کنترل فشار براساس نقطه بحرانی شبکه

درسالهای اخیر رویارویی با چالشهایی از قبیل کاهش شدید ظرفیت منابع تامین کننده، کاهش رضایت مشترکین به دلیل ناپایداری ارائه خدمات وازطرفی هزینه های قابل توجه تولید وانتقال آب، باعث تغییر رویکرد مدیریتی و توجه به مدیریت توزیع ومصرف گردیده است. اهمیت این موضوع زمانی دو چندان خواهد شد که بدانیم سالانه درکشور ما حدود 30 درصد ازحجم آب تولیدی بعنوان آب بدون درآمد محاسبه می گردد که حجمی معادل 1.3 میلیارد مترمکعب است، آب موردنیاز حدود 23 میلیون نفر درسال!!مدیریت سنتی آبرسانی، براساس تجارب فردی وقائم به شخص، با سعی وخطای زیاد، هزینه های بالا وحل مشکلات بصورت مقطعی همراه است. لذا تغییر درنگرش توزیع آب بر پایه روشهای نوین باهدف کاهش حداکثری چالشهای پیش روی صنعت آب کشور اجتناب ناپذیرمی باشد. شبکه هوشمند بعنوان تنها راهکار موجود باهدف کاهش حداکثری دخالت انسان درامر تولید،انتقال و توزیع،تلاش میکند چالشهای موجود وپیش روی صنعت آب کشور رابه حداقل برساند. دراین روش بهره برداری با استفاده از تکنولوژیهای نوین وبرپایه اینترنت اشیاء سعی می گردد باتعریف روابط بین ارکان اصلی شبکه(درسطح 1) علاوه بر مدیریت فشار وتوزیع ونشت و بالا بردن قابلیت اطمینان پذیری شبکه وکسب رضایت مشترکین به حفظ منابع آب موجود کمک گردد.دراین مطالعه سعی گردیده علاوه برتعریف روشهای جدید حرکت بسوی بهره برداری بهینه هرگونه پیشنهادمبتنی بر امکانات موجود بوده ووجه کاربردی بودن تحقیق مدنظر بوده است.

1- مقدمه
براساس گزارش مجامع بین المللی ازبین 15چالش اصلی پیش روی جوامع انسانی چالش تامین آب سالم دررتبه دوم پس از توسعه پایدار وتغییرات اقلیمی قرار دارد. طبق گزارش سازمان هواشناسی جهانی در سال 2025 حدود 3 میلیارد نفر دردنیا باچالش تامین آب سالم وبهداشتی مواجه خواهند بود براساس همین گزارش(شکل1) کشور ایران از سال 1995 دارای تنش تامین آب سالم بوده که لزوم سرعت بخشیدن به مدیریت هوشمند تولید وتوزیع آب را بیان می کند. مدیریت هوشمند شبکه توزیع برمبنای تحلیل هیدرولیکی وبا اتکا به نقطه بحرانی می تواند باایجاد یک فشار ثابت درطول شبانه روز،هفته،ماه وسال درشبکه، شرکت های مربوطه رادر رسیدن به اهداف مدیریت توزیع ومصرف کمک کند(مسعودی وهمکاران).علاوه براین چون از ملزومات این نوع هوشمند سازی شناخت کامل شبکه ورفتارهای هیدرولیکی آن میباشد، همین امر باعث مرتفع شدن بسیاری از مشکلات پیش روی بهره برداران وکارشناسان شبکه باتوجه به امکانات جدید ایجاد شده برپایه مدل هیدرولیکی خواهد گردید.
این سیستم وضعیتی راایجاد می کند که باشناخت کامل شبکه توزیع ونقاط بحرانی وتامین حداقل فشار مورد نیاز درساعات مختلف دراین نقاط ،تاثیر تغییرات مصرف درساعات مختلف، روزها، ماهها وفصول درشبکه ازبین رفته وهمواره(درشراط عادی) شرایط ثابتی درسیستم توزیع حکم فرما بوده وبسیاری ازچالشهای موجود راحل می نماید.

