Optimization model for road grading to achieve full surface drainage of stormwater runoff in urban developments /
Marwan Amin Mohamed Amin,
Optimization model for road grading to achieve full surface drainage of stormwater runoff in urban developments / نموذج لإيجاد أمثل تسويات الطرق لصرف مياه الأمطار سطحيا بالمناطق الحضرية by Marwan Amin Mohamed Amin ; Supervisors Prof. Dr. Ashraf Hassan Mahib Ghanem, Prof. Dr. Yehya Emad Hamdy Hassan. - 171 pages : illustrations ; 30 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 169-171.
This study presents a model, termed the Surface Drainage Optimal Road Grading (SDORG) model, designed to optimize road grading for full surface drainage of stormwater runoff in urban developments. Traditional stormwater drainage systems primarily rely on gravity pipe networks, which often require frequent maintenance and may not be sustainable or cost-effective in the long term. In contrast, surface drainage systems, incorporating road grading and green infrastructure such as permeable pavements, swales, and rain gardens, offer more sustainable alternatives. The SDORG model focuses on optimizing road intersection elevations and flow paths to ensure that roads function as open channels, directing stormwater toward the development boundaries. The model utilizes the Rational method for peak discharge estimation, the Manning’s equation for road gutter capacity, and a Genetic Algorithm for optimization. It operates on two levels: determining optimal finished road levels at road intersections and establishing optimal flow paths to minimize construction costs while adhering to hydraulic and geometric constraints. The SDORG model was validated through multiple scenarios, confirming its efficiency in minimizing construction costs and ensuring full surface drainage of stormwater runoff. The results also affirm its importance as a reliable design tool that provides cost-effective and sustainable road grading solutions in urban developments. تقوم هذه الدراسة بتقديم نموذج التصميم الأمثل لتصريف مياه الأمطار عبر الطرق السطحية (SDORG)، والذي يهدف إلى تعيين انحدار الطرق لضمان تصريف كامل لمياه الأمطار في المناطق الحضرية بشكل امن. تعتمد أنظمة تصريف مياه الأمطار التقليدية بشكل رئيسي على شبكات أنابيب الجاذبية، والتي غالبًا ما تتطلب صيانة متكررة وقد لا تكون مستدامة أو فعّالة من حيث التكلفة على المدى الطويل. على النقيض من ذلك، تقدم أنظمة التصريف السطحي، التي تدمج تصميم الطرق مع البنية التحتية الخضراء مثل الأرصفة القابلة للنفاذ، والحدائق المطرية، بدائل أكثر استدامة. يركز نموذج (SDORG) على تعيين ارتفاعات تقاطعات الطرق وتحديد مسارات التدفق لضمان أن تعمل الطرق كقنوات مفتوحة، توجه مياه الأمطار نحو حدود التطوير. يستخدم النموذج الطريقة المنطقية لتقدير التدفقات القصوى، ومعادلة ماننج لتعيين قدرة تصريف الطرق، بالإضافة إلى الخوارزمية الجينية لتحقيق التحسين الأمثل. ويعمل النموذج على مستويين: تحديد الارتفاعات المثلى لتقاطعات الطرق وتحديد مسارات التدفق المثلى لتقليل تكاليف البناء مع الالتزام بالقيود الهيدروليكية والهندسية. تم التحقق من كفاءة النموذج في تقليل تكاليف الانشاء وتحقيق تصريف كامل لمياه الأمطار السطحية، مما يؤكد أهميته كأداة تصميم موثوقة تسهم في توفير حلول اقتصادية ومستدامة لتسويات الطرق بالمناطق الحضرية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Rainwater drainage
صرف مياه الأمطار
Urban Stormwater Management Road Grading Surface Drainage Optimization Genetic Algorithm Sustainable Infrastructure Urban Stormwater Systems
628.21
Optimization model for road grading to achieve full surface drainage of stormwater runoff in urban developments / نموذج لإيجاد أمثل تسويات الطرق لصرف مياه الأمطار سطحيا بالمناطق الحضرية by Marwan Amin Mohamed Amin ; Supervisors Prof. Dr. Ashraf Hassan Mahib Ghanem, Prof. Dr. Yehya Emad Hamdy Hassan. - 171 pages : illustrations ; 30 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 169-171.
This study presents a model, termed the Surface Drainage Optimal Road Grading (SDORG) model, designed to optimize road grading for full surface drainage of stormwater runoff in urban developments. Traditional stormwater drainage systems primarily rely on gravity pipe networks, which often require frequent maintenance and may not be sustainable or cost-effective in the long term. In contrast, surface drainage systems, incorporating road grading and green infrastructure such as permeable pavements, swales, and rain gardens, offer more sustainable alternatives. The SDORG model focuses on optimizing road intersection elevations and flow paths to ensure that roads function as open channels, directing stormwater toward the development boundaries. The model utilizes the Rational method for peak discharge estimation, the Manning’s equation for road gutter capacity, and a Genetic Algorithm for optimization. It operates on two levels: determining optimal finished road levels at road intersections and establishing optimal flow paths to minimize construction costs while adhering to hydraulic and geometric constraints. The SDORG model was validated through multiple scenarios, confirming its efficiency in minimizing construction costs and ensuring full surface drainage of stormwater runoff. The results also affirm its importance as a reliable design tool that provides cost-effective and sustainable road grading solutions in urban developments. تقوم هذه الدراسة بتقديم نموذج التصميم الأمثل لتصريف مياه الأمطار عبر الطرق السطحية (SDORG)، والذي يهدف إلى تعيين انحدار الطرق لضمان تصريف كامل لمياه الأمطار في المناطق الحضرية بشكل امن. تعتمد أنظمة تصريف مياه الأمطار التقليدية بشكل رئيسي على شبكات أنابيب الجاذبية، والتي غالبًا ما تتطلب صيانة متكررة وقد لا تكون مستدامة أو فعّالة من حيث التكلفة على المدى الطويل. على النقيض من ذلك، تقدم أنظمة التصريف السطحي، التي تدمج تصميم الطرق مع البنية التحتية الخضراء مثل الأرصفة القابلة للنفاذ، والحدائق المطرية، بدائل أكثر استدامة. يركز نموذج (SDORG) على تعيين ارتفاعات تقاطعات الطرق وتحديد مسارات التدفق لضمان أن تعمل الطرق كقنوات مفتوحة، توجه مياه الأمطار نحو حدود التطوير. يستخدم النموذج الطريقة المنطقية لتقدير التدفقات القصوى، ومعادلة ماننج لتعيين قدرة تصريف الطرق، بالإضافة إلى الخوارزمية الجينية لتحقيق التحسين الأمثل. ويعمل النموذج على مستويين: تحديد الارتفاعات المثلى لتقاطعات الطرق وتحديد مسارات التدفق المثلى لتقليل تكاليف البناء مع الالتزام بالقيود الهيدروليكية والهندسية. تم التحقق من كفاءة النموذج في تقليل تكاليف الانشاء وتحقيق تصريف كامل لمياه الأمطار السطحية، مما يؤكد أهميته كأداة تصميم موثوقة تسهم في توفير حلول اقتصادية ومستدامة لتسويات الطرق بالمناطق الحضرية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Rainwater drainage
صرف مياه الأمطار
Urban Stormwater Management Road Grading Surface Drainage Optimization Genetic Algorithm Sustainable Infrastructure Urban Stormwater Systems
628.21