پروژه کارآموزی طراحی خطوط انتقال و ایستگاه های پمپاژ مربوط به پروژه آبرسانی به شهر گناباد

طراحی خطوط انتقال و ایستگاههای پمپاژ مربوط به پروژه آبرسانی به شهر گناباد

چکیده:

طرح آبرسانی گناباد به هدف تامین آب شرب شهر گناباد وبرخی از روستاهای اطراف شهر ، صورت پذیرفته است به گونه ای که آب به صورت مستمر و با کیفیت مطلوب و فشار مناسب در اختیار شهروندان قرار گرفته و توجیه اقتصادی داشته باشد.

قسمتی از طرح که به عنوان پروژه تخصصی اینجانب تعریف شده است ، طراحی خطوط انتقال و ایستگاههای پمپاژ به منظور انتقال آب از منطقه چاه گچی ( چهار حلقه چاه اکتشافی ) به ایستگاه پمپاژ موجود در سیدآباد می‌باشد.

مقدمه:

به طور کلی برای تامین آب مصرفی هر منطقه ، به انتقال آب از نزدیکی منبع آب تا نزدیکی آن منطقه احتیاج است. در طرح آبرسانی به شهر گناباد نیز همانند بسیاری از پروژه های انجام شده دیگر ، آب باید از منطقه چاه گچی ( که شامل چهار حلقه چاه اکتشافی است) به نزدیکی شهر گناباد منتقل شود.

برای انجام این کار احتیاج به اطلاعاتی در مورد کلیات طرح از جمله طول دوره طرح ، جمعیت و نیاز آبی تا پایان دوره طرح و بررسی منابع آب و امکانات آبرسانی موجود داریم که در فصل اول گنجانده شده اند.

اطلاعات موجود راجع به مسیر خط انتقال و توپوگرافی منطقه در فصل دوم آورده شده است.

 برای انجام پروژه لازم است شناختی کلی راجع به جنس لوله ها و فاکتور های مهم در انتخاب آنها داشته باشیم. به همین دلیل فصل سوم را ، به شرح کلیاتی راجع به انواع لوله و مسائل مربوط به آنها اختصاص داده ایم. در ادامه در فصل چهارم به انجام محاسبات و طراحی خطوط انتقال و ایستگاههای پمپاژ پرداخته ایم.

بحث و نتیجه گیری نهائی در فصل پنجم به بررسی مقادیر فشار در حالت دائمی‌کار و فشارهای اضافی ناشی از ضربه قوچ می‌پردازد.

فصل اول: کلیات

1-1کلیات طرح:

تاسیسات آبرسانی شهری معمولا برای سالهای آینده طراحی میگردند. به طور کلی مقدار آب مورد نیاز در آینده نسبت به زمان تهیه طرح افزایش می‌یابد. این افزایش ناشی از افزایش سطح بهداشت عمومی‌می‌باشد. لذا برای اینکه شبکه های توزیع بتوانند مدت طولانی مورد استفاده قرار گیرند، ضرورت دارد که در ابتدا پیش بینی های لازم برای توسعه آینده به عمل آید.

تعیین سال مقصد طراحی به نوعی که جوابگوی نیاز آینده بوده و از طرفی هزینه زیادی را تحمل ننموده و توجیه اقتصادی داشته باشد، مسئله ای است که در انتخاب سال مقصد موثر است.

با توجه به عمر تجهیزات سال مناسب برای طرح شبکه توزیع را 30 سال در نظر می‌گیریم. از طرفی با توجه به هزینه های زیاد تا سال مذکور و همچنین به منظور استفاده بیشتر از تاسیسات موجود آبرسانی در شهر گناباد، امکان تلفیق این تاسیسات به طرح نیز در نظر گرفته شده است.

شبکه توزیع بر اساس نیاز حداکثر ساعتی در روزهای گرم سال ، برای جمعیت تحت پوشش در سال مورد نظر ، محاسبه خواهد شد.

1-2 جمعیت و نیاز آبی :

1-2-1 جمعیت:

با توجه به آمار سر شماری سالهای گذشته و با انتخاب فرضیات مناسب با شرایط جغرافیائی ، اقتصادی و اجتماعی ، نرخ رشد جمعیت تعیین و جمعیت سالهای آتی محاسبه گردیده و در جدول( 1-1) آورده شده است.

