بخشی از مقاله
چکیده
بهمنظور انجام مدیریت مصرف و کاهش میزان آب بدون درآمد شهر همدان، بهطور گسترده دو سیستم کنترل گرهای فشار شکن شبکه توزیع آب و سامانه اطلاعات مکانی - GIS - در شرکت آبفای شهری استان همدان مورد استفاده قرار گرفته و نتایج قابل توجهی بهدست آمده است. از طرفی نحوه محاسبه فشار خروجی دستگاههای فشارشکن جهت رسیدن به فشار ایدهآل در زون پوششی فشارشکنها بهنحوی که فشار شبکه توزیع به حداقل ممکن و در حد استاندارد رسیده و همچنین حداقل فشار مورد نیاز مشترکین تامین شود از چالشهای همیشگی در تنظیم خروجی کنترلگرهای فشار شکن میباشد. در شرکت آب و فاضلاب استان همدان با ترکیب سامانه اطلاعات مکانی تحت وب و سامانه کنترلگرهای فشارشکن و استفاده از تحلیلهای GIS ، روشی کارآمد و در عین حال سریع و عملی در برآورد فشار خروجی فشارشکنها با موفقیت مورد بهرهبرداری قرار گرفت که در این مقاله روش اجرایی و نتایج آن ارائه میگردد.
واژه های کلیدی: آب بدون درآمد، سامانه اطلاعات مکانی - GIS - ،کنترل گرهای فشار شکن، DEM ,DSM
مقدمه
در سال های اخیر بحران کمبود منابع آب شرب به علت کاهش بارندگی و کاهش سطح آب های زیرزمینی در کنار افزایش روز افزون تقاضا به یکی از دغدغه های اصلی مسئولین و برنامه ریزان تبدیل شده است. یکی از روش های مقابله با این بحران مدیریت بهینه منایع موجود به جای سرمایه گذاری بر روی اکتشاف و کسترش منابع جدید آب می باشد. از طرف دیگر به علت عمر بالای شبکه های توزیع آب موجود، مدیریت بهینه فشار شبکه توزیع بر اساس شناخت کامل شبکه توزیع و برآورد حجم آب مورد تقاضا در قسمت های مختلف شبکه توزیع می تواند نقش بسزایی در جلوگیری از هدر رفت آب و مدیریت بهینه منابع آب موجود داشته باشد.
سامانه کنترل هوشمند فشار شبکه توزیع و سیستم اطلاعات مکانی به عنوان دو سامانه مهم، در سال های اخیر به صورت روز افزون در شرکت آب و فاضلاب همدان مورد استفاده قرار گرفته است. بنحوی که اولین سامانه به منظور کنترل هوشمند فشار فشارشکن ها و دومین سامانه برای نگهداری اطلاعات شبکه توزیع، میزان تقاضا در زون های مختلف شبکه توزیع آب و انجام تحلیل های مورد نیاز بکار می رود. در این مقاله، نحوه ترکیب دو سامانه مورد اشاره جهت مدیریت بهینه فشار شبکه توزیع آب به منظور به حداقل رساندن هدر رفت آب شبکه توزیع ارائه می گردد.
مواد و روش ها
-1 اطلاعات حجم تولید، تاسیسات آبرسانی و شبکه توزیع آب شهر همدان در سال 1393 شهر همدان دارای ظرفیت تامین میانگین 1,47 متر مکعب آب در ثانیه می باشد .حدود 95 درصد مشترکین آب شهر همدان در سامانه GIS ثبت شده اند. همچنین90 درصد اطلاعات شبکه توزیع و خطوط انتقال در سامانه GIS ثبت شده است. تعداد 59 عدد شیر فشارشکن بر روی شبکه توزیع نصب گردیده است که از این تعداد تا پایان سال 93 ، 32 دستگاه به کنترلگر هوشمند فشار مجهز شده اند. اطلاعات کلیه فشار شکن ها و کنترلگرها در سامانه GIS ثبت شده است. از طرف دیگر به علت فرسوده بودن شبکه توزیع، میزان هدر رفت واقعی آب تا پایان سال 93 برابر 16 درصد و میزان آب بدون درآمد شهر همدان 27 درصد میزان تولید آب می باشد.
