تجربیات شرکت آب و فاضلاب هرمزگان جهت مدیریت مصرف و کاهش میزان تلفات آب در جزیره هرمز

در سالهای اخیر عواملی چون رشد روز افزون جمعیت ،افزایش سطح بهداشت در جامعه، وقوع پدیده خشکسالی، محدودیت منابع تامین در بسیاری از مناطق و نهایتاً افزایش تقاضا سبب گردیده تا تامین آب شرب به یک دغدغه ی ذهنی مسئولین در کشور تبدیل شود. از یکسو محدودیت منابع آبی و از سوی دیگر ایجاد منابع آبی جدید چون آب شیرین کن ها نه تنها اغلب پر هزینه بوده بلکه ممکن است پایداری منابع آب و اکوسیستم منطقه را به مخاطره بیندازد. به همین لحاظ در چنین شرایطی و در راستای سازگاری با کم آبی اعمال مدیریت تقاضای آب در ایجاد تعادل بین عرضه و مصرف آب تنها راه حل عاقلانه در وضعیت کنونی به نظر می رسد. از راهکارهای اساسی در راستای مدیریت تقاضا و اصلاح الگوی مصرف آب می توان به کاهش تقاضا و مصرف، کاهش تلفات آب و بکارگیری شیوه های جدید و بهینه کردن توزیع آب اشاره نمود.  در چند دهه اخیر شرکت آب و فاضلاب استان هرمزگان جهت تامین آب مورد نیاز شهرهای تحت پوشش که دسترسی به هیچگونه منبع تامین آبی وجود ندارد، از روش شیرین سازی آب دریا  بهره جسته است که تاثیر این مهم در گسترش توسعه شهرها و رونق در کسب و کارهای ایجاد شده غیر قابل انکار است. جزیره هرمز نمونه ای از این شهرها می باشد که آبرسانی به جمعیتی بالغ بر 6400 نفر از محل یک دستگاه آب شیرین کن با ظرفیت 1750 متر مکعب در شبانه روز صورت می پذیرد. طی سالیان گذشته با توجه به موقعیت منطقه و افزایش گردشگران در جزیره، ظرفیت موجود آب شیرین کن به ویژه در فصول گرم سال پاسخگو نبوده و موضوع افزایش ظرفیت آب شیرین کن مطرح شد، که به دلیل بالا بودن میزان تلفات، طرح توسعه آب شیرین کن منتفی گردید. لذا طی یک برنامه عملیاتی مدون در راستای مدیریت عرضه و تقاضا، شاخص آب بدون درآمد از 36.7 درصد در سال 1396 به 23.8 درصد در پایان سال 1397 رسید. دراین مقاله به تجربیات شرکت آب و فاضلاب هرمزگان جهت رفع کمبود آب از محل کاهش مولفه های آب بدون درآمد و صرفه جویی اقتصادی حاصل از این اقدامات پرداخته شده است.

مقدمه

کمبود منابع آب در کشور نیمه بیابانی ایران، همواره یکی از مشکلات اساسی در توسعه فعالیت های اقتصادی و اجتماعی بوده است. هدف اصلی کاهش هدر رفت آب در مناطق خشک و نیمه خشک، مقابله با کم آبی و حفظ محیط زیست به دلیل خشکسالی ها و محدودیت های منابع آب است اما هدف مهم دیگر مربوط به جنبه اقتصادی آن می گردد.کاهش هدر رفت آب تا سطح اقتصادی نه تنها باعث کاهش هزینه های تامین آب، انتقال، تصفیه، انرژی، سرمایه گذاری برای تاسیسات جدید و دیگر موارد خواهد بود، بلکه باعث افزایش کیفیت خدمت رسانی و نیز افزایش درآمد شرکت ها خواهد شد.[1] آب بدون درآمد عبارت است از اختلاف بین آب تولیدی خالص ( حجم آب ارسالی به شبکه) و آب مصرفی مجاز دارای درآمد ( حجم آب مصرف شده و بدون درآمد اعم از این که اندازه گیری شده باشد یا اندازه گیری نشده باشد ).

