1. تحليل وتصميم شبكات التغذيــــه بالميـاه بإستخدام الحاسب الآلي
م. محمـــد نزيــــــه
مدرس مساعد بمعهد بحوث الهندسه الصحيه والبيئيه
نائب رئيس قسم الإداره البيئيه وإدارة المشروعات
المركز القومي لبحوث الإسكان والبناء- HBRC

2. المخطط التوضيحى لمكونات نظام التغذية بالمياه
خطوط رئيسيه p4 p3 p2 p1 1 2 3 4 5
خطوط فرعيه
دليل
سكنى
خدمى عام
ترفيهى
تجارى
صناعى
خطوط توزيع

3. مكونات شبكة المياه
1 - المواسير (pipes): هى تعمل على نقل الماء من ( node) إلى أخرى .
2 - نقاط الاتصال (الاتزان)( Junction Nodes ) : هي أماكن محددة في الشبكة يتم عندها تلاقي خطين أو أكثر.
3 - الخزانات(reservoirs and tanks): يتم التعامل معها على أنها نقاط بدء للنظام الهيدروليكي و تحدد كثير من ظروف تشغيل الشبكة.
4 – الطلمبات (pumps): تمثل كنقطة تعمل على إيقاف أو التحكم في التصرفات وتعمل على إضافة طاقة للتصرفات للتغلب على الفواقد و فوارق الارتفاعات داخل الشبكة

4. مكونات شبكة المياه
5 - المحابس(valves): معدات ميكانيكية تعمل على إيقاف أوالتحكم في التصرفات وتسبب فقد في الطاقة داخل الشبكة.
محابس عدم ارتداد CHECK VALVES (CVs):-
و هي محابس الغرض منها المحافظة على سريان الماء في اتجاه واحد.
محابس التحكم في التصرف FLOW CONTROL VALVES (FCVs):
و هي محابس الغرض منها تقليل التصرف بعد المحبس عما كان عليه قبل المحبس .
محابس تقليل الضغط (PRVs) RESSURE REDUCING VALVES:
وتستخدم هذه المحابس في فصل ضغط منطقة من مناطق الشبكة عن باقى الشبكة و هي تعمل على ألا يصل الضغط بعد المحبس عن حد معين.
محابس محبس كسر الضغط RESSURE BREAKER VALVES (PBVs):
و هي محابس تعمل على توليد فواقد عالية داخلها لتخفيض الضغط.

5. أسس التصميم: المعادلات المستخدمه في التصميم 1- معادلة الاستمرارية =
Q = Water Flow
D = Pipe Diameter
V = Velocity

6. أسس التصميم: المعادلات المستخدمه في التصميم 2- معادلة الفواقد =
Q= التصرف (م3/ث)
H/L = الميل الهيدروليكي
D = قطر الماسورة (م)
V = السرعة (م/ث)
C = معامل " هازن - وليامز "

7. تحديد ضغط التشغيل اللازم فى مواسير الميــــاه :
الارتفاع المطلوب نقل المياه إليه
فواقد الضغط نتيجة الأفرع الثانوية علي الخط الرئيس
فواقد الضغط نتيجة إحتكاك الماء مع جسم الماسورة علي طول الخط
فواقد الضغط نتيجة القطع المخصوصة الموجودة بمسار الخط
فواقد الضغط نتيجة المحابس والصمامات بمسار الخط
فواقد الضغط المطلوبة عند نهاية الخط

8. تصميم شبكات المياه بإستخدام الحاسب الآلي
البرامج المستخدمه:
1- برنامج Loop Net
2- برنامج Water Net
3- برنامج EPA Net
4- برنامج Water Cad

9. تصميم شبكات المياه بإستخدام الحاسب الآلي
مكونات الشبكه
Junction “ Node “ ( Demand )
Valves p4 p3 p2 p1 1 2 3 4 5
Pipes
Junction “ Node “ ( In-Flow )
Feeding Pump
E. Tank
G. Tank

10. تحليل وتصميم شبكات المياه باستخدام Loop Net

11. تحليل وتصميم شبكات المياه باستخدام Loop Net

12. تحليل وتصميم شبكات المياه باستخدام Loop Net

13. تحليل وتصميم شبكات المياه باستخدام Loop Net

14. تحليل وتصميم شبكات المياه باستخدام EPA Net

15. تحليل وتصميم شبكات المياه باستخدام EPA Net
مجموعة الأوامر
شريط الأدوات
نافذة مساعدة
نافذة مساعدة

