الهدفان الرئيسيان لتحسين الأداء الزلزالي لأنابيب إمدادات المياه هما: أولاً، ضمان قدرة نقل المياه، ومنع فقدان ضغط المياه على نطاق واسع، بما يسمح بتزويد مرافق مكافحة الحرائق والمرافق الحيوية بالمياه في حالات الطوارئ؛ وثانياً، تقليل أضرار الأنابيب لتسهيل الإصلاح السريع. بمعنى آخر، يجب أن يتمتع نظام إمدادات المياه بقدرة أكبر على التكيف في مواجهة كوارث الزلازل.
يُعد منع كسر أنابيب المياه أمرًا أساسيًا للحفاظ على التشغيل الطبيعي لشبكة إمدادات المياه. يتميز نظام أنابيب PE4710 (المكافئ لـ PE100) بأقل احتمالية للتمزق والتسرب مقارنةً بأي أنبوب مياه آخر، مما يُساعد على تحقيق جميع الأهداف المذكورة أعلاه.
يُعدّ انتشار الموجات والتشوه الأرضي الدائم السببين الرئيسيين لتلف خطوط الأنابيب المدفونة. ونظرًا لوجود قوة محورية وإجهاد انحناء، تُؤدي حركة الأرض إلى إجهادات محورية وإجهاد انحناء في خط الأنابيب. وعادةً ما تكون قدرة المواد ذات الصلابة العالية (إجهاد مسموح به مرتفع) على التشوه محدودة. أما المواد المطيلة، مثل البولي إيثيلين (PE) (إجهاد مسموح به منخفض)، فتتميز بقدرة تشوه ومتانة جيدتين.
تتجلى القدرة الزلزالية لأنظمة الأنابيب في قدرتها على التكيف مع الإجهاد السطحي. يمكن أن يُسبب الاهتزاز الزلزالي أو انتشار الموجات الزلزالية إجهادًا في الأرض يكفي لإتلاف حتى أكثر الأنابيب عرضة للضرر. كما أن تشقق الصدوع، والانهيارات الأرضية، وتحول التربة إلى طين، وما ينتج عنه من ترسب و/أو انتشار جانبي، وهبوط وارتفاع الأرض، قد يُسبب إجهادًا أرضيًا أكبر، مما يُلحق الضرر بمساحات كبيرة من خطوط الأنابيب المدفونة. يُدرج الجدول ب-1 بيانات الإجهاد الأرضي المُلاحظة حول العالم بسبب التشوه الأرضي الدائم.
الجدول ب-1 الإجهاد الأرضي الملحوظ بسبب التشوه الأرضي الدائم
يتراوح نطاق إجهاد الأرض المطلوب لخطوط الأنابيب بين 0.05% و4.5%. في تقرير صدر عام 2008 عن المعهد الأمريكي لأبحاث الطاقة الكهربائية، تم إعطاء قياسات سعة الإجهاد لمادة PE4710. عند درجة حرارة 50 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية)، يبلغ متوسط إجهاد الخضوع للشد لأنبوب PE4710 9.9%، بينما يبلغ متوسط إجهاد الشد الأقصى 206%. يتحرك أنبوب البولي إيثيلين استجابةً لحركة الأرض، بدلاً من مقاومة الأحمال التي قد تتسبب في كسر الأنابيب الصلبة أو الهشة. في معظم الأحداث الزلزالية، ينحني أنبوب البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) الملحوم (الملحوم)، ولكنه لن ينكسر أو ينفصل (وصلة غير محكمة الغلق)، مما يحافظ على إمداد طبيعي بالمياه. تجدر الإشارة إلى أن جميع توصيلات أنابيب البولي إيثيلين مع الهياكل الأخرى والمرافق والمكونات المساعدة قد تخضع لأحمال تفاضلية أعلى. يجب التخطيط بعناية وتصميم توصيل هذه الأجزاء لتقليل خطر التمزق.
يبلغ إجهاد الخضوع للشد لأنبوب PE4710 ضعف إجهاد الأرض الناتج عن أقصى قيمة مُلاحظة، كما أن الإجهاد الأقصى لأنبوب PE4710 يزيد عن 40 ضعف إجهاد الأرض الأقصى. يتوافق الأداء الناتج عن الحسابات النظرية مع استخدام أنابيب البولي إيثيلين في الزلازل. وقد أظهر خط إمداد المياه الملحوم المصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة أداءً جيدًا في الزلزال. يُقدم الجدول ب-2 ملاحظات جزئية عن الزلازل السابقة في اليابان (أومورو وهيمونو، 2018).
الجدول ب-2 البيانات المرصودة خلال الزلازل السابقة في اليابان
يجب تقييم الأداء الزلزالي لخطوط الأنابيب، بما في ذلك المتانة، وتحمل الإجهاد المحوري، ونصف قطر الانحناء المسموح به، وقوة الوصلات، والاستقرار، وحالة خط الأنابيب الحالي. تُظهر العديد من التجارب الزلزالية أن خطوط الأنابيب الرئيسية لإمدادات المياه المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والمتوافقة مع معايير سلسلة أنابيب ASTM، قادرة على الحفاظ على التشغيل الطبيعي في معظم ظروف الأحمال الزلزالية. عندما تكون متطلبات الأداء الزلزالي لخط أنابيب المياه الرئيسي عالية، ينبغي النظر في استخدام أنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة الملحومة، لأن أداءها الزلزالي أكثر موثوقية، ويمكنها التكيف مع مختلف إجهادات الأرض الناتجة عن الزلازل، والحفاظ على التشغيل الطبيعي.
تشوانجرونجis a share industry and trade integrated company, established in 2005 which focused on the production of HDPE Pipes, Fittings & Valves, PPR Pipes, Fittings & Valves, PP compression fittings & Valves, and sale of Plastic Pipe Welding machines, Pipe Tools, Pipe Repair Clamp and so on. If you need more details, please contact us +86-28-84319855, chuangrong@cdchuangrong.com, www.cdchuangrong.com
وقت النشر: 6 مارس 2025