با توجه به استاندارد IWA شاخص آب بدون درآمد از سه مولفه مصارف مجاز بدون درآمد، هدر رفت ظاهری و هدر رفت واقعی تشکیل شده است که هر کدام از این سه مولفه به مولفه های کوچکتری تقسیم  می شوند. در  این طرح با سنجش دقیق اجزاء آب بدون درآمد در سال 1396 جهت کاهش این مولفه ها برنامه های عملیاتی یکساله تدوین و اجرایی گردید.

تعیین محل مورد مطالعه

محل مورد مطالعه کل جزیره هرمز است که موقعیت لوله‎های اصلی جزیره هرمز در تصویر شماره (1) ارائه شده است. محدوده مورد مطالعه دارای یک ورودی از خروجی مخزن ذخیره و دارای حدود 1880 مشترک و با جمعیتی معادل 6400 نفر می باشد. لازم به ذکر است آب جزیره هرمز از طریق آب شیرین کن با ظرفیت 1750 متر مکعب در شبانه روز تامین و پس از انتقال به مخزن ذخیره شهر به حجم 2000 متر مکعب توزیع می شود.

تصویر شماره (1): موقعیت محدوده DMA و لوله‎های اصلی آب جزیره هرمز

تبیین مسائل و چالش‌های پروژه

در شهرهایی مانند هرمز که تنها منبع تامین کننده آب، آب شیرین کن می باشد به دلیل خورنده بودن آب، نرخ فرسودگی و کاهش عمر تاسیسات آبرسانی و به تبع آن تلفات آب صعودی مشاهده می شود، این در حالیست که هزینه تمام شده برای تولید یک متر مکعب آب آب شیرین کن در جزیره هرمز 29800 ریال می باشد و بالا بودن تلفات هیچگونه توجیه اقتصادی نخواهد داشت. از طرفی به دلیل بالا بودن میزان هدر رفت آب (در سال 1396 مطابق با جدول بالانس میزان درصد آب بدون درآمد 36.7 درصد محاسبه گردیده است) امکان توزیع آب با فشار مناسب مقدور نبوده و اولین راهکار جهت جبران کمبود آب افزایش ظرفیت تولید مطرح گردید لیکن به دلیل بالا بودن هزینه های اقتصادی  با تدوین و اجرایی نمودن برنامه عملیاتی کاهش میزان تلفات این مشکل برطرف گردید.

فرآیندها و روش اجرا:

1. مانیتورینگ شبکه با نصب تجهیزات ابزار اندازه گیری دقیق 

اولین قدم برای برنامه ریزی اندازه گیری و تحلیل اطلاعات، دبی ورودی به شبکه، فشار شبکه توزیع و نوسانات ارتفاع مخازن می باشد که به همین منظور در خروجی مخزن ذخیره یک دستگاه فلومتر الکترومغناطیس، ارتفاع سنج بر روی مخزن ذخیره و سه دستگاه فشار سنج لاگردار در سطح شهر نصب گردید.

2.انجام مطالعات استقرار DMA در شبکه توزیع آب شهر هرمز و استقرار آن

DMA ها نواحی مختلف مجزا و مستقل در یک شبکه آبرسانی بوده، که در آنها مقدار مصرف آب در انشعابات موجود، مقدار ورودی و خروجی آب و اجزاء هدر رفت آب در ناحیه مورد نظر اندازه‌گیری و نرخ واقعی مصرف مشترکین از نرخ نشت موجود در DMA تفکیک می‌شود[2]. شهر هرمز با 38 کیلومتر شبکه توزیع آب شرب و 1880 مشترک (با میانگین طول انشعاب 8 متر) مجموعاً دارای 53 کیلومتر شبکه و انشعاب می باشد.

تصویر شماره (4):  نمونه ای از نقشه تراکم حوادث شبکه توزیع

 

3-2- اصلاح و بازسازی شبکه و انشعابات 

با توجه به اعتبارات تخصیصی و بر اساس چگالی حوادث شبکه و انشعابات مناطقی که نیازمند اصلاح و بازسازی بودند اولویت بندی گردید. در همین راستا  3.85 کیلومتر از شبکه توزیع و 65 رشته انشعاب اصلاح و بازسازی شد. 

