بررسی تأثیر عوامل مؤثر بر تغییر ضریب زبری هیزن - ویلیامز لوله‌های چدنی در طول دوره بهره‌برداری

نوع مقاله: مقالات علمی

نویسندگان

1 استاد دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران-محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22112/jwwse.2018.129924.1089

چکیده

با توجه به اهمیت فشار کافی در تأمین تقاضای مصرف­کنندگان در شبکه­های توزیع آب، بررسی عوامل مؤثر بر تغییر فشار ضرورت می­یابد که زبری لوله­ها به‏صورت مستقیم بر روی فشار گره­ها تأثیرگذارند. بنابراین بررسی عوامل مؤثر بر تغییر ضریب زبری (ضریب هیزن-ویلیامز) در شبکه­های آب اهمیت پیدا می­کند. قطر لوله­ها، عمر لوله­ها و خورندگی آب از جمله عوامل مؤثر در تغییر ضریب زبری لوله­ها هستند که در این مقاله مورد ارزیابی قرار می­گیرند. تغییرات ضریب زبری با هرکدام از عوامل مذکور رسم می­شود و با برازش نمودارهای حاصله می­توان روابط تقریبی ضریب زبری را به‏دست آورد. در نهایت با ترکیب روابط به­ دست آمده، یک رابطه کلی برای ضریب زبری حاصل می­شود. همچنین در این مقاله از لوله­های چدنی که داده­های آزمایشگاهی آن در اختیار است، برای به­دست آوردن رابطه ریاضی استفاده می­شود. با وجود این، به جای استفاده از ضریب زبری لوله­های نو در تحلیل و طراحی از ضریب زبری در انتهای دوره طرح با درنظر گرفتن عوامل مؤثر مذکور استفاده خواهد شد. برای ارزیابی نتایج روش ارائه­ شده، شبکه دوحلقه­ای در دو حالت معمول و واقعی مورد بررسی قرار می­گیرد. نتایج نشان می­دهد اگر برای طراحی از ضریب زبری لوله­های نو استفاده شود، فشار شبکه در انتهای دوره طرح بیش از 25 درصد کاهش می­یابد ولی در هزینه لوله­ها در ابتدای دوره طرح حدود 50 درصد صرفه­ جویی می‌شود. بنابراین برای تضمین وجود فشار کافی و ارضای تقاضا در انتهای دوره طرح باید افزایش هزینه اجرای شبکه در ابتدای دوره طرح را پذیرفت.

کلیدواژه‌ها


معاونت نظارت راهبردی ریاست جمهوری، (1392)، "ضوابط طراحی سامانه‌های انتقال و توزیع آب شهری و روستایی"، نشریه 3-117 (بازنگری اول)، (نشریه 380-الف، طرح استانداردهای وزارت نیرو).

Alperovits, E., and Shamir, U., (1977), “Design of optimal water distribution systems”, Water Resources Research, 13(6), 885-900.

Colebrook, C.F., and White, C.M., (1937), “The reduction of carrying capasity of pipes with age”, Journal Institute of Civil Engineering, 7(1), 99-118.

Dini, M., and Tabesh, M., (2014), “A new method for simultaneous calibration of demand pattern and Hazen-Williams coefficients in water distribution systems”, Water Resources Management, 28(7), 2021-2034.

Jain, A.K., Mohan, D.M., and Khanna, P., (1978), “Modified Hazen-Williams formula”, Journal of the Environmental Engineering Division, 104(1), 137-146.

Lamont, P.A., (1969), “The choice of pipe flow laws for practical use”, Water and Water Engineering, 73(875), 9-17.

Lamont, P.A., (1981), “Common pipe flow formulas compared with the theory of roughness”, Journal of American Water Works Assosiation, 73(5), 274-280.

Locher, F.A., (2000), “Discussion of Limitations and proper use of the Hazen-Williams equation”, Journal of Hydraulic Engineering, 126(2), 167-169.

Moghazi, H.M, (1998), “Estimating Hazen-Williams coefficient for polyethylene pipes”, Journal of Transportation Engineering, 124(2), 197-199.

Sherri, F., Mahvi, A.H., Yoloei Eshlaghy, A., and Hassani, A.H., (2017), “A new approach in simultaneous calibration of Hazen–Williams coefficients and demand of nodes in water distribution systems”, Desalination and Water Treatment, 74(1), 137-148.

Travis, Q.B., and Mays, L.W., (2007), “Relationship between Hazen-William and Colebrook-White roughness values”, Journal of Hydraulic Engineering, 133(11), 1270-1273.

Valiantzas, J.D., (2005), “Modified Hazen-Williams and Darcy-Weisbach equations for friction and local head losses along irrigation laterals”, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 131(4), 342-350.

Yildirim, G., and Ozger, M., (2009), “Neuro-fuzzy approach in estimating Hazen-Williams friction coefficient for small-diameter polyethylene pipes”, Advances in Engineering Software, 40(8), 593-599.