یک مدل هیدرولیکی شبکه فاضلاب اطلاعات با ارزشی برای ایجاد طرح جامع طولانی مدت جهت نوسازی و تعمیر یک سیستم آب و فاضلاب شهری فراهم می‌کند.

     مدل طرح شبکه فاضلاب کامپیوتری شده کمک به رشد جامعه سریع الرشد تگزاس ایالت متحده برای ارزیابی زیر ساختهای کاربردی جهت اطمینان از ظرفیت مناسب قابل دسترس در حال و آینده است.

Wesly Hamf مدیر سیستمهای آب شهری گفت:

     در دهه‌های قبل 100-50 نفر در سال به جمعیت شهر اضافه می‌شد اما حالا این تعداد بین 900-800 نفر متغیر است.

     تعدادی از خطوط اصلی ما در 10-5 سال دیگر به حداکثر ظرفیت خود می‌رسد. بنابراین ضروریست زمانی ما خطوط را تغییر یا تعویض می‌کنیم لوله‌ها ظرفیت لازم جهت انتقال فاضلاب در زمان توسعه بلاقوه کامل را داشته باشند. به عبارت دیگر ما می‌خواهیم اعتبارات قابل دسترسی را در هر سال به حداکثر برسانیم اما نمی‌خواهیم یکسال زودتر از نیاز سرمایه گذاری بزرگی بکنیم.

برای شهرها می‌توان از Hydra برای طراحی جامع شبکه فاضلاب، مطالعات

inflow و infil tration، مدیریت سیلاب و بارندگی

و مطالعات دیگر استفاده نمود.

      شهر جدید Braunfelos یکی از شهرهای سریع الرشد کشور است که جمیعت آن از 27300 به 46000 بین سالهای 1999-1990 افزایش یافته است. این رشد سریع جمیعت شبکه جمع آوری فاضلاب و سیستم های تصفیه اجرا شده توسط NBU را با یک رشد سریع جریان مواجه می‌سازد. طی روند اخیر 160 نفر در سه گروه شغلی برق آب و شبکه فاضلاب / فاضلاب استخدام شدند.

      سیستم فاضلاب / شبکه فاضلاب NBU تقریبا شامل Mail 269 شبکه است که 12000 مشترک را سرویس می‌دهد. آن سه تصفیه خانه فاضلاب با ظرفیت 4/8 میلیون گالن در روز دارد.                                                      

کاربردهای Hydra :

      برنامه آنالیز شبکه فاضلابHydra به سوالهای موثر ظرفیت جمع آوری فاضلاب پاسخ می‌دهد.

ایجاد طرح جامع (crtingmaster plan ):

      برای رسیدگی به رشد در سیستم NBU به مشاور CampDresserو Mckee برای توسعه طرح جامع سیستم جمع آوری فاضلاب دستور داد.مشاور CDM روی نیازهای حال و آینده سیستم جمع آوری فاضلاب تحقیق و گزارش نمود. بعلاوه مشاورCDM برای پذیرفتن حقوق ایالتی تگزاس جهت برجسته نمودن اصلاح شبکه میان قسمتهایی که نیاز به سرویس به مناطق مسکونی دارد و آنهایی که بایستی برای اصلاحات جدید در نظر گرفته شوند یک تحلیل ظرفیت انجام داد.

      بخاطر بار اضافی که در سیستم وارد می‌شد هزینه های اضطراری برای اصلاحات جدید شبکه، جهت پرداختن به اصلاحات مورد نیاز، پرداخت گردید. میلز اسکوت مدیر پروژه و مشاور CDM، یک مدل هیدرولیکی کامپیوتری شبکه فاضلاب برای تعیین کاستیهای سیستم ایجاد نمود.

      نرم افزار (Hydra) بکار برده شده میلز مربوط به Pizer شخصیت حقوقی Seettle واشنگتن USA بود.

