مديريت فشار در شبكه‌هاي توزيع آب شهري با رويكرد كمي-كيفي به منظور كاهش ميزان نشت و بررسي تأثير آن بر غلظت كلر باقيمانده

دكتري

شريان‌هاي حياتي يكي از مهمترين زيرساخت‌هاي هر كشوري محسوب شده كه طراحي بهينه، بهبود بهره‌برداري و عملكرد آن باعث پيشرفت و توسعه كشورها مي‌شود. يكي از شريان‌هاي حياتي،‌ شبكه‌هاي توزيع آب شهري مي‌باشد كه از يك طرف به دليل فرسودگي اغلب شبكه‌هاي توزيع آب كشور و از طرف ديگر تلاش براي جلب رضايت حداكثري مشتركين بايد به مناسب‌ترين شكل از آن‌ها بهره‌برداري شود. همچنين شبكه بايد قادر باشد تا در حالات بحراني فشار شبكه، سرويس‌دهي مناسب ارائه دهد. در همين راستا، مديريت فشار در شبكه لازم و ضروري مي‌باشد. دو نوع تحليل مبتني بر تقاضا و تحليل مبتني بر فشار وجود دارد. نتايج حاصل از تحليل مبتني بر فشار به شرايط واقعي حاكم در شبكه نزديك‌تر بوده و نتايج بهتري ارائه مي‌دهد. همچنين، با پيشرفت تكنولوژي آلاينده‌هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي بيشتري به منابع آبي وارد مي‌شوند لذا بهبود وضعيت كيفي آب تحويلي به مشتركين، بيش از پيش مورد توجه مهندسين و متخصيين اين حوزه قرار گرفته است. يكي از مهمترين پارامترهاي كيفي، غلظت كلر باقيمانده شبكه است كه بايد در محدوده مجاز باقي مانده و آب با كمترين مخاطره بهداشتي در اختيار مشتركين قرار گيرد. همين امر موجب مي‌گردد تا علاوه بر مديريت هيدروليكي فشار در شبكه، مديريت غلظت كلر باقيمانده نيزمورد توجه قرار گيرد. به منظور تعيين پارامترهاي كمي و كيفي بايد تا شبكه تحليل شود. همچنين ساليانه مقادير زيادي آب در شبكه تلف مي‌شوند كه با مديريت فشار شبكه، ميزان نشت در شبكه نيز كنترل مي‌شود. در اين تحقيق، با ايجاد اصلاحاتي در يكي از روش‌هاي بر مبناي تئوري گراف، به نام الگوريتم گيروان-نيومن، يك الگوريتم جديد براي تعيين نواحي مجزاي اندازه‌گيري‌شده شبكه معرفي شده است. در الگوريتم پيشنهادي، از مقادير پارامترهاي كمي و كيفي شبكه در تقسيم‌بندي شبكه آب استفاده شده است. به منظور بررسي عملكرد روش پيشنهادي، از اطلاعات شبكه توزيع آب شهري نجف آباد واقع در استان اصفهان به عنوان مطالعه موردي واقعي و شبكه پولاكيس به عنوان شبكه توزيع آب ديگري استفاده شده است. به اين منظور، شبكه توزيع آب شهري نجف‌آباد با يك گراف رياضي مدل و با استفاده از الگوريتم اصلاحي گيروان-نيومن، پيكربندي‌هاي قابل‌قبول ناشي از تقسيم‌بندي انتخاب مي‌شوند. در ادامه، لوله‌هاي رابط بين نواحي با استفاده از الگوريتم ژنتيك و بر اساس توابع هدف مجزاي حداكثرسازي اعتمادپذيري‌هاي هيدروليكي، كيفي، تركيبي، و حداقل‌سازي فشار متوسط شبكه تعيين شده است. از آنجايي كه تنها باز كردن لوله رابط بين نواحي ممكن است باعث ارضاي قيد فشار نشود لذا بايد با قرارگيري شيرهاي فشارشكن روي لوله رابط بين نواحي، فشار تنظيم شود. بدين منظور، با استفاده از الگوريتم‌هاي NSGA-Ⅱ و NSGA-Ⅲ، مقادير فشار تنظيمي بهينه هريك تعيين مي‌شود. با استفاده از الگوريتم اصلاحي گيروان-نيومن در تقسيم‌بندي شبكه به نواحي مجزاي اندازه‌گيري‌شده، مقادير فشار متوسط شبكه و ميزان نشت كاهش و غلظت كلر باقيمانده افزايش مي‌يابد. مقايسه نتايج نشان‌دهنده آن است كه ميزان اعتمادپذيري‌هاي تركيبي در شبكه‌هاي پولاكيس و نجف‌آباد با استفاده از روش پيشنهادي نسبت به روش گيروان-نيومن، به ترتيب 13.7% و 7.3% افزايش يافته است. در نهايت مقادير اعتمادپذيري تركيبي اين شبكه‌ها به ترتيب برابر 46.8% و 59.4% مي‌باشد. همچنين مقدار نشت در شبكه نجف‌آباد در روش پيشنهادي، به ترتيب براي روزهاي گرم و سرد سال به ميزان 13.2% و 4.9% كاهش يافته است

232295

دانشگاه اصفهان

احمد شانه ساز زاده

مهندسي عمران- مهندسي و مديريت منابع آب

رامتين معيني