Evaluation the Effects of Rainfall Intensity on Storm Network and the Infrastructure Projects [Al-Hur District, Kerbala as a Case Study]
A thesis submitted to the College of Engineering of the University of Kerbala in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of science in Civil Engineering (Infrastructure)
By
Batul Abdulla Esmaeel Al-Mas'ody
(B.Sc., 2013)
Supervised by
Asst. prof. Dr.
Basim Khalil Nile
Asst. prof. Dr.
Waqed H. Hassan
2017 A.D - 1437 A.D
Abstract
The variation of rainfall intensity higher than the design standards due to the global warming considers as one of the big problems that are facing the urban area.
Urbanization in cities led to the spread of impervious area quickly and the increase in the amount of the runoff quantity due to the decrease in the infiltration rate. The misuse of the storm drainage system by the inhabitants decreases the drainage capacity and led to urban flooding. Modeling of the urban flooding considers as an important method that help in discovering and managing the flooding problems.
In this research Storm Water Management Model [SWMM] has been used to simulate the flooding of the storm drainage network in Al-Eskari quarter, Kerbala, Iraq. The hydrological data (i.e. rainfall intensity, temperature and wind speed) was collected for a period from 2008 to 2016 by Agricultural Meteorology Iraqi Network (AMIN) . The hydraulic data was provided for the storm drainage system of Al-Eskari quarter regarding to the manholes, pipes and pumps. The calibration data was used for two rainfall events in 18/1/2016 with rainfall intensity 2 mm/hr and 22/1/2016 with rainfall intensity of 4mm/hr.
The major aim of this study is to develop a model to evaluate the effect of the climate variation and the misuse of the storm drainage system through adding an illegal sewage quantity to the storm network by the inhabitants. Also, this study aims to specify the damage cost of the infrastructure that caused by flooding.
Finally, this study tries to provide a technical support for the decision makers by developing and accessing a solution to mitigate the flooding in the study area.
The results indicate that the storm drainage network is suitable for the design intensity of 2-years return periods [9.6 mm/hr intensity for 1-hour] without considering the effect of an illegal sewage quantity. The climate variation plays the major role in the flooding of the study area with a rainfall intensity reach in an event to more than three times the design intensity with 33.54 mm/hr for 1-hour.
Under 33.5 mm/hr rainfall intensity and without considering the sewage quantity, the equivalent water depth in the outlet reached to 5.55 m measured from the invert of the outlet, 47% from the manholes of the system flooding with discharge greater than 0.04 m3/sec and the flooding duration was 43 hours. The existent of sewage increases the flooding problem due to the clogging that happened in the system, where the system started to flood under rainfall intensity lower than the design intensity. The equivalent water depth with the maximum rainfall intensity in addition to the sewage amount reached to 5.62 m, 48% of the manholes in the system flooding with flow reach to 0.04 m3/sec and the flooding duration was 72 hours. The sewage quantity doubled the flooding duration. The flooding event with long duration led to damage in the infrastructure, especially the roads and houses.
The total cost of flooding damage reached to 354800 $ and it’s a repeated cost if no solutions are provided to mitigate the flooding. In this study a solution was suggested by adding a transmission pipe line with cost of 1154 $ for each meter of the pipe. This performance of this solution under the maximum rainfall intensity and with consider the sewage amount was as follow: The equivalent water depth with the maximum rainfall intensity and with consider the sewage amount reached to 5 m, the volume of water flooding reached to 129 m3, 33% of the manholes flooding with discharge reached to 0.04 m3/sec and the flooding duration was 20 hours. The results of adding a pipe line is so promising and decreasing the flooding in the study area. The simulation results can offer resilient technical support for the urban drainage system controlling and planning.
تقييم تأثيرات الشدة المطرية
على شبكة الأمطار ومشاريع البنى التحتية
(منطقة الدراسة الحر-كربلاء كحالة دراسية)
رساله مقدمه إلى كلية الهندسة جامعة كربلاء كجزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في علوم الهندسة المدنية (البنى التحتية)
من قبل
بتول عبد الله إسماعيل المسعودي
بكالوريوس هندسه مدنية 2013م
بإشراف
أ.م.د. باسم خليل السعدي
أ.م.د. واقد حميد حسن الموسوي
2017م - 1437هـ
المستخلص
إن تباين الشدات المطرية بمستوى أعلى من المعايير التصميمية نتيجة التقلبات المناخية و ظاهرة الاحتباس الحراري يعد واحداً من أكبر المشاكل التي تواجه المناطق الحضرية. أدى التحضر في المدن إلى زيادة نسبة الأراضي غير المسامية وبالتالي نقص نسبة الارتشاح للتربة وزيادة كمية السيح السطحي. إن سوء استخدام شبكة تصريف الأمطار بواسطة السكان أدى إلى تقليل سعة التصريف وحدوث الفيضانات بالمناطق الحضرية. تعد نمذجة الفيضانات طريقة مهمه تساعد في اكتشاف وإدارة مشاكل الفيضان.