      Hydra6 یک برنامه خیلی پیشرفته برای تحلیل شبکه فاضلاب بهداشتی و سیلاب است. آن یک مدل جامع GIS برای کار طراحی در محیط Auto Cad جهت ایجاد سیستم اطلاعات گرافیکی است..و قابلیتهای تحلیل دینامیکی را ممکن می‌سازد، چنانچه سیلابها در زمانهای مختلف نسبت به جریانهای فاضلاب بهداشتی حداکثر عبور داده شود. آن شرح گرافیکی تغییرات جریان در سراسر سیستم را امکان‌پذیر می‌سازد.

      مزیت مدل کامپیوتری شده آنست که به ما کمک می‌کند تا بطور دقیق پیشگویی کنیم نیاز ما چیست و همچنین می‌توانیم به نیازهای مشتریان با حداقل هزینه های ممکن برسیم.

مدل سازی سیستم جمع آوری فاضلاب:

      ابتدا میلز یک مدل عددی از سیستم جمع آوری فاضلاب در Hydra را بصورت نمایش در روی لوله‌های شبکه، شش ایستگاه پمپاژ و تصفیه خانه ایجاد نمود.

      او مخازن زهکش را در منطقه مطالعه برای کمک به فهم بهره برداری سیستم شبکه فاضلاب و تعیین مشخصه های جریان بوسیله سیستم لوله‌های اصلی و فرعی شبکه فاضلاب ایجاد نمود.

      میلز اجزاء فیزیکی سیستم از قبیل لوله‌ها، Lifstations،خطوط اصلی، ساختمانهای استراحت و تفریح را با سیستم اطلاعات جغرافیایی، AutoCad بکار برده شده در شرکت عدد سازی نمود. در ابتدای ساخت مدل، فرضیات، برای پارامترهای معینی از قبیل ضریب زیری و منحنیهای روزانه ساخته شد او جریانهای فاضلاب را بوسیله تعیین مساحت تحت سرویس برای هر لوله تعیین نمود، برای بدست آوردن دبی مساحت مورد نظر برای هر لوله بر ایکر در جریان ضرب شد. سپس مساحت سرویس را به زمینهای مورد استفاده در آینده تقسیم نمود و جریانها را بر اساس وضعیتهای پیشنهادی در سال2010 محاسبه نمود.زمین مورد استفاده برای مدل سازی وضعیتهای جریان در سال2010 بوسیله پیشنهادات کارکنان طراحی شهری تعیین شدند طرح زمین مورد استفاده از طرح جامع اصلی شهری بدست آمد.

اجرای آنالیز:

      سپس میلز برای ارزیابی قابلیت سیستم جمع آوری فاضلاب موجود جهت انتقال جریانهای پیک آب و هوای مرطوب تحلیل را انجام داد. وضعیت طراحی جریان آب و هوای مرطوب و خشک مطالعه شد.

      جریان آب وهوای خشک شامل حداکثر جریان فاضلاب بهداشتی بعلاوه Infiltration آب زیرزمینی است.این جریانی است که در طی ساعات پیک روز بدون Inflow رخ می‌دهد.جریان طراحی آب و هوای مرطوب شامل جریان آب و هوای خشک بعلاوه Inflow وinfiltration است.این جریانی است که در طی زمان حداکثر بارندگی رخ می‌دهد. فرایند نصب مدل آنالیز و تهیه اطلاعات مورد نیاز خیلی سریع بود. نمایش اطلاعات نرم افزاری به میلز اجازه داد تا بیشتر وظایف را در استفاده از آیکون ومنوها بکار گیرد. ظرفیت موجود و آینده مجاری فاضلاب بوسیله کارکرد فرمول مانینگ با فاکتور اصطکاک 013/ 0 محاسبه شد. بعلاوه ظرفیت پایه گذاری شده لوله‌ها در طی جریان پیک طرح آب و هوای مرطوب کامل نمی‌شود.

      Hydra6 نتایج را بصورت هیدروگراف، جزئیات پروفیل و Colour_Coded Plots که در AutoCad آورده می‌شود، نمایش می‌دهد.

      گام بعدی مقایسه مدل خروجی با داده‌های واقعی جریان جمع آوری شده توسط کنتورها بود. تعدیل منحنیهای روزانه جریان infiltration آبهای زیرزمینی بکار برده شده در جهت سازگاری آن برای بدست آوردن نتایج مشابه با آنهایی که بصورت کارگاهی مشاهده است. بعد مدل برای نمایش شرایط‌های واقعی کارگاهی بررسی شد تا مشکلات در سیستم جمع آوری فاضلاب تعیین شود مدل با شش مکان نمایش جریان بررسی شد.