شکل 1: مناطق دارای تنش آبی وچالشهای اساسی روبروی جوامع بشری


2-پیشینه تحقیق
به منظورمدیریت مناسب بهره برداری در شبکه های توزیع آب شهری ابتدا باید مدل واقعی شبکه را به دست آورد. هدف اصلی در تهیه یک مدل هیدرولیکی سیستم توزیع آب، حصول شناخت کافی و جامع از حالت مختلف موجود در سیستم به منظور ارتقاء کمی وکیفی طراحی و بهره برداری است .این شناخت بطور کلی در حین ایجاد مدل و واسنجی آن حاصل خواهد گردید (میز, 1989). در برخی از مطالعات، کاربرد تلفیقلی WaterGEMS و GIS در راستای مدیریت هیدرولیکی شبکه های توزیع آب شهری مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج خوبی حاصل شده است. (آجری , 1388). (آسفی و همکاران 1399 )با استفاده از مدل کامپیوتری WaterCAD محلهای با فشار بالا را در بخشی از شبکه توزیع آب تهران به منظور مدیریت بهینه فشار پیدا کردند. آنها با استفاده از مدل هیدرولیکی شبکه، محل و عملیات مانور شیرهای فشار شکن را به منظور کنترل فشارهای بالا تعیین کردند. مطالعات بسیاری به منظور عملیات واسنجی مدلهای هیدرولیکی (به عنوان مثال EPANET و WaterGEMS)  انجام شده است. در آن مطالعات ازترکیب الگوریتم های بهینه سازی(مانند الگوریتم ژنیتیک) و مدلهای هیدرولیکی به منظور واسنجی مدل و تعیین محلهای شیرهای کاهنده فشار در شبکه توزیع آب استفاده شده است (سترلینگ و بارگیل 1994 ،ویراوامورتی و لمبرت 1999 ،لیبراتور و سچی 2009  ،جهانگیر و همکاران 1397 ).

3-  روش تحقیق
مهمترین هدف این تحقیق مدل سازی شبکه آب شهری، انجام واسنجی و پیشنهاد روشهای مناسب بهره برداری ،زون بندی مجدد شبکه ،شناخت نقاط بحرانی وتعیین تجهیزات قابل نصب وتعریف روابط بین این تجهیزات میباشد. این مدل سازی با استفاده از ترکیب دو نرم افزار ArcGIS و WaterGEMS انجام می گردد. با استفاده از قابلیتهای بالای بانک اطلاعاتیGIS   و توانایی نرم افزار WaterGEMS در ارائه پارامترهای هیدرولیکی، می توان قبل از انجام هر کارعملی در شبکه نمونه آنرا در مدل اجرا و در صورت حصول نتیجه مطلوب کار عملی را در شبکه اجرا نمود و هزینه های عملیات اجرایی را کاهش داد. به منظور تهیه مدل هیدرولیکی سیستم توزیع آب مراحل زیر انجام گردید.

3-1- شناخت فیزیکی شبکه توزیع
این بخش شامل نقشه به روز شده شبکه توزیع درقالب فایلهای Autocad به همراه اطلاعات توصیفی المانهای شبکه مانند قطر،جنس وعمرلوله ها،شیرآلات شبکه توزیع،تاسیسات کنترلی،ایستگاهای پمپاژ و... ویا نقشه های Gis تاسیسات به همراه جداول توصیفی.

3-2- شناخت منابع تولید ومخازن ذخیره
شامل منابع تامین آب منطقه اعم ازآبهای سطحی وزیرزمینی وروش ورود به شبکه،منابع ذخیره تاثیر گذار درسیستم توزیع،به همراه مشخصات فنی تاسیسات فعال دراین بخش مانند مشخصات چاهها، الکتروپمپها، عمقهای موثر(دینامیک واستاتیک)، ظرفیتهای مجاز برداشت و...

3-3- شناخت وضعیت هیدرولیکی شبکه

این بخش به مفهوم ایجاد مدل هیدرولیکی شبکه وتاسیسات موثر باتمامی الزامات تعریف شده می باشد. بعلت اهمیت این بخش به صورت اختصار روشهای مناسب ایجاد مدل ارایه می گردد.

