فصل اول:

کلیات و مطالعات

مقدمه

شهرگرائی که حاصل توسعه اقتصادی و صنعتی می باشد، مشکلات متعددی را در پی داشته است. افزایش جمعیت و تراکم آن در واحد سطح شهرها، پیدایش موسسات خدماتی مانند بیمارستانها، دانشگاهها، آموزشگاهها، ادارات و ... توسعه واحدهای صنعتی و تولیدی بزرگ از جمله کارخانجات، صنایع نساجی و داروئی و غذایی و ...تولید حجم زیادی از فاضلابهای خانگی، شهری و صنعتی را به همراه داشته و سبب آلودگی در محیط زیست می گردد.

افزایش جمعیت در شهرهای توسعه یافته منتج به عدم تکافوی آب آشامیدنی و بی مصرف شدن آبهای سطحی زیرزمینی جهت شرب، در نتیجه آلودگی و گسترش شبکه آبرسانی متناسب با افزایش جمعیت و موسسات از یک طرف و جمع آوری فاضلاب شهری و صنعتی دفع مناسب آنها از سوی دیگر،‌دو عامل عمده از عوامل موثر در حفظ سلامتی مردم و اجتماع است. تخلیه فاضلاب حاصل از فعالیتهای مختلف سبب تنزل کیفیت جریان آبهای سطحی و زیرزمینی گردیده و افزایش آلودگی این آبها سلامت ساکنین شهرها را روزبروز در معرض مخاطرات جدی قرارداده است. کاربرد مواد شیمیائی و انواع مختلف دترژنت ها در زندگی روزمره و تخلیه آنها همراه با فاضلابهای انسانی به جریانهای آبهای سطحی و زیرزمینی و افزایش آلودگی آنها به فاضلاب از نظر شیوع بیماریهای عفونی و انگلی بطور مستقیم از طریق مصرف آبهای آلوده و بطور غیرمستقیم از طریق رشد و تکثیر عوامل بیماریزا و انتقال بیماریها توسط حشرات و بندپایان و آلوده شدن سبزیجات و صیفی جات آبیاری شده توسط فاضلابها امری واضح و روشن است. با نگاهی گذرا به آثار بیماریهای مختلف از جمله بیماریهای انگلی و روده ای به اهمیت آبهای آلوده در انتقال این بیماریها پی برده از طریق کنترل آلودگی آبهای مصرفی می توان تا اندازه ای این بیماریها را مهار نمود.

در این راستا بیمارستانها نیز بعنوان منبع قابل توجه آلودگی بشمار می آیند و فاضلاب حاصل از فعالیتهای مختلف در این مکانها سبب آلودگی شدید آبهای زیرزمینی می گردد با توجه به این مسئله که بیمارستانها عامل تولید فاضلابهای خطرناک می باشند و اغلب بیمارستانهای موجود فاقد سیستم تصفیه فاضلاب مناسب بوده و فاضلاب تولیدی را بدون درنظرگرفتن قوانین زیست محیطی به کانالها یا جویهای آب تخلیه می نمایند، طراحی سیستم های فاضلاب جهت بیمارستانها امری ضروری محسوب می گردد.

روشهای جمع آوری فاضلابروهای شهری

جمع آوری فاضلابهای شهری را می توان به دو گونه انجام داد:

الف- جمع آوری ناقص: که در آن آب باران با کمک شبکه ای روبسته یا روباز جمع آوری و به بیرون شهر فرستاده می شود و فاضلابهای خانگی در چاههای جذب کننده وارد می گردند. این روش سنتی در بیشتر شهرهای ایران است به عللی که قبلا بیان شد، نباید در آینده به صورت فعلی مورد استفاده قرارگیرند.

ب- جمع آوری کامل: که در آن آب باران و فاضلابهای خانگی و صنعتی بوسیله شبکه هایی از شهر بیرون برده می شوند. برای اجرای جمع آوری کامل از دو روش ممکن است استفاده گردد:

روش 1: روش مجزا: در این روش فاضلابهای خانگی و صنعتی در یک شبکه لوله کشی به تصفیه خانه هدایت شده و فاضلابهای ناشی از آب باران در شبکه دیگر و به شکل مجزا مستقیما به رودخانه فرستاده می گردد.

