النوافير العائمة

النوافير العائمة

اختيار الموقع وتصميم الطفو والثبات والتدعيم والتشغيل في المناطق المائية

النافورة العائمة هي نظام يتم دعم وزن معداته بشكل كامل أو أساسي بواسطة أجسام عائمة. يمكن أن تكون هذه المجموعة عبارة عن مضخة وفوهة مستقلة أو هيكل واسع يشمل عدة مجموعات من الماء والضوء.

تطبيقه في البحيرات الاصطناعية والبرك الحضرية والمناطق المائية في الحدائق وبعض الخزانات يوفر إمكانية إنشاء عروض مائية. في هذه الطريقة، يمكن للمعدات أن ترتفع وتنخفض مع تغير مستوى الماء؛ بشرط أن تتمتع الدعامات والكابلات والوصلات بنطاق الحركة اللازم.

بالإضافة إلى المكونات الهيدروليكية والكهربائية، يتطلب تصميم النافورة العائمة مراعاة الوزن والطفو والاستقرار والقوى البيئية والوصول إلى الخدمة. يحافظ شكل الماء على جودته المرغوبة عندما يتصرف قاعه العائم بشكل صحيح.

11–1. الفرق بين النافورة العائمة والنافورة الثابتة في البحيرة

إن وضع النافورة في البحيرة لا يعني أنها تطفو. يمكن تركيب المعدات على قواعد ثابتة متصلة بالسرير أو على هيكل عائم.

العائمة ليست دائمًا الخيار الأفضل. العمق الضحل، والحاجة إلى تحديد المواقع بدقة شديدة، وظروف الأمواج الشديدة أو الوصول المحدود قد يجعل الاختيار الآخر أكثر ملاءمة.

وفي التعريف بالطرود العائمة GSO يذكر من مميزات هذه الطريقة التنسيق مع تغير منسوب المياه وتجهيز المجمع قبل نشره في المكان. المصدر: العبوات العائمة للنافورة الحضرية GSO^[59]

11–2. نافورة زخرفية ونظام تهوية

بعض النوافير العائمة مصممة للعرض، وبعض المنتجات تستهدف العرض والتهوية. يجب تقييم هاتين الوظيفتين بشكل منفصل.

تشمل معايير الأداء الشكل والارتفاع وعرض البقع وسهولة القراءة من الشاطئ وجودة الإضاءة. في تقييم التهوية، تعد المؤشرات مثل نقل الأكسجين وتدوير المياه وملاءمة الأداء مع ظروف المنطقة المائية أمرًا مهمًا.

إن وجود نافورة طويلة أو رذاذ منتشر وحده لا يثبت تلبية الطلب على الأكسجين أو اختلاط البحيرة بأكملها.

تقدم Otterbine أيضًا النوافير الهوائية وأجهزة التهوية السطحية وأجهزة التدوير وأجهزة التهوية العميقة في مجموعات مختلفة وتشير إلى نتائج اختبار نقل الأكسجين وضخه لتقييم الأداء. المصدر: مجموعات معدات Otterbine^[60]، المصدر: نتائج أداء المعدات^[61]

إذا كان تحسين نوعية المياه أحد أهداف العقد، فيجب تحديد المؤشر القابل للقياس وشروط التقييم ونطاق الالتزام. إن اختيار المعدات التي تعتمد فقط على مساحة سطح الماء أو قوة المحرك لا يكفي لجميع المناطق.

11–3. المعلومات الضرورية قبل التصميم

يجب أن يغطي انطباع الموقع كلاً من شروط العرض وشروط التثبيت.

يجب فحص العمق عند مستوى الماء المنخفض. تعتمد المسافة المناسبة بين مدخل المضخة والسرير أيضًا على طراز الجهاز والرواسب وظروف الشفط.

يأخذ دليل اختيار Otterbine في الاعتبار العمق وشكل المنطقة والموقع وتاريخ مشاكل جودة المياه كعوامل اختيار وتحديد مكان. المصدر: دليل الاختيار والتحجيم Otterbine ^[62]

11–4. اختيار الموقع ومقياس العرض

يجب أن يكون موضع النافورة متناغمًا مع زاوية الرؤية من الشاطئ ومسافة الجمهور والخلفية.