تصویر شماره (5): تصویری از اصلاح و بازسازی شبکه توزیع آب شهر هرمز

 

3-3- استاندارد سازی انشعابات

از آنجا که بیشترین میزان هدر رفت واقعی در انشعابات می باشد طی برنامه ضربتی و بر اساس نقشه چگالی حوادث و قدمت انشعابات 200 فقره انشعاب استاندارد سازی گردید.

تصویر شماره (6): استانداردسازی انشعابات شهر هرمز

 

3-4- شناسایی و رفع نشت نامرئی در شبکه و انشعابات

 (کنترل فعال نشت)

معمولاً نشت‎های بزرگ در شبکه‎های آبرسانی مواقعی رخ می‎دهند که یکی از لوله‎های شبکه و یا خط انتقال دچار شکستگی شده باشد. در این حالت نشت آب زیاد می‎باشد (آب فوران می‎کند) و با وجود اینکه زمان وقوع حادثه در حد چند ساعت است، لیکن میزان خروج آب از شبکه بسیار زیاد نمی‎باشد. بالعکس نشت‎های کوچک و متعدد با اینکه ظاهراً حجم کمی از آب را هدر می‎دهند، ولی با توجه به مخفی ماندن این نوع نشت‎ها برای سال‎های متمادی، باعث خروج حجم بالایی آب از شبکه می‎شود. در واقع بر خلاف نشت‎های بزرگ (نشت‎هایی با نرخ هدر رفت بالا ولی در زمان کوتاه) نرخ جریان این نشت‎ها پایین، ولی مدت زمان وقوع آن زیاد می‎باشد، لذا شرکت آب و فاضلاب هرمزگان با استفاده از ظرفیت بخش خصوصی اقدام به پیمایش، نشت یابی کل شبکه و انشعابات و رفع نشت نقاط کشف شده نمود. 

تصویر شماره (7): مناطق پیمایش شده در شهر هرمز

 

جدول شماره (1): تجهیزات نشت یابی مورد استفاده

 

تصویر شماره (8): نمونه ای از کشف نشت در شبکه و انشعابات آب

 

با کشف و رفع نشت 17 مورد نشت نامرئی علاوه برکاهش قابل ملاحظه میزان نشت در حدود 7 لیتر بر ثانیه، میزان آب بازیابی شده به سیستم در مدت یکسال ارزشی بالغ بر 6.504.394.608 ریال را برای شرکت به همراه داشته است.

 

3-5- اجرای طرح نشتیابی آنلاین بر روی شبکه توزیع :

با توجه به تجربه موفق طرح  نشت یابی در جزیره هرمز این شرکت برای اولین بار در کشور نسبت به خرید و راه اندازی 20 دستگاه سنسور نشت یاب آنلاین جهت بهره برداری نوین از شبکه های توزیع اقدام نموده است. سیستمهای نشت یابی پیشرفته در دنیا قادر به تشخیص نشت در شبکه و انشعابات و مشخص کردن محل دقیق آن قبل از هرگونه حفاری و هزینه-های آن میباشند. نشتهای ناشی از ترک، شکستگی و یا پوسیدگی لوله در همان مراحل ابتدایی قبل از ترکیدگی لولهها قابل تشخیص هستند و هزینه اصلاح آنها به مراتب کمتر از حالات ترکیدگی و یا حفاری بیهدف میباشد.

تصویر شماره (9): دستگاه نشتیاب آنلاین آب ORTOMAT-MT

 

استفاده از سیستم نشتیاب اورتومات ام تی سی یک سرمایه ­گذاری در جهت صرفه جویی به دو طریق است:

الف) شناسایی نشت آب در همان مراحل اولیه و تخمین دقیق مکان نشت باعث صرفه جویی در تعمیر شبکه و لوله ها می­شود. بطوریکه اگر در مراحل اولیه نشت شناسایی نشود منجر به ترکیدگی و در نهایت صرف هزینه بالا جهت تعویض و یا تعمیر کل سیستم لوله کشی می­شود.

