حاسبة سعة مزراب مياه الأمطار

معادلات ذروة جريان مياه السقف

تبدأ هذه الحاسبة من التدفق المطلوب، لا من تسمية اسمية مثل «مزراب 5 بوصات». يرمز A إلى مساحة تجميع مياه السقف الفعالة المسندة مسبقًا إلى منظومة المزراب والمخارج محل التقييم، ويرمز i إلى شدة مطر التصميم التي يدخلها المستخدم. وبالنسبة إلى سقف غير منفذ، يكون معامل الجريان المستخدم في هذا التقدير 1.0.

بالوحدات المترية:

إجمالي تدفق التصميم (L/s) = A (m²) × i (mm/h) ÷ 3,600

تصح هذه العلاقة لأن هطول 1 mm على مساحة 1 m² يساوي لترًا واحدًا من الماء. وبالوحدات العرفية الأمريكية:

إجمالي تدفق التصميم (US gpm) = A (ft²) × i (in/h) × 0.0103896

تصف المعادلتان التدفق الفيزيائي نفسه، ولذلك يجب ألا يغيّر تحويل الوحدات النتيجة.

المقصود بـ«مساحة التجميع الفعالة» هنا

ابدأ من مساحة المسقط الأفقي التي تصرّف إلى المنظومة محل التقييم، لا من مساحة كسوة السقف المائلة كلها. فكمية المطر الساقط رأسيًا على مسقط أفقي ثابت لا تزيد لمجرد زيادة ميل السقف. إذا كانت المواصفة الحاكمة تشترط معامل ميل أو بدلًا للجدران الرأسية أو تعديلًا آخر خاصًا بمنهجها، فاحسب مساحة التصميم وفق تلك المواصفة وأدخل المساحة الفعالة الناتجة. لا تطبق التعديل نفسه مرتين.

قسّم السقف المعقد إلى مساحات روافد صرف قبل استخدام الحاسبة. فقد يوجّه الوادي أو السقف العلوي المصرف إلى سقف أدنى أو الحاجز أو الكوة أو الجدار أو المخرج المركز الماء بصورة غير متساوية. ولا يبرر تعدد المخارج قسمة المساحة الكلية بالتساوي ما لم يؤيد المنهج الحاكم والشكل الفعلي هذا التوزيع. أدخل أكبر مساحة رافد فعالة مسندة إلى مجموعة المزراب والمخارج المحددة، أو افحص كل منظومة على حدة. لا تستنتج الأداة مساحات الروافد أو عدد المخارج أو تباعدها أو اتجاه التدفق أو أثر طول المزراب.

استخدم شدة مطر التصميم المحلية الصحيحة

لا يصلح متوسط المطر السنوي ولا عمق عاصفة عادية لتحديد سعة منظومة تصريف السقف. القيمة المطلوبة هي شدة تصميم مرتبطة بمدة وفترة تكرار أو باحتمال تجاوز سنوي. وتختلف هذه الاختيارات باختلاف الجهة التنظيمية ونوع المبنى وعواقب الفيضان. أدخل القيمة التي تشترطها الجهة المختصة أو مواصفات المشروع أو المصمم المؤهل.

على سبيل المثال، يشير منهج SMACNA لتصريف الأسطح إلى مطر تصميم قصير المدة ويتيح إدخال بيانات الشدة الحالية يدويًا. وتستخدم مواصفات أخرى مدد عواصف وفترات تكرار وجداول سعة وفحوص فيضان خاصة بها. لذلك لا تتضمن الحاسبة إعدادًا مسبقًا لولاية أو مدينة أو رمز بريدي؛ فقد يجعل الإعداد الافتراضي الخفي أو الإقليمي الواسع نتيجة دقيقة المظهر مبنية على عاصفة غير صحيحة.

دوّن مصدر القيمة ومدة المطر وفترة التكرار في ملاحظات المشروع. تتحقق الحاسبة من حساب القيمة المدخلة، لكنها لا تستطيع تحديد ما إذا كانت هي القيمة الحاكمة للمشروع.

قارن التدفق المطلوب نفسه بكلتا السعتين المقننتين

تمثل النتيجة Q إجمالي ذروة التدفق المطلوبة لمساحة الرافد الفعالة المدخلة. ولا تخفّض الحاسبة Q بسبب وجود أكثر من مخرج. إذا كانت مخارج أو مقاطع مزاريب متعددة تخدم روافد مختلفة، فحدّد هذه المساحات الفعالة خارج الأداة وفق المنهج المعتمد، ثم قيّم كل منظومة بمساحتها المسندة.

تحد أضعف حلقة سعة سلسلة تصريف مياه السقف. قارن التدفق المطلوب نفسه بصورة منفصلة مع السعة الدقيقة للمزراب والسعة المجمعة لمنظومة المخارج ومواسير التصريف كاملة:

هامش المزراب = سعة المزراب المقننة − ذروة التدفق المطلوبة

هامش منظومة المخارج = السعة المجمعة المقننة للمخارج ومواسير التصريف − ذروة التدفق المطلوبة

السعة المستخدمة (%) = التدفق المطلوب ÷ السعة المقننة × 100

يعني الهامش غير السالب أن السعة المنشورة المدخلة تتجاوز الحمل الأولي المحسوب. لكنه لا يثبت مطابقة الكود أو الأداء الفعلي. فقد ينجح فحص المزراب بينما تفشل منظومة المخارج المجمعة، أو تكون سعة المخارج المجمعة كافية بينما يعجز قطاع المزراب عن نقل التدفق المطلوب. أبقِ الفحصين منفصلين.