  • انتخاب نرم افزار تحلیل هیدرولیکی

درحال حاضر نرم افزارهای متعددی دراین حوزه تهیه وروانه بازار گردیده است،اما باتوجه به محیط گرافیکی مناسب،سهولت کار،امکانات وابزار مدل سازی موثر،تحلیل های تایید شده،ابزارهای متعدد بهینه سازی،ارتباط تعریف شده با نرم افزارهای کاربردی مانند Gis,Autocad,excel,Acces،امکان اتصال به ابزارهای Scada وارایه گزارش های گرافیکی، نرم افزار waterGems پیشنهاد می گردد.

  • مدل سازی لوله ها

بااستفاده ازنقشه های Autocad یا Gis  وابزار Modelbuilder نقشه منطقه درمحیط WaterGemsایجاد می گردد. البته معمولا بعلت اینکه اکثر نقشه های موجود براساس اصول مورد نیاز نرم افزار WaterGems تهیه نشده است بعد ازساخت مدل بایستی اصلاحات مورد نیاز مانند شبکه های روی هم،گره های نامتصل و... اصلاح گردند.دراین مرحله لازم است کلیه لوله های شبکه توزیع تا محل انشعاب وارد مدل گردد.جهت اعمال مشخصات فنی خاص لوله مانند ضرایب زبری دراین مرحله می توان ازمنابع موجود واستاندارد لوله ها بادرنظر گرفتن عمرآنها استفاده کرد.درمورد افت های موضعی ناشی ازشیرآلات موجود درشبکه که درمدل وارد نمی گردد پیشنهاد می گردد با اصلاح ضریب زبری انتخاب شده اثر آنها درمدل اعمال گردد بعنوان نمونه درصورت استفاده ازرابطه هیزن-ویلیامز پیشنهاد می گردد 5 واحد از ضریب زبری انتخاب شده جهت افت های موضعی کسرگردد.

  • ایستگاههای پمپاژداخل شبکه توزیع و خطوط انتقال

ایجاد ساختارکامل ایستگاه شامل پمپها،شیرآلات کنترلی ونجوه کنترل ایستگاه

  • ایجاد منابع تولید ومخازن

منابع تولید حسب نحوه ورود به شبکه درمدل اضافه می گردد.آبهای حاصل ازمنابع سطحی عموما ازچند نقطه مشخص وباحجم معین وارد شبکه یا مخازن می گردد ولی درشبکه های که تعدد چاهها زیاد می باشد،چانمایی وتعریف پمپها وقت گیر ومشکل می باشد ولی می توان بااستفاده ازقابلیتهای نرم افزار WaterGems ونرم افزارهایی مانند Excel با زمان کمتری این تاسیسات راایجاد کرد.دراین بخش پیشنهاد می گردد باتوجه به اهمیت بالای مخازن ومنابع در وضعیت هیدرولیکی شبکه مشخصات فنی مورد نیاز این تاسیسات مانند ارتفاع،موقعیت جغرافیایی و... بادقت وبصورت بررسی میدانی برداشت ووارد گردد.

  • ارتفاع گره ها

بااستفاده از ابزار Trex وفایلهای DEM ارتفاع گره ها اختصاص می یابد.نکته قابل ذکر استفاده ازفایلهای DEM معتبر باحداقل خطای ممکن ودرصورت امکان ساخت فایل DEM از اطلاعات سازمان نقشه برداری جهت دقت بهتر ارتفاع های تخصیصی.همانطورکه قبلا ذکر شده ارتفاع ایستگاههای پمپاژ،چاهها ومخازن بهتر است بصورت برداشت محلی وبصورت دستی وارد شود.

  • تخصیص مصارف 

چالش برانگیزترین بخش تهیه مدل های هیدرولیکی اختصاص مصرف به گره ها می باشد.ابزار قدرتمند loadBuilder این کاررادر نرم افزار WaterGems انجام می دهد اما نکته مهم اطلاعات ورودی به این ابزار می باشد.درصورت تکمیل بودن اطلاعات Gis بهترین روش استفاده ازمصارف واقعی مشترکین می باشد ولی درصورت عدم تکمیل بودن اطلاعات این برنامه می توان ازطریق نقشه های تراکم Autocad وبااستفاده ازروش تراکم خالص این کاررابا دقت نسبتا خوبی انجام داد ولی بایستی نهایت دقت درزمان تهیه نقشه های تراکم جمعیتی مورد نیاز نرم افزار راانجام وبراساس تراکم واقعی موجود درمناطق مختلف شهر نقشه ها راتهیه کرد،ابن کار نقش موثری درتوزیع واقعی مصارف درشبکه دارد. درصورتیکه اطلاعات مصرف ازنقشه های Autocad استخراج گردیده پیشنهاد می گردد ،مشترکین بامصارف زیاد(بیش از 1500 مترمکعب درماه) به صورت جداگانه وباابزار Customer Meter به نرم افزار معرفی گردد(مسعودی وهمکاران،1397).