جدول 1-1 : جمعیت آتی گناباد، بیدخت و حاشیه خط انتقال

جمعیت فعلی گناباد بعلاوه روستاهای حاشیه شمالی و نواحی توسعه شهر

1-2-2 نیاز آبی : با استفاده از متوسط مصارف سرانه و اعمال ضریب پیک روزانه (1016) نیاز آبی شهر گناباد و … به صورت زیر جدول بندی میشود. جدول ( 1-2)

1-2-3 تعیین مقدار کسری آب :

برای تامین نیاز آبی محاسبه شده می‌توان از چاههای فعلی که قابل بهره برداری هستند و یا از چاههای خارج از شهر که مورد نظر در طرح آبرسانی می‌باشند، استفاده کرد. آب تامین شده توسط چاههای داخل شهر نمی‌تواند به طور کامل جوابگوی نیاز آبی باشد. میزان کسری آب در جدول (1-3) آورده شده است که طرح آبرسانی از منطقه چاه گچی به گناباد برای جبران این میزان کسری آب می‌باشد.

جدول 1-2 : نیاز آبی گناباد ، بیدخت و حاشیه خط انتقال

نیاز آبی بر حسب لیتر در ثانیه می‌باشد.

1-3منابع آب

برای تامین نیاز آبی دوره طرح ، لازم است تمامی‌منابع آبی موجود شناخته شده و از لحاظ کیفیت بررسی گردند تا بتوان منابع مناسب برای تامین کسری آب را یافته و تاسیسات لازم برای انتقال و تصفیه آب را فراهم کرد.

1-3-1 منابع آب سطحی

در حوضه آبریز دشت گناباد رودخانه ای با جریان دائم و قابل توجه وجود ندارد. تعدادی رودخانه از ارتفاعات جنوبی و غربی سرچشمه گرفته که در مواقع بارندگی سیلاب آنها وارد دشت شده و در رسوبات آبرفتی دانه درشت حاشیه ارتفاعات نفوذ کرده و سفره آب زیر زمینی را تغذیه می‌نماید.

1-3-2منابع آب زیر زمینی:

سفره آبرفتی دشت با سرعتی معادل 1940 کیلومتر در جبهه ورودی از آبرفتهای دانه درشت با نفوذ پذیری بالا و ضخامت بیش از 300 متر تشکیل شده است .سالیانه 69 میلیون متر مکعب آب توسط 21 دهانه چشمه ، 144 رشته قنات و 199 حلقه چاه عمیق و نیمه عمیق از ذخایر آب زیرزمینی دشت گناباد برداشت می‌شود که کمی‌بیش از تغذیه متوسط سالیانه است.

کیفیت آب زیر زمینی در غرب شهر گناباد جهت شرب مناسب بوده و قابلیت هدایت الکتریکی آن کمتر از 1000 میکرو مهوس بر سانتی متر می‌باشد.گرچه از لحاظ کیفی مناسب شرب است ولی از نظر کمی‌محدودیت دارد و در صورت برداشت بیشتر ضمن افزایش افت سطح آب اثر منفی بر آبدهی قنوات منطقه دارد.

1-3-3 منابع آبی موجود در گناباد

اولین چاه حفرشده جهت آب شرب گناباد ، به نام چاه شور در خیابان ایت ا… غفاری فعلی بوده که آب آن به طور مستقیم به شبکه توزیع پمپاژ می‌شده است.

دوازده حلقه چاه عمیق ،منابع فعلی تامین آب شرب گناباد می‌باشند. مشخصات عمومی‌چاههای آب شرب گناباد را که قابل حصول بوده انددر جدول (1-4) داریم:

جدول 1-4- مشخصات عمومی‌چاههای آب شرب گناباد

1-4 بررسی کیفیت منابع آب:

1-4-1 کیفیت شیمیایی آب:

از مهمترین عواملی که بر روی کیفیت آب زیر زمینی اثر می‌گذارد، جهت جریان آب زیر زمینی ، تراز آب و وضعیت زمین شناسی منطقه است. عوامل دیگری از قبیل نحوه دفع فاضلاب و احتمال نفوذ آن به آب زیر زمینی نیز در کیفیت آب موثر است. لیکن در مورد چاههای حفر شده در منطقه سید آباد و چاه شمس اباد به علت فاصله زیاد از شهر اثر عمده ای نداشته در حالیکه در مورد چاههای موجود در منطقه شهر موثر می‌باشد .با مقایسه میزان یونهای موجود خوانده شده از دیاگرام شولر و استانداردهای کیفیت آب ، نتایج زیر به دست آمده است:

منیزیم: میزان منیزیم موجود در آب چاههای مند ، رود خانه ، شور یا میدان بار ، نوغاب ، گدام ، آستانه و باغ کودک از حداکثر مجاز بیشتر است.

سختی کل: میزان سختی کل آب چاههای مند، آستانه ، باغ کودک ،گدام و رودخانه از میزان حداکثر مجاز بیشتر می‌باشد. 

کلرور: میزان کلرور آب چاههای شمس آباد و قنات خشوئی کمتر از حداکثر مجاز و در الباقی چاهها در حد فاصل حداکثر مطلوب تا حداکثر مجاز می‌باشد.

میزان املاح محلول : میزان املاح محلول (TDS) در آب چاههای رودخانه ، شور، نوغاب، گدام، آستانه و مند از میزان حداکثر مجاز بیشتر و در الباقی چاهها کمتر از حداکثر مجاز می‌باشد.

سدیم: میزان سدیم آب کلیه چاهها به جز چاه شمس آباد از حد مجاز بیشتر می‌باشد.

سولفات: میزان سولفات آب چاههای خیبری ، شمس آباد قابل قبول و مابقی چاهها در ردیف آبهای نا مناسب تا بد می‌باشند.

1-4-2 کیفیت فیزیکی آب

آبهای مصرفی فعلی گناباد بدون رنگ و بو و کاملا زلال بوده و نیاز به تصفیه فیزیکی ندارد.

2-4-3 کیفیت باکتریولوژیک آب

منابع تامین آب شهر گناباد را از لحاظ موقعیت می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

-چاههای فعال در داخل محدوده مکونی

-چاههای فعال در خارج محدوده مسکونی

 از مجموع چاههای فعال تامین آب شهر و روستاهای حاشیه تنها تعداد شش حلقه چاه خارج از محدوده مسکونی و الباقی در داخل محدوده قرار گرفته اند.

با توجه به محل چاههای تامین آب و سطح آب زیر زمینی و آلودگی محیطی اطراف تعدادی از چاهها به دلیل عدم رعایت مسائل بهداشتی و نحوه بهره برداری که در بازدیدها مشاهده گردیده، ضروری است تا برابر آئین نامه کنترل کیفیت منابع آب شرب از آبهای موجود به صورت مرتب نمونه گیری و آزمایشات لازم به عمل آید.

1-5منابع آب تامین کننده کسری آب

با توجه به اینکه کیفیت تمامی‌آبهای موجود مناسب نیست و با توجه به بخش نیاز آبی باید به بررسی منابع آب تامین کننده کسری آب بپردازیم.

1-5-1 چاههای اکتشافی در دشت گیسور

با توجه به مطالعات ژئوالکتریک محل حفر چهار حلقه چاه اکتشافی تعیین شده که چاههای مذکور در اوایل سال 73 حفاری و لوله گذاری گردیده است. فاصله این چاهها تا شهر گناباد حدود 95 کیلومتر است.

با توجه به نقشه شکل (1-1) موقعیت چاه شماره(1)در حاشیه جاده خاکی چاه گچی به خلط آباد در فاصله 3000 متری شرق روستای چاه گچی واقع و چاه شماره 2 در 8/1 کیلومتری جنوب چاه (1)و چاههای(3)و(4) در فاصله های 4/1 و 5/3 کیلومتری شمال چاه شماره (1) می‌باشد.

دسترسی به محل چاهها از شهرستان گناباد از طریق جاده گناباد – خیبری –بیمرغ- گیسور- چاه مسیله- چاه گچی می‌باشد که 45 کیلومتری آن از آسفالته درجه 2 و بقیه شوسه و خاکی است.