مدل، مشلات راتعیین می‌کند:

      مدل، چندین مسئله را تعیین می‌کند. برای مثال مشاورینCDM پیشنهاد کردند که پمپاژGruene به ظرفیت پمپاژ 3150 گالن در دقیقه تغییر ظرفیت داده شود. بخاطر اینکه در شرایط آب و هوای مرطوب به ظرفیت پمپاژ 2000 می‌رسد. سیستم جمع آوری فاضلاب موجود برای انتقال جریان فاضلاب آب و هوای خشک بدون بار اضافی مناسب بنظر می‌رسد. به هر حال دو سری لوله بالای 90 درصد پر جریان را عبور می‌دادند زمانیکه بارندگی مربوط به Inflow وinfiltration به سیستم موجود اضافه شود امکان سرریز در چندین منطقه از جمله خطوط اصلی بالا دست پمپاژ ریو و خطر طولانی 35-1 بزرگراه و همچنین بالا دست ریو وجود دارد. زمانیکه توسعه آینده در محاسبه آورده شود بار اضافی جریان در چندین منطقه همتراز سیستم تحت وضعیتهای آب و هوای خشک رخ می‌دهد. وقتی که بارندگی مربوطه به inflow وinfiltration  در نظر گرفته شود در تعدادی از مناطق از قبیل شمال خط درست بالا دست پمپاژ Gruene جریان اضافی بوجود می‌آمد.

      CDM یک طرح اصلاح بزرگ روی مدل ایجاد نمود. بر اساس این طرح مناطقی که در شرایط آب و هوای مرطوب برای رسیدن به وضعیت موجود 2000، شرایط آب و هوایی 2010 خشک پیشگویی شده، و شرایط جریان آب و هوای مربوط 2010 پیش بینی شده کاستی داشتند، طبقه بندی شدند.

آماده کردن طرح برای آینده:

      Mickey صاحب مشاور Rimrock، Austin تگزاس کار تحلیلی را انجام داد که به NBU  اجازه داد تا اثرات هزینه‌های تحمیلی برای توسعه جدید را تعیین کند.

      طرح جامع، تعریف منطقه سرویس، محاسبه نیازهای کاربران موجود، و پیش بینی رشد مورد انتظار را ممکن می‌ساخت، آن همچنین به تعیین ظرفیت جدیدی که نیاز بود، و در تعیین مقدار ظرفیت مربوط به هر کاربر کمک می‌کرد.

هامف گفت:

      اطلاعات فراهم شده توسط مدل یک راهنمایی گرانبها برای تعمیر دوباره و نوسازی سیستم مجاری فاضلاب فراهم خواهد کرد. برای مثال مدل نشان خواهد داد که جریانی که بر اساس لوله ً18 پایه گذاری شده به لوله ً24 نیاز دارد اما همینکه شهر کلاً ساخته شود یک لوله ً36 مورد نیاز خواهد بود.

      ما حالا می‌توانیم با کارگذاری لوله ً36 مقدار قابل ملاحظه‌ای پول صرفه جویی کنیم بخاطر اینکه هزینه مواد در مقایسه با هزینه های نصب کم است. حقیقتی که واقعاً فهمیدیم این است که قسمتهایی از سیستم، جریان اضافی دارند یا در آینده در خطر جریان اضافی هستند. با شناخت اینکه چندین خط اصلی زودتر به ظرفیت خود برسند ما می‌توانیم جریان را به مناطق تحت توسعه جدید برگردانیم و با به تعویق انداختن اصلاحات بزرگ در شبکه هزینه‌ها را کاهش دهیم. بخاطر اینکه ما می‌توانیم قسمتی از هزینه اصلاح شبکه را به آن پرداخت کنیم آنرا جمع و جور کرده و هزینه‌های اضافی را کم کنیم.

مرجع: ژورنال بین الملل آب و فاضلاب شماره 16 ص 32 سال 2001

نویسنده: Yerry Fireman