-2 مدیریت فشار و مزایای آن فشار زیاد آب در لوله ها و نوسان های مداوم آن برای شبکه های توزیع بسیار نامطلوب است. از سوی دیگر کمبود و یا عدم تامین کافی آب برای مشترکین نیز قابل قبول نمی باشد. مدیریت فشار مجموعه عملیات کنترل و تنظیم فشار برای رسیدن به فشار بهینه در شبکه توزیع آب می باشد. تنظیم و کاهش فشار شبکه مزایای زیر را به همراه دارد[1] و: [3] - 1 کاهش نشت آب - 2 کاهش حوادث و ترکیدگی در شبکه - 3 کاهش مصرف آب - 4 افزایش عمر شبکه و تاسیسات آبرسانی - 5کاهش مینیمم جریان شبانه مخازن سطح شهر - 6 افزایش حجم ذخیره شبانه مخازن
کاهش میزان فشار باید به گونه ای باشد که قابلیت اطمینان سیستم در حد قابل قبولی باقی بماند، به این معنا که کاهش میزان فشار مورد نیاز در گره های مصرف صورت پذیرد تا تقاضای مصرف در تمامی زمان ها بر آورده گردد. حالت ایده آل زمانی اتفاق می افتد که میزان فشار در تمامی گره ها به حدی باشد که دقیقا مقدار تقاضا در گره مصرف را برآورده نماید. بطور کلی محاسبات تنظیمات بهینه شیر آلات کار نسبتا پیچیده می باشد که نیازمند در نظر گرفتن عوامل بسیاری از قبیل توپوگرافی محدوده، جنس و اقطار شبکه زیر دستی و ارتباط شبکه توزیع با یکدیگر، برآورد میزان مصرف بر اساس تعداد مشترکین در محدوده های مورد نظر می باشد. سامانه اطلاعات مکانی - GIS - با توجه به قابلیت های خود ابزاری قدرتمند جهت فائق آمدن بر این پیچیدگی و مدیریت بهینه فشار شبکه در اختیار ما قرار می دهد.
-3 انواع روش های مدیریت فشار برای اجرای مدیریت فشار لازم است ابتدا دلایل نوسان فشار شناسایی و روش های مقابله با آن طراحی شود. یکی از دلایل یکنواخت نبودن فشار آب در شبکه های توزیع, تغییرات مکانی و وجود پستی و بلندی در محدوده شبکه است. از آنجایی که سامانه های توزیع آب برای تامین فشار مشترکینی که در مرتفع ترین یا دورترین نقطه شبکه قرار گرفته اند طراحی می شوند. سایر نقاط شبکه فشار های بیشتری را خواهند داشت. دلیل دیگر وجود نوسان فشار و تغییرات زمانی مصرف آب مشترکین است. سامانه های توزیع آب برای تامین سطح حداقل فشار، در حالت حداکثر ظرفیتی جمعیتی پروژه و در زمان حداکثر مصرف - زمانی که افت های اصطکاکی در بالاترین حد هستند - طراحی می شوند.
در نتیجه در اوایل دوره طرح و زمان های غیر پیک، فشارهای بالاتر از مقدار مورد نیاز در شبکه وجود خواهد داشت. با توجه به این شرایط، روش های مدیریت فشار باید قادر باشند فشارهای شبکه را در محدوده ی بهینه کنترل کنند. عمده ترین روش های مدیریت فشار به شرح زیر است:[2] - 1 مانور شیر آلات - 2 استفاده از مخازن با ارتفاع مختلف - 3 استفاده از پمپ های دور متغیر - 4 استفاده از لوله های موازی - 5 استفاده از شیر های فشار شکن هوشمند با توجه به موارد روش های مدیریت فشار، شهر همدان برای انجام مدیریت فشار روش 1 و 5 را اتخاذ کرده است و با نصب سیستم کنترل هوشمند فشار این مهم را انجام می دهد.
-4 معرفی دستگاه های کنترلگر فشار شکن به منظور تنظیم فشار خطوط یا شبکه های آبرسانی معمولا از شیر های فشار شکن استفاده می شود. مکانیزم کنترل فشار خروجی این شیرهامکانیکی بوده و بستگی به اختلاف فشار آب در ورودی و خروجی شیر دارد. پایلوت تعبیه شده روی این شیرها عمل تنظیم فشار خروجی را انجام می دهد. پس از تنظیم فشار خروجی در یک فشار خاص، شیر در تمام زمان کار خود سعی در حفظ فشار خروجی طبق تنظیم انجام شده دارد، در حالی که نیاز فشار در شبکه های آبرسانی در ساعات مختلف شبانه روز متغیر است. بعنوان مثال در ساعات شب که مصرف مشترکین کم می شود می توان فشار شبکه را کاهش داد. تغییر در تنظیم شیر بدون استفاده از یک سیستم اتوماتیک امکان پذیر نیست. دستگاه کنترلگر شیر فشار شکن این توانایی را دارد که با تغییر در تنظیم فشار خروجی شیر فشار شکن در ساعات مختلف شبانه روز فشار مناسب را برای شبکه های آبرسانی تهیه کند.
از قابلیت های این دستگاه ها عبارتند از:
- 1 قابلیت تنظیم فشار خروجی به تعداد دلخواه در ساعات مختلف شبانه روز - 2 امکان ارتباط با سیستم های GIS به صورت آنلاین - 3 امکان ارسال فرمان از مرکز کنترل به شیر جهت تغییر فشار خروجی
