دانلود تحقیق طراحی خطوط انتقال و ایستگاههای 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.

جدول 1-3 : میزان کسری آب 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 * میزان دبی مجاز بهره برداری پس از صدور پروانه بهره برداری قطعی می‌گردد.

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.

مشخصات خاک و جنس آن از نظر خورندگی و مقاومت لوله ها در مقابل آن و تعیین نوع پوشش های حفاظتی و مورد نیاز در طول مسیر .

درصد احتمال تخریب لوله ها در مراحل مختلف حمل و نصب.

تجهیزات و مسائل فنی و امکانات ماشین آلات اجرائی و نیروی انسانی ماهر جهت کار گذاری و نصب.

استفاده حداکثر از امکانات تولید داخلی با توجه به مرغوبیت و کیفیت تولید.

با توجه به آنچه که در مورد کلیات نحوه انتخاب لوله ها گفته شد ضمن ملاحظه مشخصات هدرولیکی طرح و ویژگیهای زمین شناسی مسیر خط لوله به بررسی مطالعه فنی و اقتصادی لوله های قابل استفاده در طرح می‌پردازیم که این لوله ها به شرح ذیل می‌باشند: لوله های چدن داکتیل لوله های فولادی لوله های آزبست سیمان لوله های فایبرگلاس در ذیل مشخصات کلی لوله های فوق الذکر به منظور مقایسه ، اختصارا توضیح داده می‌شود.

3-2- لوله های چدن داکتیل Spheroidal graphite Iron pipe لوله های چدنی داکتیل (نشکن) از انواع لوله های فلزی است که به مقدار زیاد در انتقال آب استفاده میشود.

اولین لوله های چدن نشکن در سالهای 1948 به صورت آزمایشی تولید شد در سال 1955 وارد بازار تجارت شد و در سال 1970 بطور کامل جایگزین چدن خاکستری شد.

وجود کربن و سیلیس در چدن موجب کاهش نقطه ذوب می‌شود .

اضافه بر نقطه ذوب بسیار پائین تر چدن ، روانی مذاب ، که ریختن شکلهای پیچیده را میسر می‌سازد، از نقاط برتری چدن بر انواع فولاد در تولید لوله های آب است.

وجود فسفر ، به روانی روی مذاب کمک می‌کند و مقاومت در مقابل سایش را افزایش می‌دهد.

جدن نشکن دارای پایه مزیتی بوده که به علت مقاومت بسیار عالی آن در مقابل تنشهای فشاری ، کششی و برشی ، و همچنین پایداری نسبتا مناسب در محیطهای خورنده و قیمت ارزان تولید ، حجم بزرگی از تولید لوله های فلزی را در جهان به خود اختصاص داده است و به همین دلیل چدن داکتیل با انعطاف پذیری خوب که نه تنها از نظر کیفیت بلکه از لحاظ اقتصادی نیز دارای مزیت است.

در تولید قطعات ریختگی مهندسی ، لوله و اتصالات تحت فشار شبکه آبرسانی استفاده می‌شود.

با این خصوصیات لوله های چدن نشکن از گروه مطمئن ترین مواد برای لوله های خطوط انتقال جریان آب در محیطهای خاکی می‌باشد.( اکثر خاکهای موجود در جهان نسبت به چدن مهاجم محسوب نمی‌شوند.) در ایران و سایر کشورهای دنیا ، لوله های چدن داکتیل ، به دلیل مقاومت به خوردگی ، عمر طولانی کارکرد، پوشش پذیری خوب سطوح داخلی و خارجی ، مقاومت در برابر بارهای ترافیکی و سهولت نصب، انعطاف و حد ارتجاعی بالا ، کاربرد زیادی در احداث شبکه های آبرسانی تحت فشار دارند.

لوله های چدن داکتیل در کشورهای مختلف از قطر 100 الی 2000 میلی متر در کلاس های متفاوت با فشار نامی‌6-10-6-25-32-40 بار و به طول 5/5-6-8 متر ، برابر استانداردهای ISO ، DIN ، BS، NF،AWWA، ساخته می‌شود.

تولید این لوله در داخل از قطر 100 الی 700 میلی متر توسط کارخانجات لوله و ماشین سازی ایران و کارخانه لوله سازی اهواز انجام میگیرد، که سفارش ساخت لوله هائی تا قطر 1000 میلی متر را می‌پذیرد.

حفاظت خارجی لوله های چدن داکتیل برای استفاده در زمینه های نسبتا خورنده ضروری است .

پوشش استاندارد لوله های چدنی ، فلز روی به اضافه لایه ای از قیر است که در شرایط حاد در زمان نصب نیز لایه ای از نوار پلی اتیلن روی آن کشیده می‌شود که هزینه آن نسبتا کم است.

برای پوشش داخلی این لوله ها در بیشتر موارد از سیمان پرتلند استفاده شده که به صورت سانتریفوژ آسترزنی می‌شود.

در داخل کشور پوشش داخلی و خارجی لوله های چدن داکتیل مانند لوله های آزبست از پوشش قیری می‌باشد که در رده بندی پوششها جزو پوششهای با کیفیت پایین است.

