تنفيذ و تصميم الخزانات المياه الأرضية
يعتبر من الأعمال الهندسية الهامة التي تتطلب دقة في التصميم والتنفيذ لضمان سلامة المياه المخزنة والحفاظ عليها من التلوث، وكذلك لضمان سلامة المنشأ نفسه.
التصميم:
- تحديد السعة المطلوبة: يبدأ التصميم بتحديد حجم الخزان المطلوب بناءً على الاحتياجات المائية المتوقعة، مع الأخذ في الاعتبار عوامل النمو السكاني أو التوسع الصناعي المستقبلي. يتم حساب السعة عادةً بوحدات اللتر أو المتر المكعب.
- اختيار الموقع المناسب: يجب اختيار الموقع بعناية، مع مراعاة طبيعة التربة وقدرتها على تحمل الأحمال، ومستوى المياه الجوفية، وقرب الموقع من مصادر المياه (إن وجدت) وشبكات التوزيع. يجب أن يكون الموقع سهل الوصول للصيانة المستقبلية.
- نوع الخزان: يتم اختيار نوع الخزان المناسب (خرساني، معدني، بلاستيكي) بناءً على عدة عوامل منها: الميزانية المتاحة، السعة المطلوبة، طبيعة التربة، مقاومة المواد للتآكل، وعمر الخدمة المتوقع. الخزانات الخرسانية المسلحة هي الأكثر شيوعًا في المشاريع الكبيرة نظرًا لقوتها ومتانتها.
- التصميم الإنشائي: يتم إجراء تحليل إنشائي للخزان لضمان قدرته على تحمل الأحمال المختلفة، مثل وزن المياه، وضغط التربة الجانبي، وأي أحمال خارجية أخرى (مثل حركة المرور إذا كان الخزان يقع تحت طريق). يتم تحديد أبعاد الخزان (الطول والعرض والارتفاع) وسمك الجدران والأرضية والسقف، وكذلك كمية حديد التسليح المطلوبة. يجب أن يراعي التصميم مقاومة الخزان لتسرب المياه.
- تفاصيل العزل المائي: يعد العزل المائي ضروريًا لمنع تسرب المياه من الخزان أو دخوله من الخارج. يتم اختيار مواد العزل المناسبة (مثل البيتومين، أو أغشية PVC، أو الإيبوكسي) وتطبيقها بعناية على الجدران والأرضية.
- تصميم أنظمة الدخول والخروج: يجب تصميم أنظمة دخول وخروج المياه بعناية لضمان تدفق المياه بشكل سلس ومنع حدوث أي انسدادات. يجب توفير فتحات تهوية مناسبة لمنع تراكم الضغط داخل الخزان.
- توفير وسائل السلامة: يجب توفير وسائل السلامة اللازمة، مثل السلالم، وحواجز الحماية حول الفتحات، والإضاءة الكافية، لضمان سلامة العاملين أثناء الصيانة.
التنفيذ:
- أعمال الحفر والتسوية: يتم حفر الموقع حسب الأبعاد المحددة في التصميم، وتسوية الأرضية وضغطها جيدًا.
- صب الخرسانة: يتم صب الخرسانة للجدران والأرضية والسقف وفقًا للمواصفات الفنية المعتمدة. يجب التأكد من جودة الخرسانة ومقاومتها للتسرب.
- تركيب حديد التسليح: يتم تركيب حديد التسليح وفقًا للتصميم الإنشائي لضمان قوة الخزان.
- أعمال العزل المائي: يتم تطبيق طبقات العزل المائي بعناية على الجدران والأرضية، مع التأكد من تغطية جميع الشقوق والفواصل.
- تركيب أنظمة الدخول والخروج: يتم تركيب الأنابيب والصمامات والمحابس الخاصة بأنظمة الدخول والخروج وفقًا للتصميم.