نتایج حفر و آزمایش پمپاژ به شرح جدول (1-5)می‌باشد.

جدول 1-5: نتایج حفر و آزمایش پمپاژ

1-5-2 دبی انتقال

بر اساس مطالعات انجام شده در مبحث نیاز آبی دبی مورد نیاز جهت انتقال آب ، برابر 160 لیتر در ثانیه می‌باشد که تماما از چاههای حفر شده قابل تامین است. با توجه به نقشه (1-1) بدلیل فاصله زیاد چاه شماره (4) نسبت به چاه شماه (3) ، محل پیشنهادی جهت حفر این چاه بر روی نقشه تعین گردیده است.

در جدول 1-6 دبی بهره برداری از هر حلقه چاه تعیین گردیده است.

جدول 1-6 – دبی بهره برداری از هر حلقه چاه اکتشافی

 فصل دوم: مشخصات خط انتقال

2-1 موقعیت جغرافیائی

2-1-1 مقدمه:

گناباد شهری است با قدمت زیاد که در طول تاریخ از ان به نامهای مختلف یاد شده است. این شهر امروزه به عنوان یک شهر بازاری و مرکز تجاری و داد وستد شهرهای مجاور نظیر بیدخت و کاخک و بجستان و فردوس بوده ودر مسیر جاده آسیائی که مشهد را به جنوب شرقی کشور متصل میکند قرار گرفته است.

گناباد در فاصله 250 کیلومتری مشهد ودر طول جغرافیائی ‘48 o 58 و عرض جغرافیائی ‘21o 34  ودر رقوم 110 متری از سطح دریا واقع شده و دارای موقعیت مناسبی در جنوب خراسان است. زیرا راه مشهد به زاهدان و زابل ، راه مشهد به کرمان و بندر عباس و اصفهان و یزد از این شهر می‌گذرد.

شهرستان گناباد از طرف مشرق به شهرستان خواف، و از شمال و شمال غربی به شهرستانهای تربت حیدریه و کاشمر ، ز مغرب و جنوب غربی به شهرستان فردوس و از جنوب به شهرستان قائن مرتبط می‌باشد.

شهر بیدخت در 6 کیلومتری شرق گناباد ودر طول جغرافیائی ‘45o 58 و عرض جغرافیائی ‘22 o 34 و در ارتفاع 1085 متری از سطح دریا واقع شده است.

2-1-2 حوزه آبریز دشت گناباد

حوزه آبریز دشت گناباد در مسیر جاده مشهد به بیرجند ، در طول جغرافیائی’ 19 o58 تا ‘1 o59 و عرض جغرافیائی ‘3 o34 تا '22 o34 واقع شده است.

این حوزه از شمال به ارتفاعات کوه خار فیروزی ، کوه اتابک  و دشت عمران، از شرق به ارتفاعات کوه اروک و کوه هنگان ، از جنوب به کبوترکوه و کوه کمرخید و از غرب به کوه سیار و کوه کلات محدود می‌باشد.

وسعت حوزه آبریز 4400 کیلومتر مربع بوده که 2700 کیلومتر مربع آن دشت و بقیه را ارتفاعات تشکیل می‌دهد. بلندترین نقطه منطقه در قله سیاه واقع و از سطح دریا 850 متر ارتفاع دارد.

پائین ترین نقطه در محل خروجی دشت ( روستای شوراب) قرار داشته و از سطح دریا 1050 متر بلندتر می‌باشد.

2-2- اقلیم شناسی

2-2-1 درجه حرارت:

نزدیکی دشت کویر به شهر گناباد سبب می‌شود که این شهر دارای آب وهوای خشک و گرم باشد. حداکثر و حداقل مطلق درجه حرارت هوا به ترتیب 43و 22- درجه سانتی گراد گزارش شده است. میانگین حداکثر و حداقل درجه حرارت ماهیانه به ترتیب 1/30 و 1/3- درجه سانتی گراد گزارش شده است .