  • ضرایب مصرف

برای بدست آوردن ضرایب مصرف اعم از ضرایب ساعتی،روزانه وماهیانه نیاز به زمان وتجهیزات اندازه گیری متعدد درشبکه می باشد البته حسب نیاز وانتظار ازمدل هیدرولیکی این بخش قابل فاز بندی بوده ومی توان به مرور زمان این ضرایب رابهبود بخشید.دراین مرحله ازمدل سازی وباتوجه به انتظار ازمدل می توان ازضرایب منابع تولید جهت مشترکین استفاده نمود(مسعودی وهمکاران،1397) به اینصورت که با مجهز شدن مخازن ورودی به شبکه وهمچنین ایستگاههای پمپاژ وچاهها به فلومترهای الکترومغناطیس واستفاده از الگوی خروجی این تاسیسات ضرایب مصرف مشترکین تحت پوشش آنها را تعیین ودرنرم افزار اعمال نمود.

  • روشهای بهره برداری فعلی

دراین بخش الگوهای بهره برداری فعلی مانند خروجی کنترل شده مخازن،کنترل ایستگاههای پمپاژ،شیرهای کنترلی مانند شیرهای فشارشکن با اطلاعات تنظیمی،شیرهای مانورشده وبسته شده و... درمدل اعمال می گردد.

  • کالیبراسیون مدل

جهت نزدیک شدن خروجی تحلیل مدل هیدرولیکی به شرایط واقعی لازم است یرخی مشخصات المانهای مدل مانند ضریب زبری لوله ها،مصارف مشترکین،وضعیت لوله ها و.... تغییر کند.ابزار Darwin Calibrator این کار رابااستفاده ازالگوریتم ژنتیک انجام می دهد ولی قبل ازرسیدن به این مرحله باتوجه به برخی مشخصات شاخص موجود درشبکه مانند فشارخروجی ایستگاههای پمپاژ،فشاردرسر چاهها وفشارسنجهای موجود درشبکه می توان مشخصات مدل را دقیق سازی کرد.یکی ازعوامل اصلی اختلاف زیاد درارقام تولیدی نرم افزار با واقعیت ،عدم اعمال روشهای بهره برداری صحیح درمدل می باشد.عدم تطابق های شاخص دراین مرحله رفع می گردد.نکته  قابل ذکر دیگر سطح کالیبراسیون مدل می باشد.دراینجا نیز حسب انتظار واستفاده ازمدل این سطح تعیین می گردد، لازم به ذکر است باتوجه به سطوح مختلف برنامه هوشمند سازی شبکه توزیع (مسعودی وهمکاران،1396)ودرنظر گرفتن اهداف مورد انتظار موضوع مطروحه دراین مطلب درسطح اول هوشمند سازی مورد ارزیابی قرار می گیرد.دراین مرحله چون هدف اصلی شناخت وضعیت وایجاد ساختارهای اولیه شبکه می باشد با خطای تا 10 درصد می توان خواسته های فعلی ازمدل رامحقق کرد.

3-4- وضعیت مشترکین 
بخش دیگر اطلاعات موردنیاز اطلاعات مشترکین منطقه می باشد.این بخش ازاطلاعات چون معمولا بصورت ثبت شده درسیستمهای امورمشترکین وجود دارد،معمولا بادقت خوب دردسترس قراردارد.دربخش مطالعه موردی نمونه این اطلاعات معرفی می گردد.

3-5- اطلاعات عمومی
کلیه اطلاعات موجود دیگر ازمنطقه موردنظر مانند وضعیت توسعه ای منطقه،بافت فرهنگی و... بایستی جمع آوری ومستند گردد.