- الاختبار والتشغيل: بعد الانتهاء من أعمال التنفيذ، يتم إجراء اختبار للخزان للتأكد من عدم وجود أي تسربات. يتم ملء الخزان بالماء ومراقبته لفترة زمنية محددة. بعد التأكد من سلامة الخزان، يتم تشغيله واستخدامه لتخزين المياه.
- الصيانة الدورية: يجب إجراء صيانة دورية للخزان للتأكد من سلامته ونظافته. يشمل ذلك فحص الجدران والأرضية والسقف بحثًا عن أي شقوق أو تسربات، وتنظيف الخزان من الرواسب والطحالب.
اعتبارات إضافية:
- المواصفات الفنية: يجب الالتزام بالمواصفات الفنية المعتمدة في بلد التنفيذ، مثل الكود السعودي للبناء (SBC) أو المواصفات الأمريكية (ACI).
- الإشراف الهندسي: يجب الإشراف على أعمال التصميم والتنفيذ من قبل مهندس متخصص لضمان الجودة والسلامة.
- الاستدامة: يمكن تصميم الخزانات الأرضية بطريقة مستدامة، مثل استخدام مواد معاد تدويرها، أو تركيب أنظمة لتجميع مياه الأمطار.
اتباع هذه الإرشادات يضمن الحصول على خزان مياه أرضي مصمم ومنفذ بشكل صحيح، مما يوفر مياه نظيفة وآمنة لفترة طويلة.
💠 إشتراطات التصميم :
أ- يجب مراعاة الأصول الفنية عند تصميم الخرسانات المسلحة لبلاطة أرضية وحوائط الخزانات الأرضية وعند تنفيذها يعمل مانع تسرب مائي بين الصبات المختلفة وخاصة فيما بين بلاطة الأرضية والحوائط الرأسية وأيضا العناية بوصلات الحديد الرأسي للحوائط والأفقي لبلاطة الأرضية والحوائط الرأسية حتى يكون أداؤها سليماً ومأموناً تحت تأثير الأحمال المتوقعة على الخزان خلال عمرها الافتراضي مثل الضغط الأفقي للتربة وضغط المياه وأي أحمال أخرى متوقعة مع مراعاة عمل رباط بين الصبات المختلفة وخاصة فيما بين القاع والحوائط الرأسية.
ب-يتم تسليح جدران وأرضية الخزانات بشبكتي تسليح وتثبت بواسطة الشناكل والكراسي ( شكل رقم 3 ) .
ج-تستخدم أسياخ التسليح ذات الأقطار الصغيرة مثل قطر 10مم ، 12مم 14مم في التسليح لمقاومة الشروخ .
د-تزود الخزانات الأرضية بفتحات ذات أغطية من مادة الحديد الزهر وتكون من النوع المحكم لمنع تسرب المياه إلى داخل الخزان مع تركيب شبك حماية من مادة غير قابلة للصدأ والتآكل وضرورة رفع منسوب الفتحات وأغطيتها عن مستوى سطح الخزانات لتلافي تسرب مياه الأمطار أو مياه الغسيل إلى داخل الخزانات مع حمايتها واتخاذ الاحتياطات الكفيلة بعدم عبث الأطفال بها أو سقوطهم داخلها مع الزام المكاتب الهندسية والاستشارية عند إعداد التصاميم لخزانات المياه الأرضية بأن تكون الأغطية الخاصة بها وفقاً للمخططات والنماذج المعدة لها ( شكل رقم 4 ) .
هـ- يجب العناية بتصميم بلاطة سقف الخزان الأرضي تحت تأثير الأحمال المتوقعة عليها مثل وزن طبقات التربة فوقها وكذلك أي أحمال حية متوقعة .
و- يجب اختيار مسار خط المواسير الذي يغذي الخزان الأرضي من الشبكة العامة وكذلك المواسير الخارجة منه بعيداً عن جميع مصادر التلوث المحتملة وأخذ الاحتياطات اللازمة لعزل هذه المواسير.