16. تحليل وتصميم شبكات المياه باستخدام EPA Net

17. برنامج Water Cad
كيـفــية تشــــغيل البرنامج :

18. برنامج Water Cad خطوات تجهيز البيانات
1- تقدير عدد السكان الحالي والمستقبلي
2- حساب معدلات الاستهلاك و تقدير الزيادة مستقبلا
3- حساب التصرفات التصميمية
4- أنواع الخزانات وحساب سعات التخزين

19. برنامج Water Cad خطوات تجهيز البيانات
يتم تخطيط شبكات التغذية بحيث تخدم جميع المناطق داخل حدود الدراسة .
يتم تحديد المساحات المخدومة لخطوط شبكات المياه.
يتم حساب أقصى استهلاك يومى لكل خط وتحميله على أقربNode له .
يتم عمل الخطوات السابقة لجميع المسطحات وبالتالى يتم تقدير التصرف المطلوب من كل Node .
يتم إدخال أقصى استهلاك يومى لكل منطقة .
يتم إعطاء منحنى التصرف .
يتم فرض الأبعاد المائية للخزانات العالية وإرتفاعاها .
يتم إدخال البيانات الخاصة بالطلمبات من تصرفات وروافع .

20. برنامج Water Cad خطوات تجهيز البيانات يتم عمل التحليل الهيدروليكى
يتم التحقق من أن أقل ضغط متبقى عند أى Node يكون فى حدود 25 متر ، وهو الضغط اللازم لوصول المياه للأدوار العليا وعمل حنفيات الحريق
يتم التحقق من قدرة الخزانات العالية على الملئ خلال الساعات التى يقل بها الاستهلاك والتفريغ فى ساعات الذروة أثناء النهار .

21. برنامج Water Cad كيـفــية تشــــغيل البرنامج : مجموعة الأوامر
شريط الأدوات
كيـفــية تشــــغيل البرنامج :
شريط الأدوات
نافذة مساعدة (افتتاحية)
تحليل البيانات
شرح وتعليم
إنشاء مشروع جديد
خروج
فتح وتعديل مشروع قائم

22. أوامر قائمة ملف (File) :
برنامج Water Cad
أوامر قائمة ملف (File) :

23. أوامر قائمة ملف (File) :
برنامج Water Cad
أوامر قائمة ملف (File) :
1- New : تستخدم لعمل ملف جديد بامتداد.wcd * ( Project . wcd )
2- Open : تستخدم لفتح ملف موجود بامتداد.wcd * ( Project . wcd )
3- Save : تستخدم لحفظ البيانات على نفس الملف بامتداد .wcd * ( Project . wcd )
4- Save As : تستخدم لحفظ ملف موجود أو جديد بامتداد.wcd * ( Project . wcd )
5-Project summary : تستخدم لبيان أسم المشروع وصاحبه وتاريخ أخر تعديل00 ألخ0
6-Import : تستخدم لاستدعاء خلفية أو تحليل معين ((Gis shape file-Dxf file-Network
7-Export : تستخدم لتصدير خلفية أو تحليل معين ((Gis shape file - Dxf file -Network
8-Data Base connection : تستخدم لاستدعاء وتناقل البيانات باستخدام (Excel sheet)
9- Print : تستخدم لطباعة بيانات البرنامج بالألوان أو أبيض وأسود على حسب نوع الطابعة
10- Print Preview : تستخدم لمراجعة شكل الطباعة النهائى على الشاشة قبل طباعتها
11- Print setup : تستخدم لاختيار خصائص الطابعة مثل حجم الورق وخصائص الألوان
12- Exit water cad : تستخدم للخروج من البرنامج بعد حفظ بيانات المشروع

24. أوامر قائمة الأدوات(Tools) :
برنامج Water Cad
أوامر قائمة الأدوات(Tools) :