3-6- تحلیل وضعیت 
پس از تکمیل مدل هیدرولیکی وشناخت وضعیت فعلی بهره برداری بایستی باتوجه به محدودیت های تعریف شده مانند محدودیت فشار اقدام به زون بندی جدید شبکه نمود وبا نصب تجهیزات کنترل کننده فشار وجریان زون های فشاری مستقل یا مشترک ایجاد کرد.بعد ازتکمیل زونهای فشاری ،لازم است درهرزون نقطه بحرانی شناسایی گردد.این نقطه براساس تعریف محلی ازشبکه است که دارای حداقل فشار درحداکثر مصرف می باشد.ذکر این نکته الزامیست که لزوما این نقطه مرتفع ترین گره شبکه نمی باشد وعوامل دیگری مانند توزیع مصارف ،مشترکین خاص و وضعیت فیزیکی شبکه درمحل آن موثر می باشد. تاثیر این موارد درزونهایی که اختلاف ارتفاع زیادی ندارند بیشتر می باشد.یکی دیگر ازشرایط انتخاب این نقطه امکان اجرایی نصب تجهیزات اندازه گیری فشار با امکان ارسال اطلاعات می باشد ودر صورتی که محل انتخابی بعنوان مثال بعلت وضعیت توپوگرافی یا شهرسازی اصطلاحا" نقطه کور باشد،لازم است محل آن تغییر ونسبت تغییر فشار حداقل درتنظیمات درنظر گرفته شود.

3-7- انتخاب روش ارتباطی وکنترلی
روشهای مختلف ارتباط بین تجهیزات مانند رادیویی،بسترهای مخابراتی،باسیم و... وجود دارد که انتخاب نوع ارتباط بستگی به زیرساخت های موجود درمنطقه،توپوگرافی،هزینه اجرا،امکانات نرم افزاری وسخت افزاری موجود، نیروی انسانی و... دارد. بخش دیگر مربوط به نرم افزارهای کنترلی می باشد که وظیفه تحلیل اطلاعات دریافتی وصدور دستورات مقتضی جهت عملگرهای نصب شده روی تجهیزات رادارد.دراین مطلب باتوجه به محدودیت های موجود وهمچنین عدم وجود زیرساختهای مناسب ارتباط بین تجهیزات بصورت محلی وکنترل های لازم توسط plc های نصب شده روی تجهیزات انجان می گیرد.دراین روش یک سیستم مرکزی(سرور) درنزدیکترین محل به پایلوت موردنظر که دارای شرایط برقراری ارتباط باشد(مانند مخزن)قرار گرفته واطلاعات ارسالی ازتجهیزات رابه مرکز کنترل اصلی(تله متری) ارسال تاعملکرد صحیح سیستم توسط اپراتورها پیگیری گردد،فرامین مورد نظر جهت تنظیم تجهیزات کنترلی بوسیله plc نصب شده روی این تجهیزات وبراسلس برنامه ریزی انجام شده درآنها صادر وخطاهای سیستم ازطریق سروز محلی به مرکز کنترل ارسال می گردد.بدیهی است تازمان عملکرد عادی سیستم هیچگونه دخالتی توسط اپراتورها درسیستم انجام نخواهد شد وصرفا درمواقع خاص وبحرانی سیستم مورد کنترل محلی قرار خواهد گرفت.ازمزایای این روش هزینه پایین اجرا،متناسب بودن باامکانات موجود،قابلیت اجرای سریع وعدم نیاز به تغییر درساختار نیروی های انسانی مجموعه های استفاده کننده می باشد.

4- مثال کاربردی
دراین بخش یک شبکه واقعی که بصورت پایلوت دراین مطالعه مورد استفاده قرار گرفت،بررسی وبا طی مراحل بیان شده ،نتایج حاصله بصورت مورد انتظار ومحقق شده ارایه گردیده است.