ب) با استفاده از شناسایی به موقع نشت می­توان از هدررفت بسیار زیاد آبی که با قیمت بالایی تولید می گردد ،جلوگیری کرد.

تصویر شماره (10): جانمایی و نصب دستگاه نشت یاب آنلاین

 

تصویر شماره (11): نحوه عملکرد دستگاه نشت یاب آنلاین در زمان کشف نشت و اعلام به صورت پیامک به بهره بردار

 

 

4. اقدامات در راستای کاهش مولفه هدر رفت ظاهری:

هدر رفت ظاهری آن قسمت از کل هدر رفت آب را شامل می‎شود که غیرفیزیکی بوده و رخداد آن به علت عدم دقت در اندازه گیری و ثبت مقدار آبی است که در اختیار مشترکین قرار گرفته است [3]. مقدار عددی هدر­رفت ظاهری از مجموع سه پارامتر مصارف غیر مجاز، خطای مدیریت داده‎ها و سیستم و عدم دقت تجهیزات اندازه گیری محاسبه می‎شود.

 

4-1-  تست  خوشه ای کنتور مشترکین و محاسبه خطای اندازه گیری:

کنتورها یکی از ابزار بسیار مؤثر جهت اندازه‌گیری میزان جریان در شبکه‌های توزیع آب شهری می‌باشند. از آنجا که آگاهی شرکت های آب و فاضلاب از میزان آب تولیدی و آب ورودی به شبکه توزیع و آب مصرف شده توسط مشترکین بسیار ضروری و حیاتی است، میزان دقت کنتورها در این رابطه بسیار اهمیت می‌یابد[4].خطای کنتور مشترکین در ادبیات آب به حساب نیامده جزئی از تلفات ظاهری محسوب می‌گردد [5]. با شناخت میزان دقت کنتورهای مشترکین می بایست نسبت به تعیین ضریب تصحیح و یا تعویض آنها اقدام نمود. خطا در کنتورها به صورت زیر تعریف می‌شود [5].

 

در این رابطه : حجم آب عبوری قرائت شده از کنتور مورد آزمایش، : حجم واقعی آب عبوری و E: مقدار خطای کنتور (درصد) می باشد.

تست کنتورها در سه دبی انجام شد که نتایج آن به تفکیک دبی عبوری در جدول شماره (2) ارائه شده است. همانطور که در این جدول مشاهده می گردد، بیشترین مقدار خطای کنتور مربوط به دبی 60 لیتر در ساعت و برابر 20- درصد و کمترین میزان خطا مربوط به دبی 240 لیتر در ساعت و برابر 12.4- درصد می باشد. به منظور اندازه گیری وزنی مقدار خطای کنتور، مقدار مصرف در هر یک از بازه های دبی بر اساس مطالعات بین المللی تعیین شد [6].

 

جدول شماره (2): نتیجه کلی تست کنتور

دبی تست	دبی تست (لیتر در ساعت)	خطای کنتور (درصد)	میزان مصرف مشترک در هر یک از دبی های تست (درصد)	مقدار وزنی خطا (درصد)
دبی 1	60	20-	10	2.0-
دبی 2	240	4/12-	30	3.7-
دبی 3	700	5/15-	60	9.3-
مجموع			100	15-

 

4-2- تعویض کنتورهای خراب و کم کار مشترکین

علاوه بر انجام استاندارد سازی 200 فقره انشعاب مشترکین که کنتورهای قبلی اصلاح گردید، 335 فقره کنتور با کلاس C نیز به صوت مجزا تعویض شد.

 

4-3- پیمایش کامل مصرف مشترکین و قطع انشعابات غیر مجاز کشف شده

طی برنامه یکساله کلیه مصارف مشترکین  به ویژه مشترکین با مصرف  زیر 5 متر مکعب و نیز بالای 20 متر مکعب بررسی و کلیه انشعابات غیر مجاز شناسایی و قطع گردید.