يمكن رؤية تأثير جذاب من مسافة بعيدة من الجانب الآخر لبحيرة صغيرة وأقل فعالية. ومن ناحية أخرى، فإن زيادة الارتفاع دون التحقق من عرض الرذاذ والرياح يمكن أن يرسل الماء إلى الرصيف أو المعدات أو نباتات الشاطئ.

ويجب تحديد هذه الحدود في الخطة الأولية:

• الموقع الاسمي للمجموعة.

• النطاق المسموح به من الحركة العائمة.

• نطاق الرش في الظروف التشغيلية.

• المسافة من الشاطئ والأنشطة الأخرى.

• مسار الوصول للتثبيت والخدمة.

بالنسبة للتجميع متعدد الوحدات، يجب أن تأخذ المسافة بين الوحدات في الاعتبار الحركة النسبية والكابلات وخطوط الحزام بالإضافة إلى التركيب البصري.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 1-11: منظر نهاري لنافورة عائمة حقيقية في أرشيف GSO، يُظهر خط الشاطئ وحجم البحيرة. التسمية التوضيحية المقترحة: "يجب أن يكون موضع النافورة العائمة متسقًا مع مسافة المشاهدة ونطاق الرش والوصول التشغيلي."

11–5. المكونات الرئيسية للمجمع العائم

يمكن أن تتضمن المجموعة المكونات التالية:

يجب تضمين وزن جميع الملحقات في الحسابات. يمكن أن تؤدي إضافة مصباح أو مجمع أو كابل بعد البناء إلى تغيير توازن التجميع.

في المنتجات المتكاملة، يمكن تحديد شكل وموقع المكونات من قبل الشركة المصنعة. على سبيل المثال، في مقدمة MIDI II، تقدم OASE ترتيبات التعويم والمضخة وسلة الدرع والفوهة كمكونات للتجميع. يجب أن يكون تغيير هذه المجموعة متسقًا مع القيود المفروضة على نفس المنتج. المصدر: النافورة العائمة MIDI II لشركة OASE ^[63]

11–6. الحساب الأساسي للطفو

وفقًا لمبدأ أرخميدس، فإن قوة الطفو تساوي وزن الماء المزاح:

Fᵦ = ρ × g × V

وفي هذا الصدد:

• Fᵦ: قوة الطفو، نيوتن؛

• ρ: كثافة الماء، كجم/م3؛

• ز: تسارع الجاذبية، متر في الثانية المربعة.

• الخامس : حجم المياه المزاحه بالمتر المكعب .

بالنسبة لمجموعة في حالة توازن ثابت، إذا تم أخذ الوزن وقوة الطفو الرأسي فقط في الاعتبار:

V = m ÷ ρ

لنفترض أن الكتلة الإجمالية للمجموعة، مع الملحقات المدرجة في الحساب، هي 600 كجم. بافتراض أن كثافة الماء العذب 1000 كجم/م3:

V = 600 ÷ 1000 = 0.6 متر مكعب

لذلك، لتحقيق التوازن الساكن، يجب أن يزيح المجمع 0.6 متر مكعب من الماء.

هذا الرقم ليس الحجم النهائي المطلوب للأوعية. وينبغي أيضًا مراعاة حجم احتياطي الطفو، والارتفاع الحر، والاستقرار، وقوى التشغيل، وأنماط التحميل.

كما أن الحجم الاسمي للخزان المفتوح أو الحاوية التي يدخل إليها الماء ليس بالضرورة الحجم الفعال للطفو. يجب أن يعتمد الحساب على الشكل الهندسي والأقسام التي تحرك الماء فعليًا.

11–7. حوض الماء، الارتفاع الحر وتأثير التحميل الزائد

يتم تعريف المجرى على أنه عمق المجموعة بالنسبة لمرجع محدد. الارتفاع الحر هو أيضًا المسافة الرأسية لسطح الماء إلى الحافة أو النقطة المرجعية المحددة في الهيكل.