25. أوامر قائمة الأدوات(Tools) :
برنامج Water Cad
أوامر قائمة الأدوات(Tools) :
1- Select : تستخدم لتحديد عنصر من عناصر الشبكة لتعديل بيانات أو للطباعة
2- Pipe : تستخدم لتحديد ماسورة من عناصر الشبكة لتعديل بيانات أو للطباعة
3- Junction : تستخدم لتحديد نقطة استهلاك من عناصر الشبكة لتعديل بيانات أو للطباعة
4- Tank : تستخدم لتحديد خزان عالى من الشبكة لتعديل بيانات أو للطباعة
5- Reservoir : تستخدم خزان أرضى أو بئر جوفى من الشبكة لتعديل بيانات أو للطباعة
6- Pump : تستخدم لتحديد طلمبة من الشبكة لتعديل بيانات أو للطباعة
7- Valve : تستخدم لتحديد محبس من محابس الشبكة
8- Spot Level : تستخدم لتوقيع مناسيب الأرض على الشبكة
9- Graphic Annotation : تستخدم لتوقيع شكل أو اسم على الشبكة مثل(Line-Border-Txt)
10- Legend : تستخدم لعرض دليل الرموز على الشبكة مثل (Link Legend-Node Legend)

26. أوامر قائمة التقرير(Report) :
برنامج Water Cad
أوامر قائمة التقرير(Report) :

27. أوامر قائمة التقرير(Report) :
برنامج Water Cad
أوامر قائمة التقرير(Report) :
1- Detailed Report :تستخدم لبيان جدول أى عنصر0
2- Analysis Result Report : تستخدم لبيان جدول أى عنصر على مدار اليوم0
3- Scenario Report : تستخدم لعرض مخطط تحليلات البرنامج 0
4- Project Inventory :تستخدم لحصر كل بيانات المشروع0
5- Tabular Reports :تستخدم لعرض جدول بيانات كل عناصرالمشروع (pipes-Nodes000)
6- Plan view : تستخدم لفتح منظر عام للشبكة 0
7- Color Coding : تستخدم لعمل بيان رموز الشبكة 0(Node-Link)
8- Element Annotation :تستخدم لتوضيح بيانات عناصر البرنامج0
9- Profile : تستخدم لتوضيح قطاعات طولية لبيانات عناصر البرنامج0
10- Contour :تستخدم لعمل لوحة كونتورية للمشروع باستخدام البرنامج 0

28. برنامج Water Cad خطــــوات إدخـــــــال البيـــانات :
خطــــوات إدخـــــــال البيـــانات :
نقاط الإتـزان Junctions ( Nodes Data )
اختيار عمل ملف ( New File.* wcd ) جديد من قائمة File 0
يتم تحديد موقع نقاط الاستهلاك (الاتزان) باستخدام الفارة وتحديد X&Y)) .
بالضغط على (Junctions) تظهر نافذة بيانات نقطة الاتزان (الاستهلاك)
وفيها يتم إدخال الرقم المسلسل ( J-1 , J-2 , ……) مع بيان منسوب سطح الأرض
و أقصى استهلاك يومى وفقا لسنة الهدف 0

29. برنامج Water Cad J-3 J-2 J-1 JUNCTION NO. 000 COORDINATE GROUND LEVEL
DISCHARGE

30. برنامج Water Cad
Flow
Flow Type
Node
Node Data

31. برنامج Water Cad
Level
Coordinates
Node Data

32. برنامج Water Cad المواسير Pipes الرقم المسلسل ( P-1 , P-2 , …. ).
PIPE NO.
000
DIAMETER (mm)
HAZEN WILLIAM COEF
LENGTH (m)
المواسير Pipes
الرقم المسلسل ( P-1 , P-2 , …. ).
نوع الماسورة .
قطر الماسورة .
معامل أحتكاك هازن ويليامز ( C ) .
طول الماســورة .

33. برنامج Water Cad Pipe Data
بالضغط على(Pipes) تظهر نافذة بيانات المواسير وفيها يتم إدخال الرقم المسلسل (P-1 , P-2 ,000 ) مع بيان نوعها وقطرها وطولها كما هو موضح بالنافذة
Pipe Data

34. برنامج Water Cad الطلمبات Pumps الرقم المسلسل ( PMP-1 , PMP-2 ,…. )
الأحداثيات .
منسوب محور الطلمبة .
نوع الطلمبة وقيم التصرف والرافع الهيدروليكى المناظر لها على منحنى الطلمبة .
PMP -3
PMP -2
PMP-1
PUMP NO.
000
COORDINATES
CENTRE LINE LEVEL
DISCHARGE (L/SEC)
HYDRAULIC HEAD (m)

35. برنامج Water Cad Pump Data المواسير Pipes
بعد استيفاء بيانات مصدر التغذية (Res.)، يتم توقيع طلمبات الرفع بجوار تلك المصدر0
يتم تحديد موقع الطلمبات باستخدام الفارة ثم تحديد X&Y coordinates)) .
بالضغط على (Pumps) تظهر نافذة بيانات الطلمبات وفيها يتم إدخال الرقم المسلسل ( PMP-1 , PMP-2 , ……) ومنسوب سطح الأرض عندها مع بيان منحنى تشغيلها
Coordinates
Q & H