روش 2: روش درهم: در این روش فاضلابهای خانگی و صنعتی و آن چه از آب باران است همگی بوسیله یک شبکه ی لوله کشی جمع آوری می گردند. برای جلوگیری از افزایش حجم بی رویه ی حجم تصفیه خانه با کمک ساختمانهای ویژه ای به نام سرریزه آب باران در واقع بارندگی مستقیما به رودخانه ، مسیل یا دریا می فرستند، و تنها قسمت کمی از آن همراه فاضلاب خانگی به تصفیه خانه فرستاده می شود.

مقایسه روشهای جمع آوری فاضلاب (مجزا- درهم)‌

الف- در روش مجرا دو شبکه لوله کشی و کانال سازی جداگانه با دریچه آدم رو، مخصوص به خود لازم است ولی در روش درهم تنها یک شبکه ی لوله کشی کافی است. لذا هزینه های ساختمانی شبکه ی مجزا خیلی بیشتر است.

ب- در روش مجزا لوله های فاضلاب خانگی درزیر و لوله های آب باران در سطحی بالا قرارمی گیرند و لذا در مواقع بارندگی شدید خطر ورود آب باران از شبکه فاضلاب به درون زیرزمینها وجود ندارد. یعنی روش مجزا دارای ایمنی بیشتری است.

ج- در روش مجزا چون تمام آب باران وارد رودخانه ها می شود، بزرگی تصفیه خانه و هزینه آن کمتر می گردد.البته در این روش نیز مقدار کمی از آب باران بوسیله اتصالهای غلط و غیرمجاز درون ساختمانها و نیز از راه دریچه های آدم رو در کف خیابانها وارد شبکه فاضلاب خانگی می شود که مقدار آن بستگی به سطح فرهنگ مردم ووجود یا عدم وجود شبکه ی فاضلاب آب باران در شهر تغییر می کند.

د- در روش مجزا احتمال ته نشینی مواد معلق کمتر است در حالی که در روش درهم به علت بزرگ بودن مقطع ها و اختلاف زیاد بین و بی ماکزیمم در حالت بارندگی و می نیمم در حالت بدون بارندگی، امکان ته نشین شدن مواد معلق افزایش می یابد. این عامل در خوب کارکردن و راحتی بهره برداری از شبکه تاثیر به سزایی دارد.

هـ- در روش مجزا چون تمام فاضلاب خانگی به تصفیه خانه هدایت می شود،‌محیط زیست سالمتر می ماند در حالی که در روش درهم قسمتی از فاضلاب خانگی در موقع بارندگی همراه آب باران و بدون تصفیه وارد محیط طبیعی می شود.

و- در روش مجزا در موقع بارندگی تغییری در برنامه و بازده تصفیه خانه داده نمی شود. در حالی که در روش درهم به علت کوتاه شدن مدت توقف فاضلاب در تصفیه خانه ممکن است برخی از تخم انگل ها فرصت جداشدن از فاضلاب را نیابند.

الگوهای جمع آوری فاضلاب

الگوهای سیستم جمع آوری فاضلاب و سیلاب براساس وضعیت خطوط نسبت به تصفیه خانه به عواملی از جمله سطح، شکل منطقه، پستی و بلندی و عوارض طبیعی منطقه، نوع سیستم جمع آوری، روش تصفیه و دفع و نیز تصفیه خانه بستگی دارد که الگوهای جمع آوری فاضلاب به شرح زیر می باشد:

1- الگوی شعاعی (Radial Pattern)

در مناطقی که به صورت صاف و مسطح بوده و شیب کمی از مرکز به اطراف دارند و نیز زمین کافی برای دفع یا استفاده مجدد پساب (به عنوان مثال در کشاورزی) وجود داشته باشد، از این الگو استفاده می شود،‌در این الگو لوله ها بصورت شعاعی از مرکز شهر به اطراف کار گذاشته می شوند. قطر لوله ها کوچک بوده اما نیاز به چند تصفیه خانه می باشد.

