ارزیابی خطرپذیری تصفیه‌خانه‌های آب با استفاده از تحلیل درخت خطای فازی (مطالعه موردی: تصفیه‌خانه جلالیه تهران)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران و عضو قطب علمی مهندسی و مدیریت زیر ساخت‌های عمرانی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

2 استادیار گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

3 کارشناس ارشد مهندسی عمران، محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

چکیده

وجود یک رویکرد جامع در ارزیابی عملکرد تصفیه‌خانه‌های آب و کاهش آسیب‌پذیری آنها، می‌تواند باعث کاهش هزینه‌های ناشی از عملکرد نامناسب در شرایط بحرانی و تمرکز بر روی مهم‌ترین نقاط آسیب‌پذیر و کاهش آسیب‌پذیری آنها شود و از این طریق هزینه مؤثر بودجه‌ها در برنامه‌های بهسازی صرف می‌شود. در این پژوهش روش تحلیل ریسک مشهور درخت خطا با دو رویکرد ساده و فازی برای ارزیابی ریسک تصفیه‌خانه آب استفاده شد و منطق فازی برای در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها در نظرات کارشناسی و ماهیت خطرات تهدید کننده به‌کار گرفته شد. این مدل در قالب یک مطالعه موردی در تصفیه‌خانه جلالیه تهران ارائه می‌شود. رویداد نامطلوب در این ساختار، کمیت و کیفیت نامناسب آب بود. نتایج پژوهش نشان داد که عملکرد تصفیه‌خانه در رویکرد فازی با احتمال 19 درصد و در حالت غیر فازی حدود 10 درصد با شکست مواجه می‌شود که این مقدار ریسک در بازه کم تا متوسط به‌ وجود میآید. عوامل مختلفی موجب تهدید عملکرد و راندمان تصفیه‌ می‌شود. با رتبه‌بندی رویداد‌های پایه مشخص ‌شد تهدیداتی از جمله طراحی نامناسب مخزن، خرابی تجهیزات برق‌رسانی، شکست لوله انتقال و تعمیر و نگهداری نامناسب پمپ‌ها، بیشترین سهم را در رویکرد و عملکرد تصفیه‌خانه دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Risk Assessment of Water Treatment Plants Using Fuzzy Fault Tree Analysis (Case Study: Jalaliyeh Water Treatment Plant)

نویسندگان [English]

  • Masoud Tabesh 1
  • Abbas Roozbahani 2
  • Farhad Gadigol 3
1 Prof., Center of Excellence on Engineeing and Management of Civil Infrastructure, School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Assist. Prof., Department of Irrigation and Drianage Engineering, Aburaihan Campus, University of Tehran, Tehran, Iran
3 MSc of Civil-Environmental Enginering, School of Civil Engineering of Engineering, University of Tehran, Tehran
چکیده [English]

In this research, Fault Tree Analysis (FTA) with fuzzy and crisp approaches were used to assess the risk associated with the performance of water treatment plants. The fuzzy logic was used to consider the uncertainties in expert opinions and the nature of threats. This modelling approach was implemented as a case study in Jalaliyeh water treatment plant in Tehran. One undesirable event in such structure was improper water quantity and quality. The results of this case study showed that probability of treatment plant failure under fuzzy and non-fuzzy methods are 19% and 10%, respectively. The risk treatment plant failure was found to be within the low to medium range. For risk assessment, multiple components were found to influence the failure of treatment plants.  Our evalutation showed that the following items were ranked as highest to lowest to influence the treatment plant failure: inappropriate tank design, power equipment failure, failure of transmission line, and inadequate repair and maintenance of the pumps.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fuzzy Fault Tree
  • Risk Analysis
  • vulnerability
  • Water Treatment Plant

 Anbari, M. & Tabesh., 2016, "Failure event probability calculation in wastewater collection systems using the bayesian network", Journal of Water  and Wastewater, 27 (3), 48-61. (In Persian)

Asgarian, M., Tabesh, M. & Roozbahani., 2015, "Risk assessment of wastewater collection performance using the fuzzy decision-making approach", Journal of Water  and Wastewater, 26 (4), 74-87. (In Persian)

Beauchamp, N., Lence, B. & Bouchard, C., 2010, "Technical hazard identification in water treatment using fault tree analysis", Canadian Journal of Civil Engineering, 37(6), 897-906.

Chowdhury, S. & Husain, T., 2006, "Evaluation of drinking water treatment technology: An entropy-based fuzzy application", Journal of Environmental Engineering, 132(10), 1264-1271.

FEMA 452, 2005, "A how to guide to mitigate potential terrorist attacks against buildings", Risk Management Series, Fema 452, USA

Ferdous, R., Khan, F., Sadiq, R., Amyotte, P. & Veitch, B. 2011, "Fault and event tree analyses for process systems risk analysis", Uncertainty Handling Formulations Risk Analysis, 31(1), 86-107.

Fujiwara, O. & Chen, H.J., 1993, "Reliability analysis of water supply systems integrating with treatment plant operations", Reliability Engineering & System Safety, 42(1), 47-53

Jian, H., Junying, C., Jiahong, L. & Dayong, Q., 2011, "Risk identification of sudden water pollution on fuzzy fault tree in beibu-gulf economic zone", Procedia Environmental Sciences, 10(3), 2413-2419.

Kelley, D. & Allison, R., 1981, "Fault tree analysis and treatment plant instrumentation", Journal of Water Pollution Control Federation, 53(1), 43-47.

Pan, Z. J. & Tai, Y. C., 1988, "Variance importance of system components by Monte Carlo", IEEE Transactions on Reliability, 37(4), 421-423.

Rahman, S. & Zayed, T.,  2009, "Condition assessment of water treatment plant components", Journal of Performance of  Constructed Facilities, 23(4), 276-287.

Roozbahani, A., Zahraie, B. & Tabesh, M., 2013. "Integrated risk assessment of urban water supply systems from source to tap", Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 27(4), 923-944.

Sadiq, R., Saint-Martin, E. & Kleiner, Y., 2008, "Predicting risk of water quality failures in distribution networks under uncertainties using fault-tree analysis", Urban Water Journal, 5(4), 287-304

Suresh, P., Babar, A. & Raj, V., 1996, "Uncertainty in fault tree analysis: A fuzzy approach", Fuzzy Sets and Systems, 83(2), 135-141.

Taheriyoun, M. & Moradinejad, S. & Fardi, Gh., 2014, "Reliability evaluation of water treatment plant using fuzzy fault tree analysis", 8th National Congress on Civil Engineering, Babol, Iran. (In Persian)

Taheriyoun, M. & Moradinejad, S., 2015, "Reliability analysis of a wastewater treatment plant using fault tree analysis and Monte Carlo simulation", Environmental Monitoring and Assessment, 187(1), 1-13.

Tavakkolifar, H., 2008, "Development of algorithm for urban water treatment plants system readiness evaluation under crises " MSc Thesis, University of Tehran, Tehran, Iran. (In Persian)

Tyagi, S. K., Pandey, D. & Kumar, V., 2011, "Fuzzy fault tree analysis for fault diagnosis of Cannula fault in power transformer", Applied Mathematics, 2(11), 1346-1355.

Yager, R.R., 1980, "On a general class of fuzzy connectives", Fuzzy Sets and Systems, 4(3), 235-242.

Yuhua, D. & Datao, Y.,  2005, "Estimation of failure probability of oil and gas transmission pipelines by fuzzy fault tree analysis", Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 18(2), 83-88.