علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

بررسی کارایی بلندمدت شبکه‌های آبرسانی در شرایط بحرانی با اعمال عدم‌قطعیت ‌پارامترها و تغییرات نشت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران.
2 کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران.
چکیده
در این مقاله، کارایی هیدرولیکی بلندمدت شبکه‌های توزیع آب در شرایط بحرانی یا پیک مصرف با اعمال عدم‌قطعیت ‌پارامترهای مدل و تغییرات نشت بررسی می‌شود که اعمال عدم‌قطعیت پارامتر نشت و تعریف برنامه‌ریزی بهره‌برداری شبکه مبتنی بر تغییرات نشت از نوآوری‌های تحقیق است. برای این‎منظور، ابتدا پارامترهای مدل در شرایط قطعی در سال‌های موردنظر تخمین زده می‌شود. سپس مقادیر غیرقطعی آن‎ها با استفاده از توزیع‌های آماری و به‎روش مونت‌کارلو محاسبه و به مدل شبیه‌ساز شبکه اعمال و سرانجام سطوح کارایی شبکه به‎صورت احتمالاتی تعیین می‌شود. کارایی هیدرولیکی شبکه با ارزیابی شاخص قابلیت‎اطمینان فشار گرهی شبکه NPRI و کدنویسی در محیط متلب با لینک شبیه­ساز شبکه EPANET انجام شده است. روش پیشنهادی برای یک شبکه نمونه و یک شبکه واقعی به‎کار رفته است. نتایج نشان می‌دهد که با انجام برنامه­ریزی بهره­برداری 3/15 درصد در سال میانی دوره طرح نسبت به حالت عدم برنامه­ریزی بهره­برداری کارایی شبکه افزایش داشته است. به‎طورکلی با اعمال برنامه‌ریزی‌ بهره‌برداری، عمر شبکه از نظر کارایی هیدرولیکی در شرایط پیک مصرف افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

