تتمثل الأهداف الرئيسية لتحسين الأداء الزلزالي لخطوط أنابيب إمداد المياه في أمرين: أولهما ضمان قدرة نقل المياه، ومنع فقدان ضغط المياه على نطاق واسع، لضمان توفير المياه لمراكز مكافحة الحرائق والمنشآت الحيوية في حالات الطوارئ؛ وثانيهما تقليل الأضرار التي تلحق بالأنابيب لتسهيل إصلاحها بسرعة. بعبارة أخرى، عند مواجهة الكوارث الزلزالية، يجب أن يتمتع نظام إمداد المياه بقدرة عالية على التكيف.
يُعدّ منع انقطاعات أنابيب المياه الرئيسية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على التشغيل الطبيعي لنظام إمداد المياه. يتميز نظام الأنابيب PE4710 (المكافئ لنظام PE100) بأقل احتمالية للتمزق والتسرب مقارنةً بأي نظام أنابيب مياه آخر، مما يُسهم في تحقيق جميع الأهداف المذكورة أعلاه.
يُعدّ انتشار الموجات والتشوه الدائم للأرض من الأسباب الرئيسية لتلف خطوط الأنابيب المدفونة. ونظرًا لوجود القوة المحورية وإجهاد الانحناء، تؤدي حركة الأرض إلى إجهادات محورية وانحنائية في خط الأنابيب. تتميز المواد ذات الصلابة العالية (إجهاد مسموح به عالٍ) عمومًا بقدرة محدودة على التشوه. أما المواد المطيلية، مثل البولي إيثيلين (PE) (إجهاد مسموح به منخفض)، فتتمتع بقدرة جيدة على التشوه ومتانة عالية.
تتجلى قدرة نظام الأنابيب على مقاومة الزلازل في مدى تكيفه مع الإجهاد السطحي. إذ يمكن أن يتسبب الاهتزاز الزلزالي أو انتشار الموجات الزلزالية في إجهاد أرضي كافٍ لإلحاق الضرر حتى بأكثر الأنابيب عرضةً للتلف. وقد يؤدي تصدع الصدوع، والانهيارات الأرضية، وتحول التربة إلى طين وما ينتج عنه من هبوط و/أو انتشار جانبي، وهبوط الأرض وارتفاعها، إلى زيادة الإجهاد الأرضي، مما يُلحق الضرر بمساحات واسعة من الأنابيب المدفونة. ويُبين الجدول ب-1 بيانات الإجهاد الأرضي المُسجلة حول العالم نتيجة التشوه الأرضي الدائم.
الجدول ب-1: الإجهاد الأرضي الملحوظ الناتج عن التشوه الأرضي الدائم
يتراوح نطاق إجهاد الأرض المطلوب لخطوط الأنابيب بين 0.05% و4.5%. وقد وردت في تقرير صادر عام 2008 عن المعهد الأمريكي لأبحاث الطاقة الكهربائية قياسات قدرة تحمل الإجهاد لمادة PE4710. عند درجة حرارة 10 درجات مئوية (50 درجة فهرنهايت)، يبلغ متوسط إجهاد الخضوع الشدّي لأنبوب PE4710 نسبة 9.9%، بينما يبلغ متوسط إجهاد الشد النهائي 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، ولكنه لا ينكسر أو ينفصل (وصلة غير محكمة الإغلاق)، مما يحافظ على استمرارية إمدادات المياه. تجدر الإشارة إلى أن جميع وصلات أنابيب البولي إيثيلين مع الهياكل الأخرى والمرافق والمكونات الملحقة قد تتعرض لأحمال تفاضلية أعلى. لذا، يجب التخطيط والتصميم بعناية لوصلات هذه الأجزاء لتقليل خطر التمزق.
يبلغ إجهاد الخضوع الشدّي لأنبوب PE4710 ضعف إجهاد الأرض الناتج عن أقصى قوة زلزالية مُلاحظة تقريبًا، بينما يزيد إجهاد الشد الأقصى لأنبوب PE4710 عن 40 ضعفًا من ذروة إجهاد الأرض. يتوافق الأداء المُستنتج من الحسابات النظرية مع استخدام أنابيب البولي إيثيلين في الزلازل. وقد أظهر خط إمداد المياه الملحوم المصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة أداءً جيدًا أثناء الزلزال. يُقدّم الجدول B-2 بعض الملاحظات حول الزلازل السابقة في اليابان (أومورو وهيمونو، 2018).
الجدول ب-2: البيانات المرصودة خلال الزلازل السابقة في اليابان
ينبغي تقييم الأداء الزلزالي لخطوط الأنابيب، بما في ذلك المتانة، وقدرة تحمل الإجهاد المحوري، ونصف قطر الانحناء المسموح به، وقوة الوصلات، والاستقرار، وحالة خط الأنابيب الحالي. تُظهر تجارب زلزالية عديدة أن خطوط أنابيب إمداد المياه الرئيسية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والمتوافقة مع معايير سلسلة أنابيب ASTM، قادرة على العمل بشكل طبيعي في معظم ظروف الأحمال الزلزالية. عندما تكون متطلبات الأداء الزلزالي لخط أنابيب إمداد المياه الرئيسي عالية، يُنصح باستخدام أنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة الملحومة، نظرًا لموثوقية أدائها الزلزالي العالية، وقدرتها على 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
تاريخ النشر: 6 مارس 2025