و- أن يتــم عمـل هبـوط صغير بقـاع الـخزان بمقـاس لايقـل عن ( 50سم ×50 سم ) وعمق ( 25سم ) في المنطقة أسفل ماسورة سحب المياه من الخزان.
ز- أن يعمل ميل قليل إلى الخارج بظهر سقف الخزان لسهولة تصريف مياه الأمطار.
ح- تزود غرفة المضخات الملحقة بالخزان (إذا كانت في منسوبها) بغرفة تجميع المياه المتسربة من الوصلات بأبعاد 0.5×0.5×0.35م وتزود بمضخة مياه غاطسه لنـزح هذه المياه .
ط- يوصى بدهان الخزان من الداخل بمادة معتمدة مانعة لتكوين الطحالب والبكتريا والفطريات داخل الخزان .
ي- تركيب سلالم السـلامة تحت أغطية خزانات المياه الأرضية
8-اشتراطات الصيانة الدورية:
أ- إصلاح الخزانات الأرضية في حالة وجود أي تلف فيها ومعالجة التسربات إذا ظهرت أي تسربات وذلك بتفريغ الخزان من الماء وتجفيفه وإجراء المعالجة الضرورية لمنع تسرب المياه.
ب- العناية بالعوامات والصمامات وملحقاتها وتنظيفها وإزالة الانسدادات فيها من الأملاح والترسيبات وتغييرها في حالة تلفها.
ج- العناية بالخزانات وإحكام غلقها حتى يصعب فتحها أوالعبث بها.
د- فحص واختبار المضخات ( أجزاء نقل الحركة والموتور وأجهزة التحكم والتوصيلات الكهربائية ).
هـ- في حالة ما إذا كان الخزان الأرضي يعمل كخزان لمياه الحريق فإنه يجب توفير مصدر دائم لمياه الحريق أثناء عملية الصيانة.
و- إلزام الشركات والمؤسسات القائمة بأعمال الصيانة بتأمين معدات السلامة لأفرادهـا.
💠 حساب سعة خزان المياه الأرضي :
يجب أن تتناسب سعة خزان المياه الأرضي مع عدد الشقق والسكان المستفيدين وأن تكفي السكان لمدة يوميـن على الأقل ويتـم تقديرها على أساس معـدل لا يقـل عن (100) لتر/فرد/يوم ولا تقل سعة الخزان عن (10م3) بحيث يراعى الآتي:
أ- في المنشآت الصغيرة (سكن مستقل “فيلا” – مبنى مؤلف من وحدتين سكنيتين لا تزيد مساحة مبانيها عن 500م2 ) ينصح أن تكون سعة الخزان الأرضي 12م3 مـع إضافة 3 م3 لكل وحدة سكنية أو لكل 150م2 إضافية من مساحات المباني.
ب- بالنسبة للمباني الكبيرة:
1 – يتم تحديد معدل استهلاك المياه حسب طبيعة استخدام المبنى وذلك من N.P.C (National Plumbing Code).
2- يتم تصميم مواسير التغذيـة على أسـاس أن سرعة المياه لا تزيد عن 8 قدم/ث لقوائم المياه و 5قدم/ث للمواسير الفرعية.
3- يتم تقدير سعة الخزان على الأسس التالية:
أ – سعة تخزين كافية للإمداد بالمياه لمدة 3 أيام وذلك لاستهلاك السكان.
ب – تحديـد نـوع المبنى من حيث درجـة تعرضـه للحـريـق حسب N.F.P.A (National Fire Protection Association) وعلى ذلك يتم تحديد أنظمة مكافحة الحريق.
وبناء على ذلك يمكن تحديد كمية المياه اللازمة لمكافحة الحريق كالآتي:
– كمية المياه المطلوب تخزينها لشبكة الرشاشات إن وجدت = (500- 750 ) جالون / دقيقة ولمدة تتراوح من 30-60 دقيقة.
