مهندسین مشاور طرح و تحقیقات آب و فاضلاب اصفهان مجله آب و فاضلاب 1024-5936 36 3 2025 08 23 Investigating the Performance of Pump as Turbine for Pressure and Leakage Management of Urban Water Distribution Network Operation Using Modeling Approach ارزیابی عملکرد پمپ معکوس در مدیریت فشار و نشت شبکه توزیع آب شهری با رویکرد مدل‌سازی 79 96 241766 10.22093/wwj.2026.557753.3528 FA مهرتاش اسکندری پور دانشجوی دکترای مهندسی عمران- مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران و حمل‌و‌نقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0001-5990-8361 رامتین معینی دانشیار، گروه مهندسی عمران- مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران و حمل‌‌و‌نقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0003-0544-7090 علی دهنوی استادیار، گروه مهندسی عمران- مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران و حمل‌و‌نقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0001-5036-8805 Journal Article 2025 04 07 Pressure is one of the most important hydraulic parameters in urban water distribution networks and deviations from the permissible range can lead to increased leakage, reduced equipment lifespan, and energy losses. Although Pressure Reducing Valves are widely used as the most common tools for pressure management, this approach leads to considerable energy dissipation. In recent years, Pumps As Turbines has been used as an alternative or complementary element compared to PRVs, particularly in networks with significant differences in elevation and excess head, has become common. However, most previous studies have either focused primarily on energy generation or have not comprehensively investigated the hydraulic impacts of PATs based on Pressure Driven Analysis. In this study, the performance of PATs and PRVs in terms of pressure management, leakage, and energy recovery is comparatively investigated for the Baharestan WDS in Isfahan Province using PDA and a 24-hour Extended Period Simulation. The network was modeled considering three scenarios including: without valve, with PRV, and with replacement of PRVs by PATs. The results showed that PRV installation reduced the average network pressure from 51.11 to 35.91 m and decreased the average leakage from 64.65 to 44.26 L/s. However, replacing PRVs with PATs resulted in smaller reductions in pressure and leakage (average pressure of 45.03 m and leakage of 59.56 L/s) compared to PRVs, but enabled energy recovery of 73.28 kW during the 24-hour EPS. Overall, the results indicate that PRVs are more effective in pressure control and leakage reduction, whereas PATs, while maintaining hydraulic stability, offer substantial potential for recovering dissipated energy. These results suggest that PATs should not be considered a complete replacement for PRVs, but rather a complementary option to support informed decision-making in pressure and energy management of UWDN. فشار یکی از پارامترهای کلیدی هیدرولیکی در شبکه‌های توزیع آب شهری است که انحراف آن از محدوده مجاز می‌تواند منجر به افزایش نشت، کاهش عمر تجهیزات و اتلاف انرژی و نارضایتی مصرف‌کنندگان شود. اگرچه استفاده از شیرهای فشارشکن به‌عنوان متداول‌ترین ابزار مدیریت فشار شناخته می‌شود، ولی این رویکرد با اتلاف قابل‌توجه انرژی همراه است؛ بنابراین، در سال‌های اخیر، استفاده از پمپ معکوس به‌عنوان جایگزین یا مکمل PRV، به‌ویژه در شبکه‌های دارای اختلاف تراز و هد مازاد، موردتوجه قرار گرفته است؛ بااین‌حال، اغلب پژوهش‌های پیشین یا صرفاً بر تولید انرژی متمرکز بودند و یا اثرات هیدرولیکی PAT را به‌صورت جامع، به‌ویژه در روش تحلیل مبتنی بر فشار بررسی نکردند. در این پژوهش، عملکرد PAT و PRV در مدیریت فشار، نشت و بازیابی انرژی در شبکه توزیع آب شهری بهارستان استان اصفهان، با استفاده از روش PDA و شبیه‌سازی دینامیکی ۲۴ ساعته ارزیابی شد. شبکه در سه سناریو بدون نصب شیر، با نصب PRV و جایگزینی PRV با PAT مدل‌سازی شد. نتایج نشان داد که نصب PRV موجب کاهش میانگین فشار شبکه از 11/51 به 91/35 متر و کاهش میانگین نشت از 65/64 به 26/44 لیتر بر ثانیه شده است. علاوه بر این، جایگزینی PRV با PAT اگرچه کاهش فشار و نشت کمتری (میانگین فشار 03/45 متر و نشت 56/59 لیتر بر ثانیه) نسبت به PRV به همراه داشت، اما امکان بازیابی انرژی معادل 28/73 کیلووات در بازه ۲۴ ساعته را فراهم کرد. به‌طورکلی، نتایج نشان داد که PRVها ازنظر کنترل فشار و کاهش نشت عملکرد مؤثرتری دارند، درحالی‌که PATها با حفظ پایداری هیدرولیکی شبکه، ظرفیت قابل‌توجهی برای بازیابی انرژی هدررفته ارائه می‌دهند. این نتایج بیانگر آن است که استفاده از PAT نه به‌عنوان جایگزین کامل، بلکه به‌عنوان یک گزینه مکمل برای PRV، می‌تواند مبنای تصمیم‌گیری آگاهانه در مدیریت فشار و انرژی در شبکه‌های توزیع آب شهری باشد.

https://www.wwjournal.ir/article_241766_2b1485555f9aa18f35d1d284bfcf58be.pdf