاربرد ندارند یا داراي میزان غیرمنطقی سود به هزینه می باشند.