5. بحث و نتیجه گیری

5-1- کاهش میزان آب بدون درآمد:

پس از اجرایی نمودن برنامه عملیاتی طی یک سال، بر اساس متدولوژی بالانسینگ میزان آب بدون درآمد و  کلیه مولفه ها محاسبه گردید. در جدول شماره (3) کاهشی بودن اجزاء آب بدون درآمد مشاهده می گردد.

 

جدول شماره (3):  مولفه های آب بدون درآمد

شاخص	سال 1396	سال 1397	درصد کاهش یا افزایش
درصد آب بدون درامد	36.7	23.8	12.9-
هدر رفت ظاهری	16.9	10.7	6.2-
هدر رفت واقعی	19.3	11.9	7.4-

 

لازم بذکر است با انجام اقدامات ذکر شده نه تنها هیچگونه ظرفیت تولیدی افزایش نگردید بلکه در بعضی از فصول سال و در ساعات پایانی شب دستگاه آب شیرینکن موجود خاموش گردید به طوریکه در مقایسه سال 97 نسبت به سال 96 علیرغم کاهش تولید به میزان 1 درصد، مقدار مصرف 21 درصد بیشتر شناسایی شده است.

5-2- ارزیابی اقتصادی طرح :

با توجه به بالا بودن تعرفه آب تولیدی آب شیرین کن، 29800 ریال به ازای هر متر مکعب، هر گونه اقدامی در راستای کاهش میزان تولید به صرفه خواهد بود. با اجرایی نمودن طرح کاهش آب بدون درآمد و مدیریت عرضه و تقاضا نه تنها مشکل کمبود آب در جزیره مرتفع گردید بلکه در هزینه های هنگفت توسعه آب شیرین کن (حداقل به ظرفیت 500 متر مکعب در شبانه روز)، خرید آب از سرمایه گذار، خرید مواد مصرفی جهت تصفیه و شیرین سازی آب دریا ،تعیرات و نگهداری، انرژی و نیروی انسانی صرفه جویی صورت پذیرفت. همچنین می توان حفظ اکوسیستم منطقه را از مزایای دیگر این طرح برشمرد. در جدول شماره 4 ارزیابی اقتصادی طرح بصورت خلاصه بیان شده است.

 

جدول شماره (4):  ارزیابی اقتصادی( هزینه ها به میلیارد ریال)

برآورد هزینه درصورت افزایش ظرفیت آب شیرین کن ،تصفیه، انتقال ،انرژی، تعمیرات و نگهداری و نیروی انسانی (جهت افزایش ظرفیت 500 متر مکعب در شبانه روز)	هزینه کرد اجرای طرح کاهش آب بدون درآمد منهای صرفه جویی حاصل از میزان کاهش آب بدون درآمد
65	15

 

6- مراجع

1. کتاب راهنمای جامع بهره برداری از تاسیسات آب و فاضلاب، جلد پنجم هدر رفت آب در شبکه های توزیع، شهریور ماه 1395
2. جمالی، کاوه. صالحی، ستار .”دستورالعمل پیاده سازی DMA در شبکه های آبرسانی“. اسناد شرکت مهندسین مشاور سما.1387 
3. UN Water. (2014). The UnitedNations world water development Report 2014, Water and Energy, UNESCO, Paris, France.
4. Hinter W. and Lambert A. (2000). Losses from water supply systems: Standard Terminology and Recommended Performance Measures. WA Website, www.iwahg.org.uk/bluepeages.
5. Thornton, J. and Rizzo, A. (2002). Apparent losses, how low can you go? Leakage Management Conference proceedings, Lemesos, Cyprus, November 2002.
6. Arregui F.J, Cabrera E., Cobacho R., García-Serra J.. Reducing Apparent Losses Caused By Meters Inaccuracies. Water Practice and Technology Dec, (2006). 1 (4) wpt2006093;DOI:10.2166/wpt.2006.093
7. شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور، (1388). دستورالعمل آزمون دقت، شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور، معاونت نظارت بر بهره برداری.