مجله آب و فاضلاب

مجله آب و فاضلاب

تحلیل تاب‌آوری شبکه توزیع آب با رویکرد چندبعدی: تلفیق مدل‌سازی هیدرولیکی و تحلیل فنی– مدیریتی (مطالعه موردی: منطقه ۲ تهران)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استادیار، گروه فیزیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
10.22093/wwj.2026.589238.3562
چکیده
ارزیابی تاب‌آوری شبکه‌های توزیع آب شهری، ابزاری حیاتی برای تداوم خدمات‌رسانی در شرایط بحران است؛ با این وجود، پژوهش‌های پیشین اغلب یا رفتار هیدرولیکی دینامیک را نادیده گرفته و یا جنبه‌های مدیریتی و فرسودگی کالبدی را به‌صورت مجزا تحلیل کرده‌اند. برای رفع این خلأ، در این مطالعه یک چارچوب ارزیابی یکپارچه توسعه داده شد که شبیه‌سازی هیدرولیکی را با آسیب‌پذیری‌های فنی–مدیریتی پیوند می‌دهد. در این روش‌شناسی، ابتدا ۲۲ شاخص در ۴ بعد کالبدی، بهره‌برداری، GIS و هیدرولیکی تدوین و از طریق نظرسنجی از ۲۵ خبره صنعت آب در قالب طیف لیکرت و روش میانگین نرمال‌شده، وزن‌دهی شدند (بیشترین وزن به دقت پایگاه GIS و سن شبکه اختصاص یافت). هم‌زمان، شبکه منطقه ۲ تهران (تغذیه از مخزن یوسف‌آباد با ۱۱۱ کیلومتر لوله و ۵ زون فشاری) در نرم‌افزار WaterGEMS تحت شبیه‌سازی ۲۴ ساعته تقاضامحور مبتنی بر فشار مدل شد و متغیرهای فشار و سرعت استخراج گردیدند. در ادامه، مقادیر میدانی و هیدرولیکی نرمال‌سازی شده و از طریق مدل میانگین وزنی خطی، شاخص ترکیبی تاب‌آوری برای هر زون محاسبه شد. نتایج هیدرولیکی نشان داد ۸۵٫۹٪ گره‌ها در محدوده مطلوب فشار (۲۶ تا ۵۰ متر) قرار دارند؛ با این حال، ۶٫۲٪ گره‌ها با کمبود فشار، ۰٫۲٪ با فشار بحرانی بالای ۶۰ متر و ۷۰٪ خطوط با سرعت کمتر از ۰٫۳ متر بر ثانیه (خطر ماند آب و افت کیفی) مواجه‌اند که مستقیماً امتیاز شاخص‌های هیدرولیکی و بهره‌برداری را تنزل داد. دامنه شاخص تاب‌آوری کل بین ۳٫۹ تا ۴٫۰ (سطح خوب) نوسان داشت؛ مقایسه کمی زون‌ها نشان داد زون ایرانشهر–ولیعصر با امتیاز ۴٫۰ بیشترین تاب‌آوری و زون ولیعصر–زرتشت با ۳٫۹ و مخزن شماره یک با ۳٫۹۱ کمترین تاب‌آوری را دارا هستند. تحلیل تفکیکی شاخص‌ها، "عمق ناکافی دفن لوله‌ها"، "انشعابات و اتصالات غیراستاندارد" و "سن بالای شبکه" را به عنوان نقاط آسیب‌پذیر اصلی معرفی کرد. بر این اساس، اولویت‌بندی اقدامات اصلاحی شامل: ۱) بازتنظیم و مدیریت فعال شیرهای فشارشکن در زون ولیعصر–زرتشت برای کاهش هدررفت و نشت، ۲) نوسازی هدفمند خطوط چدن خاکستری و آزبست، و ۳) شست‌وشوی دوره‌ای خطوط با ماند بالا جهت ارتقای تاب‌آوری کیفی تعیین گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Resilience Analysis of a Water Distribution Network Using a Multidimensional Approach: Integration of Hydraulic Modeling and Technical–Managerial Analysis (Case Study: District 2 of Tehran)

نویسندگان English

Nasibeh Hoseini 1
Farhad Hooshyaripor 1
Amin Raeisi 2
1 Department of Civil Engineering, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assisstant Prof., Department of Physics, Shi.C., Islamic Azad University, Shiraz, Iran.
چکیده English

Resilience assessment of urban water distribution networks (WDNs) is essential for maintaining supply reliability under operational and physical stresses. However, previous studies have often evaluated topological/hydraulic behavior in isolation from managerial, aging, and field operational constraints. To address this gap, this study develops an integrated multidimensional framework coupling dynamic hydraulic modeling with technical-managerial vulnerability assessments. Methodologically, 22 resilience indicators across four dimensions (network design, O&M, GIS/modeling, and technical attributes) were weighted through questionnaires completed by 25 senior water utility experts using normalized Likert scoring, ranking GIS data precision and pipe age as the most critical factors. Concurrently, the WDN of District 2 of Tehran (supplied by Reservoir No. 1 with 111 km of pipes across five pressure zones) was simulated in WaterGEMS via 24-hour Extended Period Simulation (EPS) and Pressure-Driven Demand (PDD). The hydraulic metrics (pressures and velocities) and field indicators were normalized into a 1–5 uniform scale, and the composite Resilience Index (𝑅𝐼R) for each zone was computed using a Weighted Arithmetic Mean (WAM) model. Hydraulic results revealed that while 85.9% of junctions maintained standard pressures (26–50 m), 6.16% experienced pressure deficiencies (<26 m), 0.17% exceeded 60 m, and 70% of pipelines exhibited low velocities (<0.3 m/s), indicating severe water stagnation risks that directly lowered the hydraulic scoring. Across the five zones, 𝑅𝐼 ranged from 3.90 to 4.00 (within the “Good” category). Quantitative zone ranking identified the Iranshar–Valiasr zone (𝑅𝐼=4.00) as the most resilient, whereas Valiasr–Zartosht (𝑅𝐼=3.90) and Reservoir No. 1 zone (𝑅𝐼=3.91) were identified as the most vulnerable sections. Indicator-level disaggregation revealed shallow pipe burial depth, connection deficiencies, and pipe aging as systemic weaknesses across all zones. Consequently, corrective measures were prioritized: (1) dynamic optimization of PRVs in the Valiasr–Zartosht zone to curb leakage, (2) targeted replacement of aged cast iron and asbestos pipes, and (3) routine flushing programs in low-velocity mains to mitigate water quality degradation.

کلیدواژه‌ها English

Composite Resilience Index
Prioritization
Pressure-Driven Demand (PDD)
Pressure Zoning
WaterGEMS

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 16 آبان 1405