مدیریت هوشمند فشار به‌منظور کاهش نشت در شبکه‌های آبرسانی، مطالعه موردی: منطقه سرافرازان مشهد

نوع مقاله: یاداشت‌ فنی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی عمران- آب، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

وجود نشت در شبکه‌های توزیع آب شهری امری اجتناب ناپذیر است. امروزه کاهش نشت با استفاده از مدیریت پارامترهای هیدرولیکی نظیر فشار در کنار پروژه‌های نشت‌یابی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. کنترل هوشمند فشار، روشی مناسب برای کنترل نشت و کاهش صدمات ناشی از فشارهای زیاد در شبکه به‌نظر می‌رسد. بهره‌گیری از نتایج تحقیقات انجام شده در این زمینه به‌کمک تجهیزات نوین ضروری است. هدف اساسی این تحقیق تعیین میزان اثر کاهش فشار بر نشت در یک شبکه به‌ویژه در زمان کم مصرف (شب) بود. شبکه منطقه سرافرازان مشهد به‌عنوان پایلوت در نظر گرفته شد. روش استفاده شده در این پژوهش، مدل‌سازی شبکه در محیطEPANET 2.10 با در نظر گرفتن جریان نشت در گره‌ها بود. بر این اساس، ابتدا شبکه مورد نظر با بهره‌گیری از تلفیق روش اندازه‌گیری جریان حداقل شبانه و تحلیل هیدرولیکی با استفاده از قابلیت نرم‌افزار، مدل‌سازی شد. سپس با استفاده از نتایج مدل، در شیر فشار شکن ورودی شبکه، یک برنامه زمانی تغییرات هد فشار خروجی در طول ساعات روز و بر مبنای تأمین حداقل فشار در کم فشارترین نقطه، تعیین و اعمال گردید. نتایج نشان می‌دهد که می‌توان با استفاده از این روش مدیریت فشار، ضمن کاهش نشت شبانه به حدود 35 درصد، توزیع فشار را در شبکه یکنواخت‌تر نمود. پیاده کردن الگوی زمانی اعمال فشار توسط شیرهای فشارشکن با قابلیت کنترل زمانی در یک شبکه شهری عملی بوده و نقش مؤثری در کاهش تلفات خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Intelligent Pressure Management to Reduce Leakage in Urban Water Supply Networks, A Case Study of Sarafrazan District, Mashhad

نویسندگان [English]

  • Mohammad Soltani Asl 1
  • Mahmoud Faghfour Maghrebi 2
1 Graduate Student, Civil Eng. Dept., Ferdowsi University of Mashhad
2 Assoc. Prof., Civil Eng. Dept., Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Water losses are inevitable in urban water distribution systems. The two approaches adopted nowadays to combat this problem include management of hydraulic parameters such as pressure and leakage detection in the network. Intellitgent pressure management is a suitable technique for controlling leakage and reducing damages due to high operating pressures in a network. This paper aims to investigate the effects of pressure reduction on leakage. The EPANET 2.10 software is used to simulate the water distribution network in the Sarafrazan District,Mashhad, assuming leakage from network nodes. The results are then used to develop a pressure variation program based on the patterns obtained from the simulation, which is applied to the pressure reducing valve. The results show that pressure management can reduce nightly leakage by up to 35% while maintaining a more uniform pressure distribution. Implementation of the time-dependent pressure pattern by applying programmable pressure reducing valves in a real urban water distribution network is feasible and plays a key role in reducing water losses to leakage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Leakage
  • Non-revenue Water
  • pressure
  • Hydraulic analysis
  • Simulation
  • Water Supply Networks
  • EPANET
1- Lambert, A. (1997). “Managing leakage strategist for quantifying, controlling and reducing water losses, based on analysis  of components using BABE concepts.” Water Pipelines and Network Management, IIR Conference, London, UK, 1561-1569.

2- Lambert, A.O., Brown, T.G., Takizawa, M. and Weimer, D. (2000). A review of performance indicators for real losses from water supply systems, International Water Data Comparisons Ltd, AWWA neckarwerke Stuttgart AG, Germany.

3- Ulanicka, K., Bounds P., Ulanicki, B., and Rance, J. (2001). “Pressure control of a large scale water distribution network with interacting water sources.” A Case Study. Water Software Systems: Theory and Applications, Volume 2, Research Studies Press Ltd., Baldock, Hertfordshire,England.

4- Araujo L. S., Ramos H., and Coelho S. T. (2006). “Pressure control for leakage minimization in water distribution systems management.” J. Water Resour. Manage., 133(20), 133-149.

5- McKenzie, R. D. and Wegelin, W. A. (2002). “Leakage reduction through pressure management in south Africa.” WRP, Colorado.

6- تابش، م.، هومهر، س. (1385). مدیریت نشت در شبکه‌های آبرسانی به وسیله بهینه سازی تنظیم شیرهای فشارشکن با استفاده از الگوریتم ژنتیک. چکیده مقالات دومین کنفرانس مدیریت منابع آب، 137.

7- کارآموز، م.، تابش، م.، نظیف، س.، و مریدی، ع. (1385).مدل مدیریت فشار در شبکه‌های توزیع آب شهری. مجموعه مقالات هفتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس، 204-210.

8- تائبی، ا. (1378). ارتباط بین فشار و نشت در شبکه توزیع آب. دومین کنفرانس هیدرولیک ایران، صفحه 252-255.

9- اردکانیان، ر.، غزلی، ع.ا. (1383). رابطه فشار و نشت در شبکه‌های توزیع آب شهری. اولین کنگره ملی مهندسی عمران، صفحه 476-479.

10- McKenzie, R. D. )1999). SANFLOW, User Guide, South Africa Water Research Commission, WRC Report TT 109/99.

11- صفر پور عرفانی، ا.ر. (1379). تهیه بسته نرم افزاری تحلیل هیدرولیکی شبکه‌های آبرسانی شهری با در نظر گرفتن رابطه جریانات خروجی (مصرف و نشت) با فشار. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی دانشگاه تهران.

12- تابش م.، اسدیانی، ا. (1383). مدل‌سازی نشت در شبکه‌های توزیع آب شهری با استفاده از تلفیق روش اندازه‌گیری جریان حداقل شبانه و مدل تحلیل هیدرولیکی EPANET 2.10. پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران، 1339-1345.

13- کارآموز، م.، تابش، م. نظیف، س.، و مریدی، ع. (1384). پیشبینی فشار در شبکه‌های آبرسانی با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی و استنتاج فازی. م. آب و فاضلاب، 53، 3-14.