إذا كانت مساحة المقطع العرضي للتجميع عند نقطة التلامس مع مستوى الماء ثابتة تقريبًا ضمن نطاق التغييرات، فيمكن حساب ارتفاع كمية المياه بشكل مبدئي:

ΔT ≈ Δm ÷ (ρ × Awp)

وفي هذا الصدد، Awp هي مساحة المقطع العرضي عند مستوى مستوى الماء؛ ليس بالضرورة المساحة الإجمالية للهيكل في المنظر العلوي.

لنفترض:

• الكتلة المضافة: 100 كجم.

• مساحة المقطع العرضي عند مستوى الماء : 3 أمتار مربعة .

• كثافة الماء: 1000 كجم/م3.

ثم:

ΔT ≈ 100 ÷ (1000 × 3) = 0.033 م

أي أن زيادة كمية الماء ستكون حوالي 3.3 سم.

يفترض هذا المثال وجود حمل إضافي متماثل وتغيير بسيط في طبقة المياه الجوفية. إذا تم وضع نفس الحمل على جانب واحد، يحدث الميل أيضًا وهذه العلاقة وحدها ليست كافية. يتم فحص مفاهيم الإزاحة والمقطع العرضي لسطح الماء والاستقرار في الموارد الهندسية للسفن بشكل منفصل. المصدر: مذكرات تدريس الهندسة المعمارية البحرية USNA^[64]

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 2-11: قسم التدريب العائم في حالتين من الحمل الأولي والحمل الإضافي المتماثل؛ من خلال عرض مستوى المياه ومدخل المياه والارتفاع الحر وحجم الإزاحة. تعليق مقترح: "زيادة الوزن تؤدي إلى تغيير توازن المجموعة؛ يجب التحقق من الطفو الكافي مع الاستقرار.

11–8. الاستدامة؛ القدرة على العودة من حالة مائلة

قد تظل المجموعة طافية، لكنها لا تتصرف بشكل جيد ضد الإمالة.

ويعتمد الاستقرار على هندسة العوامات وتوزيع الوزن وموضع مركز الكتلة والتغير في موقع تأثير قوة الطفو عند الإمالة. يمكن أن يؤدي وضع المعدات الثقيلة على ارتفاع عالٍ أو تراكم الوزن على جانب واحد إلى تغيير سلوك المجموعة.

ومن أهم طرق التحقيق ما يلي:

• التوزيع غير المتماثل للمضخات والأضواء والجامعات.

• شد الكابل أو خط الحزام ;

• القوى الناجمة عن التشغيل والتأثيرات المتغيرة.

• الرياح والأمواج والتيار.

• تسرب المياه إلى الجزء التالف.

• تحميل الخدمة، فقط إذا كان وجود مصلح على الهيكل مسموحا به في التصميم.

النافورة العائمة ليست بالضرورة منصة قابلة للمشي. وإذا لم يكن المجمع مصمماً للوجود البشري، فإن أسلوب الخدمة يجب أن يكون مبنياً على تصور أو وصول آخر.

يجب أن يغطي معيار الاستدامة سلامة الهيكل وجودة العرض. الميل الذي يمكن تحمله أثناء التحليق قد يتسبب في اتجاه نفاث غير مناسب وتناسق ضوئي.

11–9. تصميم تستعد

يجب أن تحافظ الدعامات على موضع واتجاه التجميع ضمن الحدود المسموح بها وفي نفس الوقت تسمح بالحركة اللازمة مع تغير منسوب الماء.

يمكن توصيل هذا النظام بمساند السرير أو نقاط الشاطئ أو مزيج منها. يعتمد اختيار الطريقة على العمق ومادة السرير والغطاء المضاد للماء ونطاق تغيير المستوى والقوى البيئية.

ويجب أن يحدد في التصميم طول الخطوط وزاويتها وموادها ومقاومتها ووصلاتها وقدرة احتوائها وإمكانية فحصها. إن وزن كتلة الاحتواء في الهواء وحده لا يدل على مقاومتها للانزلاق أو الرفع تحت الماء.