4-1- مشخصات فیزیکی منطقه
منطقه مورد نظر، منطقه ای کوهستانی در شرق شیراز و دارای مساحت 360 هکتار و جمعیتی بالغ بر 60000 نفر می باشد. وضعیت توپوگرافی منطقه دارای شرایط خاص وبصورت کا سه ای است.این منطقه دارای 14000 مشترک مسکونی است که متوسط سالانه آب صورتحساب شده آنها حدود 2800000 مترمکعب می باشد. طول شبکه آبرسانی 105 کیلومتر و تعداد شیرهای قطع و وصل منطقه 900 دستگاه است. آب مصرفی منطقه توسط 2 حلقه چاه موجود درمنطقه که وارد یک مخزن 5000 مترمکعبی می شوند و یک مخزن 10000 مترمکعبی دیگر تامین می گردد.بعلت شرایط خاص توپوگرافی منطقه 2ایستگاه پمپاژ درداخل شبکه وظیفه تامین آب برای مناطق مرتفع را دارند. درشکل شماره 2 وضعیت توپوگرافی منطقه نشان داده شده است. در شکل شماره 3 نحوه آبرسانی به منطقه ،همچنین وضعیت فشار درحداقل مصرف نشان داده شده است. پس ازایجاد مدل هیدرولیکی منطقه وباتوجه به محدودیت فشار تعیین شده(تامین 10 متر فشار درنقطه بحرانی) منطقه مورنظر به 9 زون فشاری تقسیم شد که زونهای 1،2،3،4،7،8،9 بسته وزونهای 7و8(بیشترین سطح منطقه) دارای ارتباط تعریف شده می باشند.زون بندی انجام شده درشکل 4 نشان داده شده است.درهمین شکل وضعیت فشار منطقه بعد ازاجرای طرح درطول 24 ساعت نشان داده شده است.

شکل2: وضعیت توپوگرافی منطقه مورد مطالعه

 

شکل 3: وضعیت آبرسانی منطقه(چپ)،وضعیت فشار منطقه درحداقل مصرف(راست)

جدول شماره 1 لیست تجهیزات کنترلی مورد نیاز منطقه ارایه گردیده است. همچنین درجدول شماره 2 لیست لوله هایی که نحوه بهره برداری ازآنها تغییر کرده(بسته می شوند) نشان داده شده است. درشکل شماره 5 زونهای شماره7و2ومحل شیرهای فشارشکن ونقطه بحرانی نشان داده شده است.

5- نتایج مورد انتظار ومحقق شده
باتوجه به زون بندی جدید وضعیت فشار منطقه درطول شبانه روز درشکل شماره4 نشان داده شده است.همانطور که ملاحظه می گردد درحالت عادی بهره برداری از شبکه فشار مناسبی درطول شبانه روز برمنطقه حاکم است.باتوجه به اجرایی شدن بخشی از این طرح تازمان ارایه این مطلب نتایج زیر بدست آمده است:
باتوجه به اصلاح منطقه تحت پوشش ایستگاه پمپاژو کوچک نمودن آن دبی ایستگاه از متوسط 15.2 لیتر برثانیه به 9.8 لیتر برثانیه کاهش یافت که باعت کاهش انرژی مصرفی ایستگاه از 464.8 کیلووات ساعت به 352.3 کیلووات برساعت وهمچنین کاهش قیمت تمام شده آب تولیدی از 331 ریال به ازای هرمترمکعب له 300 ریال به ازای هر مترمکعب گردید.هزینه برق مصرفی ایستگاه از روزانه 753000 ریال به 576000 ریال کاهش یافت که صرفه جویی سالیانه آن حدود 6460500 ریال می گردد.
متوسط فشار منطقه حدود 11 متر کاهش یافت.
حداقل جریان شبانه درمنطقه مذکور بعد از اجرای بخشی از پروژه حدود 12 لیتر برثانیه کاهش یافت.
ضریب حوادث شبکه وانشعاب منطقه تازمان این گزارش 18 درصد کاهش نشان می داد.