اتصال لوله به لوله های چدن داکتیل بسیار متنوع و مهمترین آنها عبارتست از اتصال فلانچی ، گلند رزوه ای ، گلند مهره ای،و تایتون که انتخاب نوع اتصال به قطر لوله ، فشارداخلی ، شرایط محلی و نحوه کارگذاری لوله ها بستگی داردکه به شرح ذیل است: اتصال فلانچی: در این نوع اتصال ، بایستی تمام فلانچ ها استاندارد بوده و سطح تماس انها با یکدیگر تمیز و پیچ و مهره ها به طور یکنواخت سفت شوند.

این اتصال معمولا برای قطر کوچک و در شرایط نمایان مانند داخل ایستگاه پمپاژ کاربرد زیادی دارد و از معایب آن خارج شدن از آب بندی در زمینهای سست به دلیل غیر قابل انعطاف بودن اتصال می‌باشند .

امکان انحراف در این نوع اتصال وجود ندارد.

اتصال گلندی: که با بستن پیچ و مهره و فرورفتن گلند و واشر در داخل مادگی ، لوله آب بندی می‌گردد و در لوله های با قطر پایین گلند از نوع رزوه ای است که با پیچاندن به داخل لوله آببندی می‌شود.

اتصال تایتون: این اتصال از نظر امکان تغییر مسیر خط و انحراف لوله ها بسیار مناسب است.

عملیات نصب با سهولت صورت پذیرفته و نشست های خاک را تا حدود زیادی تحمل می‌کند .

این اتصال با پیش بینی شیار های لازم در مادگی لوله و نصب واشر مخصوص و مناسب ، کار آبندی را انجام می‌دهدو زاویه انحراف آن تا قطر 300 میلی متر 5 درجه و 350 تا 400 میلی متر 4 درجه و 400 تا 600 میلی متر 3 درجه مجاز می‌باشد .

3-3- لوله های فولادی لوله های فولادی در سالهای گذشته یکی از انواع لوله های پرمصرف در خطوط انتقال به خصوص و نفت و گاز بوده است.

در داخل کشور این لوله ها تا قطر1200 میلی متر با فشار کارهای متفاوت برابر با آئین نامه DIN-BS-AWWA برای خطوط آبرسانی تولید می‌گردد.

این لوله ها بوسیله اتصالات مکانیکی و جوشی و با انواع پوششهای داخلی و خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از امتیازات اساسی لوله های فولادی، قابلیت انعطاف پذیری بسیار زیاد و تحمل فشار زیاد و تولید آنها در طولهای تا 12 متر می‌باشد.

بدین طریق هزینه های نصب تا حدود زیادی کاهش یافته و تعداد اتصالات کمتر می‌شود.

در مقابل چون مقاومت این لوله ها در مقابل زنگ زدگی و خورندگی آب و خاک بسیار محدود بوده ، در کاربرد این لوله ها باید توجه زیادی برای پوشش داخلی و خارجی آنها به عمل آید.

لوله های فولادی از بیرون با نوار پلی اتیلن یا آپوکسی یا آستر قیر زغال سنگ یا قیر طبیعی حفاظت شده و از داخل معمولا با آستری از سیمان و یا آپوکسی محافظت می‌گردد.

استفاده از لوله های فولادی برای خطوط انتقال آب با قطرهای بزرگ مناسب بوده زیرا حفاظت آنها کمتر ودر نتیجه هزینه تهیه لوله و عایق کاری آن نسبت به سایر لوله ها کمتر می‌شود.

از مزایای مهم این لوله ها این است که علی رغم مقاومت نا مطلوب آنها در مقابل خورندگی ، فشارهای زیادی را تحمل می‌کندو نشست های متجانس به آنها صدمه نمی‌رسانند و چون لوله ها قابل انعطاف می‌باشند در نتیجه اتصالات آنها مانند سه راهی ها و خم ها از تغییر شکل لوله حاصل شده و نتیجتا مساله تهیه اتصالات به سهولت قابل حل می‌باشد.

این لوله ها در مقابل نیروهای خارجی آسیب پذیری کمتری دارند ، تولید این لوله ها در کارخانه نورد اهواز – شرکت ایران اسپیرال- شرکت سدید و شرکت لوله سازی کالوپ انجام می‌گیرد.

3-4- لوله های آزبست سیمان : پس از لوله های چدنی کاربررد لوله های آزبست سیمان بیش از لوله های دیگر می‌باشد.

لوله های آزبست سیمان از 10 تا 15 در صد وزنی الیاف آزبست و 85 و 90 درصد سیمان ساخته می‌شود که در خطوط انتقال تحت فشار برای تحمل فشارهای مختلف از 5/2 تا 16 اتمسفر بسته به ضخامت دیوار لوله استفاده می‌شوند.

لوله های آزبست سیمان در ایران توسط کارخانه های ایرانیت – پرمیت و فارسیت و… در سه کلاس گوناگون ساخته می‌شود.