تتناول تعليمات التثبيت الخاصة بـ Kasco أيضًا على وجه التحديد التغيرات في مستوى الماء والمياه؛ وتفاصيله خاصة بنماذج من نفس الدليل ولا يجوز تعميمها على هياكل أخرى دون بحث. المصدر: دليل تركيب النافورة العائمة من سلسلة Kasco J ^[65]

بالنسبة للبحيرة ذات غطاء مقاوم للماء، يجب أن تمنع طريقة نشر الاحتواء تلف الغطاء. يجب أيضًا تنسيق مسار الخطوط مع الكابلات والأنشطة المحتملة على الماء.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 3-11: مخطط تخطيطي وقسم الدعامات عند مستوى الماء المنخفض والعادي والأعلى. يجب أن يظهر كابل الطاقة برمز مختلف عن خطوط الحزام. عنوان فرعي مقترح: "يجب أن يستوعب السد التغير في مستوى المياه ويحافظ على الإزاحة الأفقية ضمن حدود التصميم." لم يتم تحديد أبعاد وعدد القيود في الصورة.

11–10. جودة الشفط والفوهة ومدخل المياه

في العديد من النوافير العائمة، يتم أخذ المياه مباشرة من المنطقة المحيطة. ولذلك فإن الأوراق والنباتات والرواسب والمواد العائمة يمكن أن تؤثر على المحصول.

يجب أن يكون اختيار المصفاة متوافقًا مع معدل التدفق وانخفاض الضغط المسموح به وإمكانية الوصول إلى التنظيف. يمكن أن يؤدي انسداد المدخل إلى تغيير ارتفاع أو شكل التأثير ويجعل ظروف عمل المضخة غير مناسبة.

قد تتطلب الفوهات ذات المسار الدقيق مياهًا أنظف وحماية أكثر إحكامًا للمدخل. ويجب التحقق من مدى ملاءمة الفوهة لنوعية المياه قبل الشراء.

يجب استخراج الحد الأدنى لعمق العمل والمسافة من السرير وظروف الغمر من وثائق النموذج المحدد. قد يؤدي الانخفاض الموسمي في المستوى أو تراكم الرواسب إلى تغيير ظروف التثبيت الأولية.

كما يجب التأكد من ملائمة المياه المجمعة من البحيرة لنوع الرش والبعد عن الأشخاص؛ إن استخدام المياه المتوفرة لا يعني في حد ذاته أنها صالحة للاتصال المباشر.

11–11. إمدادات الطاقة والكابلات والتحكم

بالإضافة إلى المتطلبات الكهربائية، يواجه كابل النافورة العائمة الحركة والقوى الميكانيكية.

يجب أن يحدد التصميم ما يلي:

• نوع الكابلات والتوصيلات المناسبة لظروف التركيب.

• انخفاض الجهد والقدرة الحالية في المسار الحقيقي .

• طريقة الحماية والعزل الكهربائي للخدمة .

• منع الجر عند مدخل المعدات.

• الطول اللازم لتغيير المستوى والسماح بالإزاحة.

• الحماية ضد التآكل والتمزق والأنشطة المائية.

يجب ألا يعمل كابل الطاقة كخط تسخير أو وسيلة لسحب المجموعة. يؤكد دليل كاسكو أيضًا على منع نقل الجهاز بواسطة الكابل واستخدام قيود الشد. المصدر: دليل التثبيت والصيانة من كاسكو

في الأنظمة ذات الاتصالات اللاسلكية، يجب معرفة السلوك عند فقدان الاتصال. إن وجود الاتصال عن بعد ليس بديلاً عن وسائل الحماية المحلية والتحكم في حالة المعدات.

ويجب أيضًا اختيار موقع العلامة الساحلية وفقًا لخطر الفيضانات وإمكانية الوصول العام وإمكانية الخدمة.

11–12. جودة الإضاءة والعرض الليلي

يجب أن تجعل إضاءة النافورة العائمة شكل الماء مرئيًا من نقاط المشاهدة الرئيسية. إن زاوية الضوء وبعده عن التيار واللون والشدة والخلفية كلها أمور مهمة.

يمكن للحركة العائمة تغيير اتجاه الضوء. ولذلك يجب اختيار مكان الأضواء والقواعد مع التأكد من ثباتها.

ومن الضروري أيضًا:

• يجب التحكم في الوهج المباشر تجاه الشاطئ.

• التحقق من حالة العمل المسموح بها للمصباح على أعماق مختلفة.