 
احدپور، پ.، و دینی، م.، (1401)، "مقایسه عملکرد شبکه­های توزیع آب با در نظر گرفتن عدم­قطعیت پارامترهای مدل در حالت وجود یا عدم وجود نشت"، ششمین کنگره بین المللی توسعه کشاورزی، منابع طبیعی، محیط زیست و گردشگری ایران، دانشگاه هنر اسلامی، 25-27 مرداد، تبریز، ایران.
احدپور، پ.، دینی، م.، و هاشمی، س.، (1401)، "بررسی کارایی شبکه‎های توزیع آب بر اساس عدم‎قطعیت‎های موجود با برنامه‎های بازسازی و نوسازی متفاوت"، چهارمین کنگره علوم و مهندسی آب و فاضلاب ایران، دانشگاه قم، 1-3 آذرماه، قم، ایران.
تائبی، ا.، و چمنی، م.ر.، (1391)، شبکه‌های توزیع آب شهری، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان.
دینی، م.، و تابش، م.، (1397)، "ارائه شاخص قابلیت اطمینان جدید برای ارزیابی عملکرد شبکه توزیع آب"، مجله آب و فاضلاب، 29(3)، 16-1، https://doi.org/10.22093/wwj.2017.51035.2154.  
دینی، م.، محمدی، ا.، نورانی، و.، و هاشمی، س.، (1400)، "پهنه‌بندی احتمالاتی کارایی هیدرولیکی شبکه توزیع آب با اعمال عدم‌قطعیت پارامترهای کلیدی"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 12-14، https://doi.org/10.22034/jcee.2021.44669.2007.
دینی، م.، عباس‌پور، غ.ر.، و ثاقبیان، س.ع.، (1402)، " کالیبراسیون شبکه‌های توزیع آب با درنظر گرفتن عدم‌قطعیت متغیر فشار در گره‌ها"، نشریه علمی علوم و مهندسی آب و فاضلاب، https://doi.org/10.22112/JWWSE.2023.350090.1320.
سیف‌اللهی آغمیونی، س.، بزرگ حداد، ا.، و امید، م.ح.، (1390)، "بررسی تأثیر عدم قطعیت توأم نیاز گره‎ها و زبری لوله‎ها در کارآیی شبکه‎های آبرسانی"، تحقیقات آب و خاک ایران، 42(1)، 35-43.
قاسمی، ع.، حسینی، م.، (1391)، "تحلیل عدم­قطعیت در شبکه­های جمع­آوری فاضلاب با منطق­فازی (مطالعه موردی: بخشی از شبکه فاضلاب شهر مشهد)"، مجله آب و فاضلاب، 23(2)، 94-107.
گوهری مقدم، س.، رحیم پور، م.، قادری، ک.، و احمدی، م.م.، (1401)، " طراحی بهینه شبکه‌های توزیع آب تحت عدم‌قطعیت‌های هیدرولیکی و استحکام بخشی"، نشریه علمی پژوهش‌های نوین در مهندسی آب پایدار، 1(2)، 101-87، https:// doi.org/10.22103/nrswe.2023.20470.1018
گوهری مقدم، س.، قادری، ک.، رحیم پور، م.، و احمدی، م.م.، (1402)، "ﺁﻧﺎﻟﻴﺰ ﻓﺎﺯﻱ شبکهﻫﺎﻱ ﺗﻮﺯﻳﻊ ﺁﺏ ﺗﺤﺖ ﺷﺮﺍﻳﻂ کمبود ﻓﺸﺎﺭ"، ﻣﺠﻠﻪ پژﻭﻫﺶ ﺁﺏ ﺍﻳﺮﺍﻥ، 17(2)، 47-58، https:// doi.org/10.22034/IWRJ.2023.13998.2435.
Alperovits, E., and Shamir, U., (1977), "Design of optimal water distribution systems", Water Resources Research, 13(6), 885-900, https://doi.org/10.1029/WR013i006p00885.
Araujo, L.S., Ramos, H., and Coelho, S.T., (2006), "Pressure control for leakage minimisation in water distribution system management", Journal of Water Resource Management, 20 (1), 133-149, https://doi.org/10.1007/s11269-006-4635-3.
Braun, M., Piller, O., Iollo, A., and Mortazavi, I., (2020), "A spectral approach to uncertainty quantification in water distribution networks", Journal of Water Resources Planning and Management, 146(3), 1-14, https://doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001138.
Dini, M., and Tabesh, M., (2014), "A new method for simultaneous calibration of demand pattern and hazen-williams coefficients in water distribution systems", Journal of Water Resource Management, 28(7), 2021-2034, https://doi.org/10.1007/s11269-014-0592-4.
Dini, M., and Asadi, A., (2019), "Pressure management of large-scale water distribution network using optimal location and valve setting", Journal of Water Resource Management, 33(1), 1-13, https://doi.org/10.1007/s11269-019-02381-x.
Dini, M., Mohammadikaleibar, A., Hashemi, S., and Nourani, V., (2022), "Stochastic long-term reliability of water distribution networks using Monte Carlo simulation", Journal of Urban Water, 19(2), 151-160, https://doi.org/10.1080/1573062X.2021.1971264.
Geranmehr, M.A., Asghari, K., and Chamani, M.R., (2019), "Uncertainty analysis of water distribution networks using type-2 fuzzy sets and parallel genetic algorithm", Journal of Urban Water, 16(3), 193-204, https://doi.org/10.1080/1573062X.2019.1648527.
Hwang, H., Lansey, K., and Jung, D., (2018), "Accuracy of first-order second-moment approximation for uncertainty analysis of water distribution systems", Journal of Water Resources Planning and Management, 144(2), 1-18, https://doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000864.
Jafari, S.M., Zahiri, A.R., Bozorg Hadad, O., and Mohammad Rezapour Tabari, M., (2022), "Uncertainty analysis of optimal instruction for WDN pipes repair and replacement using fuzzy cut-hydraulic simulation approach", Research Square, Under review, 1-29, https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1341370/v1.
Moradi Sabzkouhi, A., and Haghighi, A., (2016), "Uncertainty analysis of pipe-network hydraulics using a many-objective particle swarm optimization", Journal of Hydraulic Engineering, 142(9), 1-12, https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001148.
Salas, J.D., and Obeysekera, J., (2014) "Revisiting the concepts of return period and risk for non stationary hydrologic extreme events", Journal of Hydrologic Engineering, 19, 554-568, https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000820.
Seifollahi-Aghmiuni, S., Bozorg Haddad, O., Omid, M.H., and Mariño, M.A., (2013a), "Effects of pipe roughness uncertainty on water distribution network performance during its operational period", Journal­ of Water Resource Management, 27(5), 1581-1599, https://doi.org/10.1007/s11269-013-0259-6.
Seifollahi-Aghmiuni, S., Bozorg Haddad, O., and Mariño M.A., (2013b), "Water distribution network risk analysis under simultaneous consumption and roughness uncertainties", Journal of Water Resource Management, 27(7), 2595-2610, https://doi.org/10.1007/s11269-013-0305-4.
Sharp, W.W., and Walski, T.M., (1998), "Predicting internal roughness in water mains", American Water Works Association, 80(11), 34-40, https://doi.org/10.1002/j.1551-8833.1988.tb03132.x.
دوره 9، شماره 2
تابستان 1403
صفحه 57-70

  • تاریخ دریافت 14 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری 05 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 11 آذر 1402