کلاس B برای فشار کار 6 اتمسفر و کلاس C برای فشار کار 9 اتمسفر و کلاس D برای فشار کار 12 اتمسفر .

لوله های آزبست تا دو برابر فشار کار در کارخانه سازنده و 5/1 برابر فشار کار در موقع نصب می‌بایست تست شود.

دیواره درونی این لوله ها صاف و برای محاسبات هیدرولیکی مقدار ناصافی سطح داخلی را برابر 4/0 میلی متر لنتخاب می‌نمایند.

برای افزایش مقاومت لوله در مقابل خورندگی ، آنها را قیر اندود نموده و در صورت سولفاته بودن زمین از ضد سولفات در ساختمان آنها استفاده می‌گردد.

معمولی ترین نوع اتصال لوله های آزبست کاربرد قطعه مانشون است که خود از جنس آزبست سیمان بوده و معمولا سه حلقه واشر در آن کار می‌گذارندکه دو حلقه واشر جهت آببندی و حلقه میانی جهت جلوگیری از برخورد دو لوله و انقباض و انبساط آنها می‌باشد و به علت استفاده از واشر لاستیکی می‌توانند تا 5 درجه نسبت بهم خارج از محور نصب شوند و یا در مقابل جابجایی های نشیمنگاه خود تا 5 درجه خروج از محور را تحمل نمایند.جهت انشعابات و سه راهی ها و زانوئی های مسیر خط لوله ، از اتصالات چدنی با فشار کار مناسب استاده می‌شود.

3-5- لوله های فایبرگلاس(G-R-P) حدود 30 سال است که لوله هائی با نام تجاری فایبرگلاس (G-R-P) برای پروژه های انتقال آب و در صنایع برای انتقال سیالهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به علت خواص خوب مصنوعات شیمیایی در مقابل خورندگی در مقایسه با مصالح فلزی که مهمترین ماده مصرفی لوله های آبرسانی است انگیزه ساخت لوله هایی با مواد اولیه شیمیایی به وجود آمده که نتیجه آن ساخت لوله های P.V.C و P.E و G.R.P می‌باشد.

لوله های فایبرگلاس از ترکیب رزین و الیاف فیبر شیشه به روشهای مختلف ساخته می‌شود.

گرچه در حال حاضر بیشترین لوله های مصرفی در پروژه های آبرسانی از نوع مصالح فلزی است ولی استفاده از لوله های فایبر گلاس برای پروژه های انتقال آب نیز در بعضی کشورها رواج پیدا کرده است.

در ایران در چند پروژه مطالعه برای استفاده از لوله های فایبر گلاس انجام گرفته ولی هنوز گزارش مستندی برای بررسی خواص فنی آن و نتیجه گیری از کار این لوله در طی زمان در دسترس نمی‌باشد.

روش اولیه ساخت این نوع لوله ها دارای مشکلاتی بوده ولی در حال حاضر با تغییر روش جدید ساخت کلاف پیچی رفت و برگشتی ، مشکلات اولیه برطرف شده و امکان ساخت لوله با استفاده از رزین و نوارهای مقاوم مکانیکی ، در ضخامت های متفاوت برای فشار کارهای مختلف بوجود آمده که با کاربرد مواد شیمیایی خوب، خواص هیدرولیکی و مکانیکی مناسبی را دارا می‌گردد.

ساخت این نوع لوله با استانداردهای مختلف انجام می‌گیرد .

در صورتیکه مواد مصرفی لوله و خواص مکانیکی و هیدرولیکی لوله برابر با آئین نامه های شناخته شده بین المللی انجام گرفته و قیمت آن کمتر از قیمت لوله های مشابه می‌باشد، می‌توان از این لوله ها در این پروژه استفاده نمود.

3-6 – بررسی خوردگی داخلی و خارجی لوله ها: تغییر ظاهری و خواص هر ماده را در اثر واکنش با محیط ، خورندگی می‌نامند.

خطوط لوله از داخل با سیال و از خارج با خاک در تماس هستند و با توجه به کیفیت هر یک از این محیطها در معرض خورندگی قرار می‌گیرند.لذا ابتدا خورندگی خارج لوله ها و سپس خورندگی داخل لوله ها و در نهایت خورندگی خاک و آب مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرند.

3-7- خورندگی در انواع لوله های قابل استفاده در طرح: همانطور که قبلا هم ذکر شد ، مقاومت در برابر خوردگی در برابر لوله های آزبست سیمان و فایبرگلاس نسبتا زیاد است.

در مورد دو نوع دیگر لوله قابل استفاده در طرح بحث می‌کنیم.

3-7-1-خطوط لوله های فولادی : خوردگی لوله های فولادی غالبا با تغییر ظاهری و خواص آن در اثر شرایط خاک حاصل می‌گردد.

در حقیقت وقتی که فولاد در شرایط نامساعد خاک قرار می‌گیرد، تمایل دارد به حالتی پایدار که در طبیغت در سنگ آهن بوده است برگردد.

این حالت پایدار ، اکسید آهن یا زنگ است که در پدیده خوردگی به وجود می‌آید.