2- الگوی عمودی (Perpendicular Pattern)

در این الگو لوله های فاضلاب سرد طوری کار گذاشته شده اند که لوله اصلی تا محل رودخانه طبیعی کمترین فاصله را داشته باشد. این الگو بیشتر برای سیستم های مجزای شبکه فاضلاب و یا سیستم هایی که بخشی از آن مجزا باشد، (شبکه مختلط) مناسب است. زیرا در این حالت سیلاب به راحتی به رودخانه تخلیه می شود. این الگو به دلیل نیاز به تصفیه خانه های متعدد و نیز حجم زیاد فاضلاب در شبکه مشترک برای این سیستم فاضلابرو مطلوب نمی باشد.

3-الگوی تقاطعی (Interceptor Pattern)

این الگوی تقاطعی، اصلاح شده الگوی عمودی است. و یک خط کمربندی که در پایین ترین رقوم ارتفاعی سطح شبکه قراردارد. جریان فاضلاب را از تمامی خطوط گرفته و به تصفیه خانه هدایت می کند. این الگو برای شبکه مجزا و مشترک قابل استفاده است.

4-الگوی بادبزنی (Fan Pattern)

در این الگو تمام خطوط فاضلاب سرد از کل منطقه به محل تصفیه خانه هدایت می شود. امتیاز این الگو نیاز به یک تصفیه خانه است. در این الگو قطر لوله ها در طول مسیر به تدریج افزایش یافته که منجر به افزایش هزینه های احداث شبکه می شود. از محدودیتهای دیگر این روش،‌افزایش بار وارده به تصفیه خانه است.

5- الگوی ناحیه ای یا منطقه ای (Zon Pattern)

در مناطقی که بین بالاترین و پایین ترین نقطه، اختلاف ارتفاع و در نتیجه شیب زیاد باشد (مثل اجتماعات واقع در یک تپه شیب دار) کل منطقه به چند بخش از نظر شیب تقسیم شده و فاضلاب هر قسمت به صورت جداگانه جمع آوری و به یک تصفیه خانه هدایت می شود. مهمترین عیب این سیستم طول زیاد خطوط جمع آوری فاضلاب است.

آمار هواشناسی

کلان شهر تهران که در دامنه جنوبی رشته کوههای البرز امتداد یافته، ارتفاعی حدود 1050 متر از سطح دریا داشته و وسعت تقریبی آن در حدود 700 کیلومترمربع و با جمعیتی در حدود 12 میلیون نفر می باشد که از آب و هوای نیمه خشک و کوهستانی برخوردار می باشد.

شهر تهران دارای شیبی از سمت شمال و جنوب می باشد که برای تعیین دقیق نوع آب و هوا و اطلاعات و آمار مربوط به کلیماتولژی شهر چندین ایستگاه سینوتیک ها و کلیماتولوژی در شهر واقع شده است.

که منطقه میدان امام حسین واقع در جنوب شرقی تهران بوده و بیمارستان بوعلی نیز در این ناحیه واقع شده که برای بدست آوردن اطلاعات آب و هوایی منطقه، ایستگاه مربوط ایستگاه دوشان تپه می بوده و آمار و اطلاعات بدست آمده در این ناحیه مربوط به یک دوره آماری 5 ساله می باشد و بر این اساس می توان میانگین دما، رطوبت نسبی ، فشار میزان بارندگی ، سرعت باد، ساعات آفتابی در طول روز،‌ارتفاع از سطح دریا و ... را بدست آورد.

کد منطقه 40753 و ارتفاع از سطح دریا 3542

میانگین دما برحسب درجه سانتیگراد 3/18 سالانه و میانگین رطوبت نسبی 53 میزان بازندگی در حدود (mm)6/23 و سرعت باد KNOTS7/2 ، ساعت آفتابی 8/2753 ساعت در طول سال می باشد.