36. برنامج Water Cad الخزان الأرضى بالمحطة Reservoir
الرقم المسلسل ( R-1 , R-2 , … )
منسوب سطح المياه بالخزان .
الأحداثيات .
Res -3
Res -2
Res-1
Reservoir NO.
000
COORDINATES
WATER LEVEL

37. برنامج Water Cad Water Source Coordinates Level
يتم توقيع مصدر التغذية بالمياه (Reservoir) وهو يمثل بئر جوفى أو خزان أرضى يتم سحب المياه منه باستمرار باستخدام طلمبات رفع 0
يتم تحديد موقع الخزان باستخدام الفارة ثم تحديد X&Y coordinates)) .
بالضغط على (Reservoirs) تظهر نافذة بيانات الخزان وفيها يتم إدخال الرقم المسلسل ( R-1 , R-2 , ……) مع بيان منسوب سطح الأرض عندها 0
Coordinates
Level
Water Source

38. برنامج Water Cad الخزان الأرضى بالمحطة Reservoir
الرقم المسلسل ( R-1 , R-2 , … )
منسوب سطح المياه بالخزان .
الأحداثيات .
Res -3
Res -2
Res-1
Reservoir NO.
000
COORDINATES
WATER LEVEL

39. برنامج Water Cad الخزانات العالية على الشبكة ELEVATED TANK
الرقم المسلسل (T-1 , T-2 ,…. )
قطر الخزان إذا كان مستدير .
أقصى وأدنى منسوب للمياه بالخزان .
حجم المياه غير الفعال بالخزان (Inactive volume ) .
منسوب قاع الخزان .
E-T 3
E-T 2
E-T 1
E-T NO.
000
COORDINATES
DIAMETER TANK (m)
LEVEL (m) (MAX – MIN)
INACTIVE VOLUME (m3)

40. برنامج Water Cad Ele. Tank Data
يتم تحديد موقع الخزانات العالية باستخدام الفارة وتحديد X&Y)) .
بالضغط على (Tanks) تظهر نافذة بيانات الخزانات العالية وفيها يتم إدخال الرقم المسلسل ( ET-1 , ET-2 , ……) مع بيان منسوب سطح الأرض و ارتفاع حلة الخزان ومناسيب المياه بالحلة الأدنى والابتدائي والأقصى المسموح به0 وكذلك حجم التخزين ونصف قطر الحلة

41. أسلوب التحليل الهيدروليكى Hydraulic pattern analysis
برنامج Water Cad
أسلوب التحليل الهيدروليكى Hydraulic pattern analysis
يتم تحديد نموذج التحليل من أحد الطرق التالية :
الحالة الثابتة Steady state analysis ،
وفيها يتم أعتبار التصرف عند نقطة الأتزان ثابت وكذلك مناسيب الخزانات على الشبكة ... ألخ
الحالة المتغيرة Extended period analysis ،
وفيها يتم أعتبار التصرف عند نقطة الأتزان متغير بالنسبة لساعات النهار ،
وبالتالى يجب إستنتاج نموذجى لمنحنى التصرف لأقصى تصرف يومى ، وإدخاله للبرنامج .

42. أسلوب التحليل الهيدروليكى Hydraulic pattern analysis
برنامج Water Cad
أسلوب التحليل الهيدروليكى Hydraulic pattern analysis

43. برنامج Water Cad
بعد إدخال جميع البيانات كما سبق ذكره يتم عمل (save file)حفظ للمشروع 0
يتم تحديد إجراء عملية تحليل البيانات باستخدام شريط الأدوات (Run)
أو من قائمة الأوامر (Analysis \ compute 0
إذا تمت عملية التحليل بنجاح نقوم بفتح قائمة (Report )لمراجعة مخرجات البرنامج (output data)، أو تحديد أى عنصر بالفارة ومراجعة بياناته خلال اليوم فى جداول توضيحية أو باستخدام المنحنيات 0

44. برنامج Water Cad خطوات مراجعة النتائج يتم عمل التحليل الهيدروليكى
يتم التحقق من أن أقل ضغط متبقى عند أى Node يكون فى حدود 25 متر ، وهو الضغط اللازم لوصول المياه للأدوار العليا وعمل حنفيات الحريق
يتم التحقق من قدرة الخزانات العالية على الملئ خلال الساعات التى يقل بها الاستهلاك والتفريغ فى ساعات الذروة أثناء النهار .