2-2-2 رطوبت نسبی :

متوسط رطوبت نسبی در گناباد تقریبا از 65 درصد در دیماه تا 32 در صد در خرداد ماه تغییر می‌نمایدو حد نهائی رطوبت نسبی از 86 درصد در بهمن تا 20 درصد در اردیبهشت و خرداد تغییر میکند

2-2-3 سرعت باد

متوسط سرعت باد در منطقه ازkm/hr 145 تا 247 ، در روز تغییر می‌نماید.

2-2-4 میزان بارندگی

میزان نزولات جوی منطقه به دلیل آب و هوای خشک ،زیاد نبوده و متوسط سالانه آن در ایستگاه هواشناسی گناباد ، 165 میلیمتر می‌باشد. میزان تبخیر به دلیل بالا بودن درجه حرارت هوا و هوای خشک منطقه ، زیاد است و مقدار سالانه آن از سطح آب ( تشتک تبخیر کلاس A) برابر 2863 میلیمتر می‌باشد.

2-3 زمین شناسی

منطقه از نظر زمین شناسی نیز مورد بررسی قرار گرفته است ودر هر مبحثی که لازم باشد از نتایج آن استفاده خواهد شد و از آوردن کلیه مطالب در اینجا صرفنظر می‌کنیم.

2-4 مقصد انتقال آب

مقصد انتقال آب چاهها با دلایل ذیل ، لمبه خانه موجود در سید آباد در نظر گرفته می‌شود:

کاهش طول خط انتقال ودر نهایت کاهش هزینه های انتقال

استفاده از تاسیسات و ابنیه موجود انتقال آب از دشت سیدآباد

امکان تقسیم و انتقال آب به مناطق سه گانه از محل این ایستگاه پمپاژ

موقعیت مناسب محل ایستگاه پمپاژ نسبت به پروژه انتقال آب

2-5- نحوه انتقال آب و روش کلی کار:

با توجه به شرایط توپوگرافی منطقه و به منظور حفظ کیفیت آب ، جهت انتقال آب چاههای دشت گیسور به شهر گناباد می‌بایست از لوله های آبرسانی تحت فشاراستفاده کرد.

با نگرشی به پروفیل مسیرهای مختلف انتقال آب و رقوم ارتفاعی چاهها (930) نسبت به رقوم متوسط شهر (1130) و بعد فاصله ، نتیجه می‌شود که می‌بایست با احداث ایستگاههای پمپاژ و صرف انرژی ، آب را به شهر انتقال داد. برای این منظور بعضا از لوله های با تحمل فشار زیاد نیز استفاده خواهد شد.

2-6 – روش کلی برداشت و محل جمع آوری آب چاهها

آب توسط پمپهای شناور الکتریکی که در داخل چاه نصب خواهد گردید برداشت شده و توسط لوله های تحت فشار به نقطه مناسب انتقال می‌یابد.

با توجه به موقعیت چاهها و وضعیت مسیر خط اصلی انتقال آب ، آب چاههای شماره(2)،(3)،(4) به محل چاه شماره (1) انتقال یلفته و این نقطه شروع خط انتقال اصلی خواهد بود.

2-7- تعین مسیر انتقال آب

با مطالعات صحرائی و بررسی نقشه های توپوگرافی ( ) وموقعیت منطقه چاهها ،در می‌یابیم که تنها یک مسیر از محل چاهها تا روستای گیسور آنهم در مجاورت جاده شنی گیسور به خلط آباد وجود داشته و از روستای گیسور به سمت شهر سه مسیر عمده جلب نظر می‌نماید که به شرح ذیل است که در نقشه 2-1 نمایش داده شده است.

مسیر گیسور- بیدخت -گناباد

مسیر گیسور – بیمرغ- گناباد

مسیر گیسور- نوده پشنگ- بیمرغ- گناباد

2-7-1 –انتخاب مسیر برتر:

با بررسی خصوصیات گزینه ها و در نظر گرفتن مسائل زیر ، مسیر شماره 2- ( چاه گچی- گیسور- بیمرغ- گناباد) مناسب ترین مسیر برای اجرای خط انتقال آب پیشنهاد می‌گردد.