6- بحث ونتایج سیستمی
6 -1- نتایج حاصل از تهیه مدل هیدرولیکی

همانطور که قبلا نیز بیان شده یکی ازروشهای مهم اصلاح ودقیق سازی نقشه های موجود تهیه مدل هیدرولیکی شبکه می باشد،باتوجه به ملزومات تهیه مدل هیدرولیکی وروابط حاکم بر این شبکه ها تازمان صحیح نبودن سیستم لوله گذاری امکان اجرای مدل وجود ندارد.درروند تهیه وکالیبراسیون مدل هیدرولیکی ،کاستی ها ومشکلات نقشه موجود مشخص وقابلیت اصلاح خواهد داشت. در طرح جاری باتوجه به بافت خاص منطقه وتراکم خاص موجود،عدم شهریت مناسب،یچیدگی معابر،اختلاف ارتفاع های ناگهانی وبافت خاص فرهنگی تهیه واجرای طرح بسیار مشکل بوده وباچالشهای فراوانی روبرو می باشد.اما درزمان تهیه مدل درنقشه خام منطقه که درمحیط اتوکد بود اصلاحات زیادی انجام شد به طوری که حدود 30 کیلومتر شبکه دوبل درنقشه وجود داشت که اصلاح گردید ودر 2 مورد نیط باتوجه به عدم همخوانی نتایج مدل با وضعیت فعلی بررسی لازم بعمل آمده ومشخص گردید اصلاح شبکه انجام شده درمنطقه روی نقشه های اتوکد اعمال نگردیده بود که اصلاح لازم انجام شد. لازم به ذکر است باتوجه به اینکه اکثر شبکه منطقه مذکور درچند سال اخیر بازسازی کامل گردیده وبه همین دلیل تناقض های زیادی درنقشه وجود نداشت ولی درهرصورت یکی از قابلیت های بزرگ مدل سازی که کمتر مورد توجه قرار گرفته کمک به اصلاح نقشه ای موجود وشناخت دقیق وضعیت فعلی شبکه به لحاظ فیزیکی می باشد. از آنجا که یکی ازبخشهای مهم درتهیه مدل های هیدرولیکی اعمال روشهای فعلی بهره برداری،ضرایب مصرف،شیرآلات کنترلی ودرنهایت کالیبراسیون مدل می باشد موارد زیر بعنوان نتایج حاصل از این تحقیق قابل بیان می باشد:

شکل 4: زون بندی جدید منطقه(چپ)و پهنه بندی فشاری درطول شبانه روز(راست)

 

جدول 1: لیست ومشخصات تجهیزات کنترلی پیشنهادی منطقه

ID

Label

ارتفاع (m)

قطر(شیر) (mm)

متوسط فشار خروجی(متر)

جریان (L/s)

Hydraulic Grade (From) (m)

Hydraulic Grade (To) (m)

Downstream Pipe

2307

PRV-11

1,552.57

150

25

9.87

1,627.13

1,577.63

p-1956

2308

PRV-10

1,561.32

150

20

0

1,624.71

1,597.74

p-1927

2309

PRV-9

1,551.15

150

35

1.49

1,627.25

1,586.23

p-1630

2310

PRV-8

1,560.54

100

25

0.81

1,600.09

1,585.60

p-1671

2311

PRV-7

1,576.14

100

20

27.4

1,619.54

1,619.54

p-1922

2312

PRV-6

1,554.89

100

35

1.15

1,627.34

1,627.34

p-1931

2313

PRV-5

1,569.93

150

20

3.24

1,621.41

1,589.98

p-1987

2314

PRV-4

1,544.86

100

35

3.95

1,626.60

1,579.95

p-1571

2315

PRV-3

1,562.07

100

20

8.3

1,611.07

1,582.12

p-1993

2316

PRV-1

1,548.52

100

20

3.91

1,627.29

1,568.57

p-1928

4652

PRV-1

1,547.90

100

20

0

1,626.16

1,579.86

P-5

 

جدول 2:لیست لوله هایی دارای تغییر وضعیت بهره برداری

ID

Label

Is Operable?

