بررسی و مقایسه کارایی رویکردهای مختلف تنظیم شیرهای فشارشکن در بهبود قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع آب

نوع مقاله: مقالات علمی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل دانشگاه تهران

2 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

3 دانشگاه تهران- دانشکده فنی- گروه عمران

چکیده

بالا بودن فشار در شبکه‌های توزیع آب موجب بروز مشکلات متعددی مانند افزایش نشت، حوادث و مصرف ناخواسته می‌شود. بدین منظور برنامه‌های مدیریت فشار با بکارگیری شیرهای فشارشکن، مخازن و پمپ‌ها اجرا می‌شوند. در این تحقیق از شیرهای فشارشکن با سه رویکرد فشار خروجی ثابت، نوسان زمانی و نوسان دبی برای مدیریت فشار در شبکه توزیع آب استفاده شده است. در شیرهای با خروجی ثابت، یک فشار تنظیمی یکسان در تمام ساعات بر روی جریان اعمال می شود. یک مدل شبیه‌ساز و بهینه‌ساز برای یافتن تنظیمات بهینه این شیرها توسعه داده شده است. شیرهای نوسان زمانی قادر هستند در ساعات مختلف شبانه‌روز، فشار تنظیمی متغیری را اعمال نمایند. بدین‌ترتیب می‌توان نوسانات ساعتی فشار در شبکه را بهتر کنترل نمود. در این مورد هم بهینه‌سازی تنظیمات شیرها انجام شده است. در شیرهای نوسان دبی با توجه به فشار متوسط شبکه مقدار فشار خروجی تنظیم می‌گردد. به علاوه، در این پژوهش شاخص قابلیت اطمینان جدیدی بر پایه ی رضایت مشترکین و لحاظ نمودن اثر نوسانات و متوسط فشار، معرفی و به عنوان تابع هدف بهینه‌سازی بکارگرفته شده است. در نهایت و با مقایسه عملکرد رویکردهای مذکور ملاحظه گردید که به‌ترتیب رویکردهای نوسان دبی، نوسان زمانی و خروجی ثابت دارای بیشترین اطمینان‌پذیری هستند.

کلیدواژه‌ها


لطیفی، م.، غیبی، م.ا.، و نائینی، س.ت.ا.، (1394)، "مدیریت فشار در سیستم‏های توزیع آب با استفاده از شیرهای فشارشکن و درنظر گرفتن شاخص قابلیت اطمینان فازی"، دهمین کنگره بین‏المللی مهندسی عمران، 15-17 اردیبهشت، تبریز، ایران.

Abdel Meguid, H., Skworcow, P., and Ulanicki, B., (2011), “Mathematical modelling of a hydraulic controller for PRV flow modulation”, Journal of Hydroinformatics, 13(3), 374-389.

Awad, H., Kapelan, Z., and Savic, D., (2008), “Analysis of pressure management economics in water distribution systems”, Proceedings of Conference on Water Distribution Systems Analysis, August 17-20, Kruger National Park, South Africa, 1-12.

Chandramouli, S., (2015), “Reliability based optimal design of a municipal water supply pipe network”, Urban Water Journal, 12(5), 353-361.

Ciaponi, C., Franchioli, L., Murari, E., and Papiri, S., (2015), “Procedure for defining a pressure-outflow relationship regarding indoor demands in pressure-driven analysis of water distribution networks”, Water Resources Management, 29(3), 817-832.

Costa, L., Ramos, H., and Castro, M., (2010), “Hybrid genetic algorithms with advanced search for optimized operation of water supply networks”, Integrating Water Systems, Boxall & Maksimovi´c (eds.), Taylor & Francis Group, London, 621-626.

Kurek, W., and Ostfeld, A., (2013),“Multi-objective optimization of water quality, pumps operation, and storage sizing of water distribution systems”, Journal of Environmental Management, 115, 189-97.

Liserra, T. Maglionico, M., Ciriello, V., and Di Federico, V., (2014), “Evaluation of reliability indicators for WDNs with demand-driven and pressure-driven models”, Journal of Water Resources Management, 28(5), 1201-1217.

Nicolini, M., and Zovatto, L., (2009), “Optimal location and control of pressure reducing valves in water networks”, Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 135(3), 178-187.

Ostfeld, A., Kogan, D., and Shamir, U., (2002), “Reliability simulation of water distribution systems – single and multiquality”, Urban Water Journal, 4(1), 53-64.

Tabesh, M., (1998), “Implication of the pressure dependency of outflows on data management, mathematical modeling and reliability assessment of water distribution systems”, Ph.D. Thesis, Department of Civil Engineering, University of Liverpool, England.

Tabesh, M., and Hoomehr, S., (2009), “Consumption management in water distribution systems by optimizing pressure reducing valves’ settings using genetic algorithm”, Journal of Desalination and Water Treatment, 2(1-3), 95-100.

Tabesh, M., Azadi, B., and Roozbahani, A., (2011), “Quality management of water distribution networks by optimizing dosage and location of chlorine injection”, International Journal of Environmental Research, 5(2), 321-332.

Tabesh, M., Shirzad, A., Arefkhani, V., and Mani, A., (2013),“A comparative study between the modified and available demand driven based models for head driven analysis of water distribution networks”, Urban Water Journal, 11(3), 221-230.

Tanyimboh, T.T., and Templeman, A.B., (2010), “Seamless pressure-deficient water distribution system model”, Journal of Water Management, ICE 163(8), 389-396.

Todini, E., and Pilati, S., (1987), “A gradient algorithm for the analysis of pipe network”, In: International Conference on Computer Applications for Water Supply and Distribution, Leicester Polytechnic, UK.

Wagner, J.M., Shamir, U., and Marks, D.H., (1988), “Water distribution reliability: simulation methods”, Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 114(3), 276-294.