تم في هذا الدراسة الاستعانة ببرنامج لتكوين أنموذج لإدارة مياه الأمطار يعرف ب[SWMM] لمحاكاة فيضان شبكة تصريف الأمطار في الحي العسكري – كربلاء -العراق. جمعت البيانات الهيدرولوجية مثل (الشده المطرية – درجات الحرارة وسرعة الرياح) خلال الفترة من 2008 – 2016. وتم توفير البيانات الهيدروليكية لشبكة تصريف أمطار الحي العسكري المتعلقة بأحواض التفتيش (منهولات) والأنابيب والمضخات. وقد كانت البيانات المطلوبة لمعايره النموذج لشدتين مطريتين الأولى في 2016/1/18 بشده مطريه مقدارها 2 ملم/ساعة والثانية في 2016/1/22 بشده مطريه 4 ملم/ساعة.
الهدف الأساس من هذه الدراسة هو تطوير نموذج لتقييم تأثير تغير المناخ وسوء استخدام نظام تصريف الأمطار من خلال إضافة كميات غير قانونية من مياه المجاري إليها بواسطة السكان. إضافة الى تحديد كلفة الضرر الواقعة على البنى التحتية الناتج عن الفيضان. حاولت هذه الدراسة توفير دعم تقني لصانعي القرار من خلال تطوير حل لتقليل حدة الفيضان في منطقة الدراسة.
أشارت نتائج الدراسة إلى أن شبكه تصريف مياه الأمطار ملائمة للشدة المطرية المصممة لها (9.6 ملم/ساعة مدتها ساعة واحدة) لفترة تكرارية مدتها سنتين بدون اعتبار تأثير كميات مياه المجاري غير القانونية. إن التقلبات المناخية لعبت دوراً رئيسياً في حدوث الفيضان في منطقة الدراسة حيث أن الشدة المطرية في أحد الأحداث المطرية وصلت إلى ثلاث أضعاف الشده التصميمية (33.54 ملم/ساعة مدته ساعة واحده). حيث أن الشبكة وعند هذه الشدة وبدون اعتبار كمية مياه المجاري يصل عمق الماء المكافئ في آخر حوض تفتيش في الشبكة إلى 5.55 م مقاسه من قاعدة حوض التفتيش وإن %47 من أحواض التفتيش طفحت بتصريف أكبر من 0.04 م3/ثا بمدة فيضان مقدارها 43 ساعة.
وجود مياه المجاري في شبكة تصريف الأمطار زاد من مشكلة الفيضان في منطقة الدراسة نتيجة للانسدادات التي تحدث في النظام حيث أن النظام يبدأ بالفيضان عند شده مطريه أقل من الشدة التصميمية. عمق الماء المكافئ في آخر حوض تفتيش وباعتبار وجود كميات مياه المجاري عند تأثير أكبر شده مطرية إلى 5.62م و%48 من أحواض التفتيش في نظام تصريف مياه المجاري كانت طافحة بتصريف أكبر من 0.04م3/ثا وبمده فيضان مقدارها 72 ساعة حيث أن كمية مياه المجاري ضاعفت مدة الفيضان.
أدى حدوث الفيضان وبمدد طويله إلى حدوث ضرر في البنى التحتية خصوصاً للطرق والمباني. بلغت الكلفة الكلية للأضرار الناجمة عن الفيضان في منطقه الدراسة (277200000 دينار عراقي) وهي كلفه متكررة إذا لم تتوفر الحلول لتقليل الفيضان. في هذه الدراسة تم اقتراح حل لتقليل حدة الفيضان بواسطة إضافة خط ناقل بكلفه إنشائية مقدارها (1500000دينار عراقي) لكل متر طول من الانبوب. كان أداء الأنبوب المقترح عند أكبر شدة مطرية ومع اعتبار وجود مياه المجاري قد وصل 5م وحجم المياه الفائضة وصلت 129م3 وأن %33 من أحواض التفتيش طفحت بتصريف وصل الى 0.04 م3/ثا مع مده طفح مقدارها 20 ساعة. ان نتائج إضافة أنبوب ناقل كانت واعدة وقللت نسبة الفيضان في منطقة الدراسة بدرجة كبيرة. نتائج المحاكاة تستطيع توفير دعم تقني جيد للتحكم والتخطيط لشبكات التصريف الحضرية.
تحميل الرسالة
تصفح وتحميل الرسالة