45. برنامج Water Cad تقارير نتائج التحليل الهيدروليكي
توزيع الضغوط والسرعات بالشبكه
برنامج Water Cad
بدء التحليل الهيدروليكي
خزان عــالي
ماسوره
طلمبه
مصدر تغذيه
نقطة إتزان

46. برنامج Water Cad نتائج التحليل الهيدروليكي Plan: Legend Pressure
Velocity
Diameter

47. برنامج Water Cad
نتائج التحليل الهيدروليكي

48. نتائج التحليل الهيدروليكي
Node Data
نقاط الأتزان Junctions
الإنحدار الهيدروليكى Hydraulic grade
الضغط المتبقى عند النقطة : ويتم التحقق من أقل قيمة له تكون فى حدود 25 متر .

49. نتائج التحليل الهيدروليكي
Pipe Data
المواسير Pipes
أتجاه سريان المياه .
التصرف المار بالماسورة .
السرعة داخل الماسورة الفواقد فى الماسورة .

50. نتائج التحليل الهيدروليكي
Node Data
Label
Elevation (m)
Zone
Type
Base Flow (l/s)
Pattern
Demand (Calculated) (l/s)
Calculated Hydraulic Grade (m)
Pressure (bars)
J-3
16.52
Zone-1
Inflow
187.74
var
53.33
3.603
J-4
16.8
Demand
1.46
3.65
53.29
3.571
J-5
16.64
1.6 4
52.64
3.523
J-7
16.5 1
2.5
52.49
3.522
J-6
16.05
1.61
4.03
52.6
3.577
J-8
0.77
1.92
52.34
3.508
J-10
16.7
0.79
1.97
51.39
3.395
J-11
16.4
1.96
4.9
51.38
3.424
J-12
16.2
0.72
1.8
50.89
J-13
16.9
0.56
1.4
51.02
3.339
J-14
16.85
1.12
2.8
52.73
3.512
J-15
16.81
0.87
2.17
52.23
3.466
J-16
19.1
52.08
3.228
J-17 17
0.5
1.25
50.96
3.323
J-18
18.77
51.96
3.248
J-19
14.88
51.05
3.54
J-20
18.5
2.26
5.65
51.5
3.23
J-21
15.1
51.23
3.536
J-22
14.36
1.06
2.65
51.72
3.656
J-23
17.76
51.74
3.325
J-24
16.1
1.26
3.15
50.72
3.388
J-25
16.28
50.34
3.333
J-26
0.52
1.3
50.02
3.28
J-27
16.54
1.24
3.1
49.99
3.274
J-28
16.58
1.54
3.85
50.26
3.297
J-29
16.43
1.07
2.68
50.36
3.321
J-30
2.15
5.38
50.08
3.296

51. نتائج التحليل الهيدروليكي
Pipe Data
Label
Length (m)
Diameter (mm)
Material
Hazen- Williams C
Check Valve?
Minor Loss Coefficient
Control Status
Discharge (l/s)
Pressure Pipe Headloss (m)
Headloss Gradient (m/km)
P-3
135
600
Ductile Iron
130
FALSE
Open
117.37
0.04
0.3
P-5
285
200
3.86
0.03
0.11
P-7
230
9.71
0.14
0.62
P-18 80
279.88
0.12
1.48
P-21
150
400
69.8
0.81
P-28
120
-28.6
0.02
0.16
P-30
141.45
0.24
3.01
P-33
115
5.74
0.23
P-35
450
-33.7
0.1
0.21
P-37
5.31
0.37
0.82
P-44
1.45
P-47
4.38
P-50
-8.15
0.45
P-61
22.33
P-64
234.39
100
0.01
0.06
P-65
185.62
-1.05
0.05
0.29
P-71
140
-1.66
0.69
P-72
53.34
12.84
1.03
P-74
50.6
18.3
1.99
P-76
375
-0.68
0.13
P-79
67.06
15.02
0.09
1.38

52. Thanks for your Comments
CONTACTS
Eng. Mohamed Nazih A.Allah
Sanitary and Environmental Engineering Institute
Housing and Building National Research Center, HBNRC
E.mail:
Tel-Fax:
Thanks for your Comments