از این گزارش می توان نتیجه گرفت که میزان بارندگی سالانه، سرعت باد، در این منطقه کم بوده و از آب و هوایی گرم برخوردار می باشد که بارش سالانه درصد چشمگیر نبوده و بدلیل عدم وزش باد، آلودگی ها در منطقه باقی می مانند.

نقشه برداری

نقشه برداری عبارت است از فن نشان دادن سطح مشخصی از زمین با تمام یا قسمتی از جزئیات طبیعی و مصنوعی آن در روی نقشه.

نقشه برداری شامل مراحل برداشت یعنی عملیات روی زمین، محاسبه و رسم نقشه می باشد.

نقشه

نقشه عبارت است از تصویر یک قطعه زمین با مقیاس معینی روی یک سطح افقی.

اگر قطعه زمین مورد برداشت کاملا افقی باشد، نسبت فاصله بین نقاط مختلف آن با فاصله آن نقاط درروی نقشه ثابت خواهدبود. در صورتی که اگر افقی نباشد،‌این نسبت تغییر می کند. علت این امر آن است که پس از آن که فاصله بین دو نقطه اندازه گیری شد، اگر هر دو نقطه در روی یک سطح افقی واقع باشد، عینا فاصله آنها با درنظرگرفتن مقیاس، روی صفحه کاغذ منتقل می شود. در صورتی که اگر هر دو نقطه روی یک سطح افقی واقع نباشد،‌ابتدا فاصله بین آنها تبدیل به فاصله افقی شده سپس با درنظرگرفتن مقیاس، روی کاغذ منتقل می شود. مثلا در شکل زیر اگر فاصله بین نقاط B,A مساوی I اندازه گیری شده باشد، ابتدا فاصله افقی آن یعنی که مساوی است، محاسبه و این مقدار با مقیاس موردنظر روی نقشه منتقل می شود.

مساوی زاویه بین خط AB و سطح افقی می باشد.

سطح افقی در هر نقطه از زمین عبارت از سطحی است که عمود بر خط قائم و یا امتداد شاغول در آن نقطه باشد.

انواع نقشه

نقشه را از نظر نحوه استفاده ومقیاس آن به شرح زیر طبقه بندی می نمایند:

الف- نقشه های توپوگرافی:

مقیاس این نقشه ها بین تا می باشد. پستی و بلندی زمین و نوع اراضی در روی این نقشه ها مشخص می باشد.

ب- نقشه های پلانیمتری:

فرق آن با نقشه های توپوگرافی در این است که دراین نقشه ها ارتفاعات مشخص نشده است.

ج- نقشه های جغرافیائی:

این نقشه ها از روی نقشه های توپوگرافی که قبلا تهیه شده و اطلاعات اضافی که از روی زمین برداشت شده است، تهیه می شود. مقیاس در این نقشه ها ممکن است تا یک میلیونیم برسد. در برخی از این نقشه ها ارتفاعات وجود دارد و در برخی دیده نمی شود.

د- نقشه های عمومی

این نقشه ها از روی نقشه های موجود و سایر اطلاعات لازم زمین تهیه می شود. مقیاس این نقشه ها غالبا کوچکتر از یک میلیونیم می باشد. در این نقشه ها، بعلت کوچکی مقیاس،‌برخی از اطلاعات نقشه مبدا حذف شده است.

هـ- نقشه های ثبتی

این نقشه ها از لحاظ تقسیم بندی زمین بین مالکین آن و استفاده ای که از زمین می شود تهیه میگردد. مقیاس آنها بین تا فرق می کند. ارتفاعات و سایر عوارض طبیعی و مصنوعی ممکن است در روی نقشه نشان داده شده یا نشده باشد.

و- نقشه های مخصوص:

این نوع نقشه ها جهت استفاده بخصوصی تهیه می شود. مانند نقشه های دریایی، زمین شناسی، آماری، نقشه های توریستی ممالک و شهرها و غیره. برخی از این نقشه ها از روی مقیاس نمی باشد.