– كمية المياه المطلوب تخزينها لخراطيم الحريق الداخلية والخارجية = 100 جالون/دقيقة ولمدة 30 دقيقة.
ج – سعة الخزان الأرضي = كمية المياه المطلوبة للحريق ( الرشاشات + خراطيم الحريق ) + كمية المياه المطلوبة للاستهلاك العام.
💠 الملحقات الخاصه بـ خزان المياه الأرضي :
يزود خزان المياه الأرضي بالمواسير الآتية:
أ – ماسورة تغذية الخزان من الشبكة العامة ويركب عليها محبس عوامة.
ب- ماسورة سحب الماء من الخزان بواسطة مجموعة الضخ لرفعه للخزان العلوي ويركب عليها محبس قفل .
ج- ماسورة فائض وخطوط صرف غسيل ذات صمامات قفل مع ملاحظة دهان المواسير الحديدية الملاصقة للمياه بمادة ضد الصدأ وغير سامة .
-تركب ماسورة تهوية ( قطر حوالي 2 بوصة ) بسقف الخزان وبكوع إلى أسفل في نهايتها شبك سلك لمنع دخول الحشرات .
-تركب داخل خزانات المياه الأرضية سلالم بحاري من مواد تكون مقاومة للصدأ وغير سامة لتسهيل الدخـول للخزانات والخروج منها لإجراء أعمال الصيانة والتطهير الدورية شكل رقم (2) .
5- متطلبات التنفيذ والاختبار :
-يستخدم في بناء هذه الخزانات الأسمنت المقاوم للكبريتات ( الأسمنت نوع (V) ) حسب ما جاء بالمواصفات القياسية السعودية والتصنيف الأمريكي ( ASTM ).
-تطلى جدران وأرضيات الخزانات بمادة الإيبوكسي أو غيرها من المواد المستعملة لمنع تسرب المياه .
-توضع عوازل للمياه وقواطع لمنع التسرب بين جميع فواصل البناء ، كما تسد بإحكام جميع فتحات السباكة والفتحات المستعملة في التنفيذ .
-تؤسس بلاطة الأرضية إذا كانت واقعة فوق منسوب المياه الأرضية بأكثر من متر واحد على طبقة من الركام المدكوك جيداً ، وتوضع فوقها طبقة مانعة للرطوبة ، أما إذا كانت بلاطة الأرضية واقعة تحت المنسوب المتوقـع للمياه الأرضية أو قريبة منه فيجب تغطية هذه البلاطة وجميع الوجـوه الخارجية للخزان بما لا يقل عن طبقتين من الأغشية العازلة المشبعة بالأسفلت .
-يتم اختبار الطبقات العازلة الداخلية في الخزان بعد انتهاء تنفيذها وقبل العزل الخارجي والردم وذلك بملء الخزان بالماء لمدة 48 ساعة ، وعلاج أسباب أي تسرب أو رشح يتبين وجوده قبل البدء في العزل الخارجي والردم ثم يتم اختبار العزل الخارجي بعد تنفيذه وذلك بعد تفريغ الخزان من الماء تماماً وتركه ليجف .
💠 الردميــات :
يستخدم في الردم حول الخزان مواد من نوع الردم الإنشائي (منتقى) طبقاً للمواصفات القياسية الأمريكية للطرقAASHTO رقم (A-1) أو (A-2) أو ما يعادلها ، ويتم الردم على طبقات لا يتجاوز سمك كل منها 20سم ، ويتم دك كل طبقة بطريقة ميكانيكية حتى تحقيق كثافة لا تقل عن 95 ٪ من الكثافة العظمى الجافة على أن تقاس هذه الكثافة بطريقة اختبار بروكتور المعدل ، ويتعين أن يشرف على تنفيذ عملية الردم فني متخصص ذو خبرة في هذه الأعمال ، كما يتعين إجراء جميع الاختبارات الميدانية اللازمة للتأكد من جودة الردم وتسجيل نتائجها بانتظام .