استخدم سعات تخص المنظومة الدقيقة المقترحة. تتغير السعة باختلاف قطاع المزراب وأبعاده ومادته وميله وطوله والارتفاع الحر وموضع المخرج وشكله وعدد المخارج وقطر ماسورة التصريف وتفاصيل المدخل، وكذلك بحسب افتراض الاختبار تدفقًا ممتلئًا أو غير ممتلئ. يجب أن تمثل قيمة المخارج السعة المجمعة المختبرة أو المعلنة للترتيب الكامل الذي يخدم الرافد المدخل، لا سعة ماسورة واحدة مضروبة في تقسيم متساوٍ مفترض إلا إذا سمحت بيانات المنتج والمنهج المعتمد بهذا الحساب. ولا تمثل مساحة مقطع ماسورة التصريف الاسمية وحدها سعة موثوقة للمنظومة، إذ قد يتحكم مخرج المزراب في معدل التصريف.

إذا لم تتوفر سعات موثوقة، فاستخدم ذروة التدفق المحسوبة بوصفها الحد الأدنى للسعة المطلوب مقارنتها بكل منظومة، لا كتوصية بعرض اسمي أو قطر ماسورة أو عدد مخارج.

مثال تطبيقي

لنفترض أن المنهج الحاكم يسند مساحة فعالة قدرها 100 m² إلى منظومة المزراب والمخارج محل التقييم، وأن شدة مطر التصميم المحلية 150 mm/h:

Q = 100 × 150 ÷ 3,600 = 4.167 L/s

إذا كانت السعة المنشورة للتركيب الدقيق للمزراب المختار 4.8 L/s، والسعة المجمعة المنشورة لترتيب المخارج ومواسير التصريف الكامل الذي يخدم هذه المساحة 4.5 L/s:

• هامش المزراب: 4.8 − 4.167 = 0.633 L/s؛
• هامش منظومة المخارج: 4.5 − 4.167 = 0.333 L/s؛
• السعة المستخدمة من المزراب: نحو 86.8%؛
• السعة المستخدمة من منظومة المخارج المجمعة: نحو 92.6%.

تدعم هذه المقارنة الاختيار الأولي للمنتج، ولكن فقط إذا كانت 100 m² هي مساحة الرافد الفعالة الصحيحة وكانت السعات المنشورة مطابقة للقطاع والميل وترتيب المخارج الكامل في الواقع. إذا كان سقف مساحته 200 m² يحتوي على مخرجين، فلا يجوز ببساطة قسمته إلى 100 m² لكل مخرج ما لم يسند المنهج الحاكم وشكل الصرف الفعلي هذين الرافدين المتساويين. لا تنفذ الحاسبة هذا التوزيع، كما لا تتحقق من متطلبات الارتفاع الحر أو مسار الفيضان أو التركيب المحلية.

حدود مهمة قبل التركيب

• تحقّق محليًا من مدة المطر وفترة التكرار أو احتمال التجاوز السنوي المطلوبة، ومن أي منهج إلزامي للمساحة الفعالة. لا توفر الأداة بيانات المطر ولا تفسر أكواد البناء.
• تحقّق من سعة مختبرة أو معلنة تخص منتج الشركة المصنّعة بدقة. لا يمكن اعتبار عرض المزراب الاسمي وقطر ماسورة التصريف والقواعد العامة لمساحة السقف بدائل متساوية لسعة تدفق المنظومة.
• وفّر مسار فيضان آمنًا. يجب ألا تحتجز المياه بمحاذاة الجدران أو المداخل أو الأساسات أو تفاصيل السقف الحساسة عند انسداد المنظومة الأساسية أو تجاوز العاصفة أساس تصميمها.
• قد تقلل المخلفات وشبكات الأوراق والجليد والثلج وضعف الميل والترهل والوصلات ومصافي المخارج والأكواع وسوء الصيانة السعة الفعلية أو تركز التدفق.
• عالج الأودية والحواجز والجدران الرأسية وتصريف الأسقف العليا ومساحات خدمة المخارج غير المتساوية كلًا على حدة. حدّد أكبر مساحة رافد أو مساحة فعالة وفق المنهج الحاكم، ولا تفترض أن المخارج المتعددة تقسم السقف بالتساوي.
• تأكد من أن مواسير التصريف تصب في منظومة قانونية أو مسار سطحي مستقر بعيدًا عن المبنى. لا تحدد الحاسبة سعة المصارف الأرضية أو آبار الامتصاص أو الخزانات أو الحماية من النحر.
• اطلب تصميمًا خاصًا بالموقع للمزاريب الداخلية أو الصندوقية والتصريف المخفي والأسطح الكبيرة أو غير المعتادة والمباني الحرجة والمناخات القاسية ومسارات الفيضان غير المؤكدة أو حين تتجاوز عواقب الفيضان الخارجي البسيط.

لمنهج أمريكي معترف به لتحديد مقاسات أعمال الصفائح المعدنية، راجع حاسبة SMACNA لمقاسات مواسير التصريف والمزاريب. تؤكد إرشادات وكالة حماية البيئة الأمريكية للتحكم في الرطوبة أهمية مساحة السقف وميله وشدة المطر والمتطلبات المحلية والسعة الصافية. ويوضح جدول تصميم مزاريب ومواسير تصريف الأسقف التابع لـ USDA NRCS أثر القطاع والمقاس والميل والارتفاع الحر وتوافق مواسير التصريف في السعة. وتبين بيانات الشركات المصنّعة، مثل دليل أنظمة مياه الأمطار من FloPlast، لماذا يجب أن يتطابق موضع المخرج وميل المزراب مع السعة المستخدمة.