قطر لوله  (mm)

ارتفاع (m)

کد لوله

4490

ISO-30

TRUE

100

1,587.83

p-10

4491

ISO-27

TRUE

100

1,551.71

p-1635

4492

ISO-26

TRUE

100

1,555.11

p-1065

4493

ISO-25

TRUE

100

1,552.67

p-1513

4494

ISO-21

TRUE

100

1,579.97

p-1955

4495

ISO-20

TRUE

100

1,579.27

p-201

4496

ISO-16

TRUE

100

1,568.77

p-1646

4497

ISO-15

TRUE

100

1,571.16

p-1975

4498

ISO-14

TRUE

100

1,571.36

p-75

4499

ISO-12

TRUE

100

1,555.35

p-1745

4500

ISO-10

TRUE

100

1,580.32

p-1286

4501

ISO-7

TRUE

100

1,603.54

p-156

4502

ISO-5

TRUE

100

1,575.57

p-38

4503

ISO-4

TRUE

100

1,576.73

p-769

4504

ISO-3

TRUE

100

1,580.61

p-770

4505

ISO-2

TRUE

100

1,582.17

p-771

4655

ISO-1

TRUE

100

1583

p-1934

4656

ISO-2

TRUE

100

1581.5

p-785

4657

ISO-3

TRUE

100

1583.2

p-990

4658

ISO-4

TRUE

100

1570.5

p-1379

4659

ISO-5

TRUE

100

1565.5

p-1948

 
  • روشهای فعلی بهره برداری مبتنی بر تجربه افراد وکاملا سنتی بوده وحسب نیاز به هر صورت قابل تغییر می باشد.
  • عدم دسترسی به افراد باتجربه مشکلات عمده دربهره برداری از شبکه ایجاد می کند.
  • نصب تجهیزات غیر ضرور ویا باجانمایی نامناسب درشبکه وجود دارد.
  • دسترسی تمامی افراد به اعمال تغییرات در شبکه وجود دارد.
  • شبکه های طراحی واجرا شده معمولا باضریب اطمینان بسیار بالا انتخاب شده که باعث کاهش سرعت آب درلوله ها گردیده است.
  • باتوجه به طراحی باضریب اطمینان بالا درصورت تخصیص مناسب مصارف کالیبراسیون مدل با سرعت انجام می گیرد.
  • در این طرح باتوجه به مدل سازی ایستگاههای پمپاژ ،طراحی نامناسب این ایستگاهها مشهود بود. 

 

 

7- منابع
  1. آجری، م.(1388)."کاربرد تلفیقی GIS و WaterGEMS در مدیریت هیدرولیکی شبکه های توزیع آب شهری". دومین همایش ملی - آب و فاضلاب با رویکرد بهره برداری، 155
  2. آسفی، حسین، ذالنوری، الهام، نوذری پور، علیرضا، مرادی، غلامرضا.(1389)."مدیریت فشارشبکه های  توزیع آب شهری و استفاده صحیح از منابع آب." اولین همایش منطقه ای مهندسی عمران، دانشگاه آزاد خمینی شهر.11-1
  3. جهانگیرف مهدی، بارانی، غلامعباس، جهانگیر، علیرضا.(1392)."مدیریت هوشمند فشار و کاهش نشت شبکه های آبرسانی در محیط WaterGEMS ؛ مطالعه موردی مجتمع آبرسانی دوحصاران خراسان جنوبی."، فصلنامه علمی پژوهشی  مهندسی آبیاری و آب، شماره سیزدهم، سال چهار.54-45
  4. مسعودی ،م،ح. وجهانمرد ،ف. وجمشیدی ،م.1396.هوشمند سازی شبکه های توزیع آب،اهداف وملزومات.اولین همایش ملی مدیریت مصرف وکاهش هدررفت.تهران
  5. مسعودی ،م،ح. وجهانمرد ،ف.1397.تحلیل هیدرولیکی شبکه های بزرگ پیکر،ضرورت،روشهاوموانع.هفدهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران.شهرکرد
  6. LIBERATORE, S. & SECHI, G. 2009. Location and calibration of valves in water distribution networks using a scatter-search meta-heuristic approach. Water resources management, 23, 1479-1495.
  7. MAYS, L. W. 1989. Reliability analysis of water distribution systems, ASCE.
  8. STERLING, M. & BARGIELA, A. 1984. Leakage reduction by optimised control of valves in water networks. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 6, 293-298.
  9. VAIRAVAMOORTHY, K. & LUMBERS, J. 1998. Leakage reduction in water distribution systems: optimal valve control. Journal of hydraulic Engineering, 124, 1146-1154.
 

 

گروه: شرب

  تاریخ ثبت : 2 مهر 1399
 پشتیبانی گروه دیبا
 579