طول مناسب و کاهش هزینه پروژه

امکان استفاده بیشتر از جاده های موجود به عنوان جاده دسترسی برای اجرای پروژه و در زمان بهره برداری

توپوگرافی مسیر و شرایط هیدرولیکی مناسب برای طرح انتقال و استفاده از لوله ها و پمپهای با فشار کار مناسب

توجیهات اقتصاذی پروژه

ایمنی بیشتر خط انتقال

سهولت دسترسی به تاسیسات در زمان بهره برداری

استفاده از امکانات موجود نظیر خط انتقال برق – تلفن

توجیهات اجتماعی و امکان آبرسانی بیشتر به روستاهای مسیر

  2-7-2- شرح مسیر خط انتقال ( مسیر چاه گچی – گیسور – بیمرغ- گناباد)

پروفیل طولی این مسیر در نقشه 2-2 ترسیم شده و مشخصات آن به شرح ذیل است :

طول این مسیر از محل چاهها تا تاسیسات ایستگاه پمپاژ سید آباد برابر با 35/87 کیلومتر است

پروفیل طولی مسیر دارای شیب یکنواخت و منظم نیست.

مسیر خط انتقال در مجاورت جاده شنی و آسفالته گناباد – گیسور قرار گرفته و 45 کیلومتر این جاده اسفالته و بقیه شنی است.

در طول مسیر، موانع چندانی وجود ندارد.

موانع طبیعی مسیر ارتفاعات بین گیسور و اروک و تعدادی مسیل می‌باشد.

در طول مسیر تعدادی روستا وجود داشته که خود از حیث آب آشامیدنی مناسب در مضیقه می‌باشند.

جاده ارتباطی برای دسترسی به روستاها و بهره برداری از معادن سنگهای تزئینی قابل اهمیت می‌باشد.

خط انتقال برق با ولتاژ kw 20 جهت روستاهای حاشیه به طول km 40 در مجاورت خط انتقال موجود می‌باشد.

خط تلفن روستای گیسور در مجاورت این خط می‌باشد.

در صورت انتقال برق فشار قوی امکان زیر پوشش قرار دادن معادن و روستاهای گیسور و چاه گچی و … نیز میسر می‌گردد.

بیشتر مسیر خط انتقال حدود %90 از داخل زمینهای بایر و بدون استفده کشاورزی (زمینهای منابع ملی ) عبور می‌نماید.

فصل سوم: بررسی فنی انواع لوله های قابل استفاده در طرح

3-1- مقدمه

جهت اجرای پروژه های انتقال آب میتوان از انواع لوله های مختلف که در داخل و یا خارج از کشور تولید می‌گردد استفاده نمود و با توجه به اینکه تهیه ، حمل و نصب لوله ها و همچنین هزینه بهره برداری از آنها در طول دوره طرح ، بخش اعظم هزینه های پروژه را شامل می‌شود، انتخاب لوله مناسب به لحاظ مسائل اقتصادی و فنی مورد توجه خاص قرار می‌گیرد.

جهت استفاده از انواع لوله های تولیدی کارخانجات مختلف بایستی ضمن رعایت مشخصات هیدرولیکی طرح نظیر قطر و فشار کار لوله ها ، شرایط حمل و امتیازات فنی- اقتصادی ، امکانات تهیه و برنامه اجرائی را مورد نظر قرارداد. لذا در ابتدای بررسی ، تعدادی از محصولات تولیدی مردود و نا مناسب تشخیص داده می‌شوند و با توجه به مشخصات هیدرولیکی طرح و شرایط موجود ، به بررسی لوله هائی می‌پردازیم که به لحاظ فنی امکان استفاده آنها در طرح و از حیث اقتصادی و اجرائی امکان تهیه و تولید آن در داخل کشور وجود داشته باشد

به طور کلی لوله های قابل استفاده در این طرح از نقطه نظر های زیر مورد بحث و بررسیهای اقتصادی و فنی قرار می‌گیرند:

بر اساس انجام مطالعات مفصل هیدرولیکی و تعیین اقطار لازم و امکان تهیه آن.

فشارهای داخلی و بارهای خارجی وارده به لوله ها در شرایط نامطلوب با مراجعه به کاتالوگهای کارخانجات مختلف و انتخاب کلاس مناسب.

انتخاب لوله ها به لحاظ جنس و نوع ، صلب یا نرم بودن آنها و مسائل مربوط به حفر ترانسئه و کارگذاری لوله ها.