ز- پلان:

همانطور که قبلا گفته شد ، نقشه ای که از قطعه زمین کوچکی تهیه می گردد، پلان نامیده می شود. مقیاس این قبیل نقشه ها بزرگتر از می باشد.

دوربین های نقشه برداری

دور بین های نقشه برداری برای اندازه گیری فاصله و زاویه افقی و زاویه عمودی و ترازیابی بکار می رود. دوربین های نقشه برداری شامل انواع دستگاههای تراژ، آلیداد، تاکئومتر و تئودولیت می باشد. دستگاههای آلیداد روی تخته سه پایه قرارداده می شود. سایر دوربین های نقشه برداری معمولا روی سه پایه مستقر می گردد.

قسمت اول- قسمتهای مختلف دوربین های نقشه برداری

دوربین های نقشه برداری شامل قسمتهای زیر است:

1- تراز

2- پیچ ها

3- صفحات

4- ورنیه

5- دوربین

6- ضمائم اضافی مانند ذره بین، قطب نما، شاغول

7- سه پایه و تخته سه پایه

8- شاخص (برای استفاده از غالب دوربینها باید شاخص بکاربرده شود)،

9- میکروسکوژ مخصوص زوایا

1- تراز

در روی غالب دستگاههای نقشه برداری محفظه ای شیشه ای به نام تراز وجود دارد که برای افقی کردن یا عمودنمودن بعضی از قسمتهای دستگاه بکار برده می شود. غالبا تراز از یک لوله شیشه ای خمیده تشکیل شده است که قسمت اعظم حجم داخلی لوله را مایعی که نقطه انجماد آن پائین باشد، از قبیل الکل یا اثر پرکرده و بقیه حجم لوله را گاز همان مایع بشکل حبابی قرارگرفته است که این حباب گاز همیشه در قسمت بالای لوله خمیده قرارمی گیرد. لوله شیشه ای از وسط به طرفین به درجاتی تقسیم شده است، برای آن که تراز بحالت افقی قرارگیرد،‌باید فاصله انتهای حباب گاز از دو طرف نسبت به مرکز برابر باشد، یا این که حباب بین دو خط نشانه که در روی لوله تعبیه شده است، قرارگیرد.

لوله شیشه ای داخل یک محفظه فلزی است که به وسیله پیچ هائی روی دستگاه قرارمی گیرد. تنظیم تراز با پیچی که در یک طرف آن قراردارد،‌عملی می گردد.

حساسیت این نوع تراز از طرفی به ساختمان آن و از طرف دیگر به طول لوله و شعاع انحنای آن بستگی دارد، یعنی هرچه طول لوله زیادتر و یا شعاع خمیدگی آن بیشتر باشد، تراز حساستر است زیرا با جزئی حرکت، حباب گاز در طول (در درجات) تراز، بیشتر جابجا می شود. جدول (1-1) حساسیت چند دستگاه مختلف را نشان می دهد.

جدول (1-1) نشان میدهد که در تراز دقیق که شعاع انحناء لوله تراز 3/206 متر است، هر میلیمتر طول لوله آن نمایش دهنده یک ثانیه از قوس دایره می باشد. در حالی که در تراز روی صفحه تاکئومتر، هر میلیمتر طول لوله تراز نمایش 5/37 ثانیه بر قوس دایره است و با این ترتیب، دقت اولی به مراتب بیشتر از دومی است.

اعداد ستون 3 جدول (1-1) از تناسب ساده زیر بدست می آید:

ثانیه 60× 60× 360 = 360 درجه

محیط (فرضی) لوله برحسب میلیمتر 1000 × 7/20× 2

تراز در بعضی از دستگاههای نقشه برداری، بجای یک لوله شیشه ای، از یک محفظه استوانه ای شکل که سطح بالائی آن کروی است، تشکیل شده است. در این جا نیز حباب در قسمت بالائی محفظه دیده می شود، منتها شکل حباب دایره مانند است و برای تشخیص ترازبودن دستگاه، دایره ای در وسط سطح کروی رسم شده است که حباب گاز هنگام افقی بودن صفحه دستگاه کاملا در وسط این دایره مشاهده می شود.