تحسين كفاءة شبكة تصريف مياه الامطار باستخدام تصميم مرشح

رسالة ماجستير

اسم الباحث : كرار عبدالله محسن

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : هندسة البنى التحتية‏

سنة نشر البحث : 2020

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

    تعد شبكات الامطار في البنية التحتية الحضرية من العناصر مهمة في المجتمع. واحدة من أهم المشاكل التي تواجه مثل هذه الشبكات هي انسداد الأنابيب بسبب دخول الرواسب في شبكات صرف الامطار ، والتي يمكن أن تسبب الفيضانات أثناء هطول الأمطار الغزيرة. الهدف من هذه الدراسة هو تحسين كفاءة شبكة الامطار باستخدام مرشح جديد يقلل من نفاذ الرواسب.

    تقدم هذه الدراسة نموذجًا مختبريا يحتوي النموذج على شبكة من الأنابيب لمحاكاة المطر بالإضافة إلى شارع من الجانبين، في الجانب الأول يحتوي على اخدود مع مرشح ، بينما يحتوي الجانب الآخر على اخدود بدون مرشح. تمت دراسة العديد من المتغيرات المؤثرة على نسبة العابر من اخدود مع المرشح إلى اخدود بدون مرشح ، مثل كثافة هطول الأمطار وطول المرشح وزمن الشدة المطرية ومنحدر الأرض.

    الغرض من النموذج العددي ,FLOW-3D تم التحقق من العمل المختبري باستخدام نموذج عددي هو دراسة متغير جديد لم يدرس في العمل المختبري مثل قطر الرواسب. تم استخدام خمس شدات مختلفة من هطول الأمطار 30 و 37 و 44 و 51 و 58 (مم / ساعة ) ، كل شدة تستخدم على الارض مع خمسة منحدرات 1 و 1.5 و 2 و 2.5 و 3 . كانت اطول المرشح 100 و 150 و 200 و 250 و 300 مم، بينما كانت الفترة الزمنية للشدة المطرية 5 و 10 و 15 و 20 و 25 دقيقه

    أوضحت النتائج أن ميل الأرض وطول المرشح كانا أكثر العوامل تأثيرا على نسبة العابر من اخدود مع المرشح إلى اخدود بدون مرشح. ان نسبة العابر كانت 35 ٪ لأدنى ميل من الأرض ، و11 ٪ لأقصى ميل للأرض. لوحظ انخفاض نسبة العابر عندما يزيد طول المرشح الموجود في الحقل عن 400 ملمتر. ان مدة الشدة المطرية لها تأثير أقل أهمية على نسبة العابر من المتغيرات الأخرى. أظهرت النتائج أن النسبة العابر من اخدود مع مرشح إلى اخدود بدون مرشح كانت 34 ٪ بكثافة المطر الادنى التي تصل الى 30 (مم / ساعة ( و 12.5 ٪ في كثافة المطر الاعلى التي تصل الى 58 (مم / ساعة ( ، في حين أن نسبة العابر كانت 37 ٪ و 13 ٪ للحد الأدنى والحد الأقصى لقطر الرواسب ، على التوالي.

   اثبتت النتائج أن استخدام النموذج الرقمي لمحاكاة هذه الظواهر يعطي نتائج مقبولة ، وكان الحد الأقصى للخطأ فيها أقل من 16 ٪. يوفر نموذج التنبؤ بتحليل الأبعاد طرقًا فعالة للتنبؤ بسلوك النسبة العابر من كلي مع مرشح إلى كلي بدون مرشح. يتم الاستفادة من النموذج العددي الحصول على معادلة إحصائية لحساب، (𝑀𝑓/𝑀𝑔) حيث يعطي استخدام نموذج SPSS لتقدير نسبة (𝑀𝑓/𝑀𝑔) نتيجة تصل الى R2 = 0.88 وفق ظروف العمل.

Improving Efficiency of Storm Water Network Using a New Galley Design-Filter Bucket

Storm networks as urban infrastructure are important elements in the society. One of the most critical problems facing such networks is the clogging of pipes due to sediment inlet into the sewer systems, which can cause flooding during heavy rain. This study aims to improve the efficiency of storm network by using a new filter.

    This study presents an experimental model, in which a buildup model contained a network of pipes used to simulate the rain as well as the street surface with two sides, in the first side contains gully with filter, while the other side contains gully without filter. Several variables effects on the passing ratio from gully with filter to gully without filter were studied, such as rainfall intensity, length of filter, duration of intensity and slope of floor.

    A numerical model FLOW-3D was verified by using experimental work, and the purpose of numerical model to study a new variable not getting in the present experimental work like diameter of sediments. Five different intensities of rainfall were used 30, 37, 44, 51 and 58𝑚𝑚ℎ−1, each intensity is runoff on the floor with five slopes 1,1.5,2, 2.5 and 3. For a length of filter were also used 100,150,200,250 and 300mm, while the duration of rainfall intensities were 5, 10, 15, 20 and 25 minutes.

    Results indicated that the slope of the ground and the length of filter were the most influential factors affecting on passing ratio of gully with filter to gully without filter(𝑀𝑓/𝑀𝑔). The relationship between the efficiency of filter and passing ratio (𝑀𝑓/𝑀𝑔) was the inversely related. The passing ratio (𝑀𝑓/𝑀𝑔) was 35% for the minimum slope of the ground, and 11% for the maximum slope of ground. It was observed that the passing ratio decreases when the length of filter in filed is more than 400mm. The duration of intensity has a less important effect on the passing ratio than other variables. The results also showed that the passing ratio(𝑀𝑓/𝑀𝑔) was 34% at a low rain intensity of 30 𝑚𝑚ℎ−1and 12.5% at a high rain intensity of 58 𝑚𝑚ℎ−1, while it was 37% and 13% for minimum and maximum diameter of sediment, respectively.

     The results also concluded that the use of FLOW-3D to simulate these phenomena gave acceptable results, as the maximum error between numerical and laboratory model was less than 16%. The dimensional analysis prediction model provides effective methods to predict the behavior of passing the ratio of gully with filter to gully without filter. The numerical model helped in providing a statistical equation to calculate the passing ratio (𝑀𝑓/𝑀𝑔), where the using of SPSS model to estimate the passing ratio gives result that agree with (R2 = 0.88)