نرم افزار طراحی سامانه استحصال آب باران از سطوح پشت بام (چارچوب و الزامات)

چکیده مقاله

استفاده از سطوح غیر قابل نفوذ شهری به ویژه سیستم سطوح آبگیر پشت بام ساختمان¬های مسکونی این امکان را فراهم می¬کند تا با جمع¬آوری آب باران هنگام بارندگی¬ها، بخشی از نیاز شرب و غیر شرب شهروندان و ساکنان ساختمان¬های مسکونی تأمین شده و هزینه¬های تأمین آب برای شستشوی فضاهای باز، سرویس¬های بهداشتی، آبیاری باغچه و فضای سبز و دیگر مصارف غیر شرب کاهش یابد. با علمی و مکانیزه نمودن فرآیند طراحی و اجرای سامانه های جمع آوری آب باران در ساختمان ها و تولید نرم افزار برای این امر، کاربرد این دانش صرفاً محدود به حوزه مصارف خانگی نخواهد بود، بلکه به محیط های صنعتی و تجاری نیز گسترش داده می شود. کاربرد آن از استان های شمالی کشور به تمام مناطق ایران گسترش داده شده و در همان محدوده کاربرد سنتی در اقلیم مرطوب شمال کشور نیز باعث بهبود فرآیند خواهد شد. علمی و نرم افزاری نمودن فرآیند طراحی سامانه های جمع آوری آب باران باعث بهینه شدن این فرآیند و سهولت آن شده و همین عوامل سبب بکارگیری حداکثری این دانش در انواع ساختمان های خانگی و همچنین تجاری و صنعتی و همچنین در انواع مناطق و استان ها می شود. در حالت نهایی و ایده آل، یک کارشناس ساده و یا حتی یک فرد عادی با حداقل اطلاعات از دانش استحصال آب باران، با دادن اطلاعات اولیه شامل: سطح پشت بام، شیب پشت بام، ضریب روان آب سقف، سطح لوله های ناودان، میزان بارش در منطقه که به مثابه "ورودی" به نرم افزار داده می شود؛ همچنین میزان آب مصرفی برای شرب، برای آبیاری فضای سبز، و غیره براساس روزانه، یا بطور ماهیانه و یا فصلی که به مثابه تقاضا و یا "خروجی" به نرم افزار داده می شود بر اساس الگوریتم های مختلفی که در نرم افزار تعبیه خواهد شد مانند "برنامه ریزی خطی"، "mass-curve diagram" و یا "الگوریتم ژنتیک" باید بتواند به بهینه ترین سطح آبروها و حجم مخزن راهنمایی شود که هم در فصل خشک و هم در فصل تر حداکثر نیاز وی را برآورده سازد. مرور منابع نشان می دهد که تا کنون در داخل کشور نرم افزار جامعی که بتواند تمامی مراحل طراحی سامانه استحصال آب باران از پشت بام و ارزیابی عملکرد آن را به انجام رساند ارائه نشده است. اما در خارج کشور عمده نرم افزارهای ارائه شده که بصورت تخصصی برای طراحی سامانه استحصال آب باران از پشت بام توسعه یافته اند بصورت آنلاین بوده و عملکرد آنها اکثراً محدود به محاسبه حجم رواناب استحصالی از پشت بام بوده و کارآیی آن ها برای همان منطقه یا شهر یا کشور، حداکثر می باشد. سامانه نرم افزاری پیشنهادی بصورت یک "نرم افزار دسکتاپ برروی انوع سیستم عامل های ویندوز جدید" و بر اساس چارچوب توسعه نرم افزاری RUP برنامه نویسی، نصب و اجرایی خواهد شد. استفاده کننده نهایی، ابتدا بایستی آخرین نسخه این نرم افزار را از "انجمن علمی سیستم های سطوح آبگیر باران ایران" تهیه نموده و سپس آن را بر روی رایانه ای که از سیستم عامل ویندوز استفاده می کند نصب کرده و از امکانات نرم افزار بهره برداری نماید. استفاده از این سامانه محدودیت مکانی یا زمانی نخواهد داشت. این سامانه نرم افزاری Single User بوده و هرکاربری که حق نصب آن را داشته باشد حق استفاده از آن را نیز خواهد داشت. در نسخه های اولیه این نرم افزار ارتباط با اینترنت در نظر گرفته نشده است، بنابراین نیازی به وجود اینترنت برای اجرای نرم افزار نمی باشد. در نسخه اولیه این سیستم، ارتباط با "سرورهای جهانی اطلاعات بارش" مانند سامانه جهانی بارش GPM در نظر گرفته نشده است. بنابراین ارتباط این سیستم نرم افزاری با اطلاعات بارش بصورت فایل های متنی خواهد بود که استفاده کننده بصورت دستی وارد این سیستم می نماید. در نسخه های اولیه این محصول نرم افزاری برروی ارائه مهمترین ویژگی این سیستم یعنی "محاسبه حجم بهینه مخزن" تمرکز می شود. در این نسخه ها، استفاده کنندگان نرم افزار به دو گروه کارشناسان ناظر و طراح و محققان محدود می شوند. در نسخه های بعدی افراد عادی یا کارشناسان با حداقل دانش از استحصال آب باران خواهند توانست از این نرم افزار استفاده نمایند. در نسخه پیشنهادی اولیه ماژول های بارش (Rainfall)، سطح آبگیر (Catchment surface)، آبروها و ناودان ها (Gutter and Downspout)، سیستم جداکننده فلاش اول (First flush diverter) براساس روش توپ شناور، تعیین میزان تقاضا (خروجی) (Demands)، مخزن (Reservoir)، راندمان هیدرولوژیک و اقتصادی سیستم (Hydrologic/economic efficiency) جهت کمک به طراحی سامانه برنامه نویسی می شوند. در نسخه های بعدی ویژگی های ذیل نیز به نرم افزار افزوده خواهد شد: ارتباط با سرورهای دریافت اطلاعات بارش مانند سامانه جهانی GPM؛ ارائه طرح یا پیشنهاد برای سیستم پمپاژ مخزن؛ ارائه طرح یا پیشنهاد برای اجرا و مدیریت مخزن، سامانه انتقال و سامانه دریافت بارش اولیه؛ ارائه ماژول جهت آنالیز کیفیت فیزیکی و شیمیایی نمونه های آب و ارائه نمودارهایی مانند ویلکاکس، شولر و پایپر؛ ارائه طرح یا پیشنهاد برای بهبود کیفیت آب مصرفی و پیشنهاد برای نوع مصرف بر اساس نتایج آنالیز کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب استحصال شده؛ ارائه یک ماژول جهت متره و برآورد تفصیلی هزینه اجرای پروژه؛ ارائه یک ماژول جهت ارزیابی اثرات زیست محیطی اجرای سامانه مانند اثر سامانه بر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و کاهش خسارت سیلاب. مسلماً تسهیل در روند اجرایی شدن این سامانه ها به کمک این سیستم نرم افزاری و با توجه به عزم دولت در ارائه تسهیلات و مشوق های مالی برای اجرای سامانه ها، می تواند نقش بسیار معنی داری در اجرای گسترده آن ها بخصوص در اقلیم مرطوب و نیمه مرطوب کشور شده و کمک شایانی خواهد بود در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، کاهش مخاطرات سیل و متعاقباً توسعه پایدار اکوسیستم های حوضه های آبخیز شهری و غیر شهری.