• يجب أن يتم تضمين وزن المصباح والكابل في الحسابات.

• توفير إمكانية الوصول للتنظيف والتعديل.

يمكن أن يكون انعكاس الضوء على سطح الماء جزءًا من التركيب البصري، لكن الاختبار الليلي في الموقع الفعلي ضروري لتقييم النتيجة.

11–13. مثال موثق لنشاط GSO

في صفحة الطرود العائمة GSO، تم التعريف بمشروع النافورة الموسيقية لحديقة ملت في طهران. يشمل نطاق العمل المتضمن تصميم وتركيب الإضاءة وإعادة بناء وإصلاح المعدات الميكانيكية للحزمة العائمة وأنظمة التحكم والأنظمة الكهربائية. المصدر: مقدمة المشروع على موقع GSO

يوفر هذا المثال سياقًا مناسبًا لشرح ترميم النوافير العائمة في الكتاب: يمكن مراجعة المشروع الحالي من حيث حالة الهيكل والمعدات والإضاءة والتحكم وتعديله لاستمرار التشغيل.

لتقديم دراسة حالة كاملة، يجب استخراج معلومات مثل سنة العمل والأبعاد ومعدات ما قبل وبعد التجديد ونتائج الاختبار من ملف المشروع. يجب أن يكون عنوان الصور ووصفها متوافقًا أيضًا مع نطاق المستند.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 4-11: صور نهارية وليلية لمشروع حديقة ملت من الأرشيف المعتمد لGSO؛ وإذا كان ذلك متاحًا، فيجب أيضًا إضافة صورة لعملية الترميم. العنوان الفرعي المقترح: "تجديد المعدات الميكانيكية والتحكم والكهرباء والإضاءة للمجموعة العائمة لنافورة ملت بارك؛ وفقًا لوصف الخدمة في وثيقة المشروع.

11–14. التثبيت والخدمة والإغلاق الموسمي

يجب تحديد طريقة التركيب قبل البناء: أين يدخل التجميع إلى الماء، وكيف يتم نقله إلى الموقع، وما هو الطريق الذي يعود به للإصلاح؟

ويجب أن تحدد الخطة وزن الرفع ونقاط الرفع المسموح بها ومعدات المناولة وموقع العمل على الشاطئ. كما أن التركيب والخدمة على الماء يتطلب أسلوب عمل مناسب لظروف المكان وفريق عمل مدرب.

وفي الصيانة الدورية هذه الأمور مهمة:

• تنظيف المدخل والفوهات.

• فحص السفن من حيث تلف المياه أو اختراقها.

• التحكم في تآكل الهيكل والوصلة.

• مراجعة خطوط وكابلات الحزام.

• مقارنة المحاذاة والتواء وجودة التأثير مع حالة التسليم.

• فحص وسائل الحماية وتسجيل أخطاء المعدات.

يجب أن يكون البرنامج الشتوي مطابقاً للظروف المناخية وطلبات الشركة المصنعة. قد يكون من الضروري إزالة الجهاز أو اتخاذ تدابير أخرى؛ لن يؤدي إيقاف تشغيله وحده إلى إزالة جميع آثار التجميد وتغيير ظروف المنطقة.

11–15. اختبار المشروع والتسليم

يجب أن تغطي معايير التسليم سلوك العرض والسلوك العائم.

يجب أن تكون حدود الرياح والأمواج ومستوى المياه وغيرها من ظروف التشغيل المسموح بها واضحة في وثائق المشروع. إن الاختبار الناجح في يوم هادئ وحده لا يثبت الأداء في جميع الظروف البيئية.

يمكن للنافورة العائمة أن تحول منطقة مائية إلى جزء بارز من المناظر الطبيعية للمدينة. تعتمد متانة هذه التجربة على تنسيق العرض مع سلوك الهيكل وظروف البحيرة ومرافق الصيانة.

في الفصل الثاني عشر، يتم استكشاف الشلال والستائر ونوافير القناة؛ بدءًا من تكوين الطبقة ومسار المياه وحتى اختيار حافة السقوط والتحكم في دفقة الماء والتنسيق مع الهندسة المعمارية.