بخشی از مقاله
چکیده
هدف مقاله حاضر آنستکه نشان دهد صرف تهیه اطلاعات کامل مکانی و توصیفی از کلیه اجزای شبکههای آبرسانی شهری برای مدیریت این شبکه ها کافی نبوده و بدلیل ماهیت خاص هیدرولیکی شبکه، تلفیق دو مدل تحلیلی هیدرولیکی و GIS موفقیت آمیزتر خواهد بود. در این مقاله روشی ارائه شده است که دادههای مکانی با استفاده از نرمافزارهای AutoCAD و Arc Info تهیه وسپس دادههای توصیفی از طریق نرم افزار ArcView به مدل GIS اضافه میگردد.
پس از آن با تلفیق دو نرمافزارArcView و EPANET وضعیت شبکه در هر یک از حالات بهرهبرداری بوسیله مدل تحلیل هیدرولیکی شبکه شبیهسازی شده و نتایج تحلیل مجداﹰ در محیط GIS قابل مشاهده و آنالیز خواهد بود. با استفاده از این مدل تلفیقی، مدیریت شبکههای آبرسانی شهری بصورت منطقیتر میسر بوده و مزیت استفاده از مدلهای GIS در ارتباط با مدل های تحلیل هیدرولیکی را بخوبی نشان میدهد.
۱- مقدمه
با پیشرفتهای اخیر در علم و فناوری مدیریت اطلاعات، امکان ایجاد اتصال میان سیستمهای اطلاعاتی مجزا از هم به وجود آمده است. سیستمهای اطلاعات مکانی - GIS - در بسیاری از حالات یک اتصال عمومی میان انواع مختلف سیستمهای اطلاعاتی بوجود میآورند. در سیستمهای آبرسانی، اتصال سیستمهای اطلاعاتی بعنوان یک کاربری زیربنائی قلمداد میگردد. ثبت و ذخیره اطلاعات مربوط به شبکههای آبرسانی و قابلیت بازیابی و ویرایش آن اطلاعات و تحلیل هیدرولیکی شبکه بعد از وقوع هرگونه تغییر در شبکه از عوامل مهم برای مدیریت بهینه و طرح های توسعه این شبکهها میباشند.
به همین دلیل توسعه مدلی که بتواند اطلاعات مربوطه به شبکههای آبرسانی - با وجود حجیم و متنوع بودن اجزای شبکه - را در خود ذخیره و آنها را مدیریت نماید، لازم و ضروری میباشد. از اوایل دهه ١٩٩٠ و با گسترش علوم کامپیوتری و انفورماتیک، کاربرد GIS در رشتههای هیدرولیک، هیدرولوﮊی و منابع آب بطور روزافزونی افزایش یافته است. در ابتدا از GIS بعنوان یک بانک اطلاعاتی استفاده میشد. اما به مرور با گسترش و پیشرفت چشمگیر در علم و فنآوری GIS ، محققین گوناگون سعی بر این دارند که از GIS نه تنها بعنوان بانک اطلاعاتی بلکه به صورت یک سیستم حامی تصمیم گیری و استفاده کنند]١-٤.[
جمعآوری اطلاعات و تهیه مدل GIS سیستمهای خدمات شهری مانند سیستمهای آبرسانی بسیار وقتگیر و پر هزینه میباشد. ﮊاکوبز و همکاران ]١[ تحقیقی را در زمینه تهیه
GIS سیستمهای توزیع آب با استفاده از اطلاعات ناقص و جزئی و فرمت های مختلف در شهر وینیپگ کشور کانادا انجام دادند. ماکزیمویچ و کارمی ]٢[ نیز با ارائه یک روش نوین جهت ارزیابی آسیب پذیری سیستمهای توزیع آب در برابر فشار و جنس، لولهها آسیبپذیری شبکههای توزیع را با در نظر گرفتن رابطه نشت و فشارلولهها آنالیز نمودند.
در سال های اخیر مشخص شده است که کاربرد صرف GIS در شبکه های آب و فاضلاب بدون ارتباط با نرم افزارهای تحلیل هیدرولیکی نمی تواند تمامی جنبه های مدیریتی این شبکهها را جوابگو باشد زیرا در صورت هر گونه تغییر در اطلاعات مکانی و توصیفی، نتایج حاصل از آنالیزهای GIS قابلیت اعتماد لازم را نخواهد داشت. بطور مثال فینبرگ و اوریخ ]٣[ تحقیقی را در زمینه اتصال GIS با مدلهای هیدرولیکی آب و فاضلاب انجام دادند. هدف آنها از این مطالعه توسعه یک پایگاه دادههای GIS و کاربردهای آن برای انتقال اطلاعات میان یک پایگاه دادههای GIS و مدل هیدرولیکی آب و فاضلاب برای پشتیبانی طرح جامع و عملیات طراحی بود.
رامیرز ]٤[ نیز تحقیقی در زمینه ایجاد یک فصل مشترک میان مدل هیدرولیکی شبکههای آبرسانی با نرمافزار ArcView انجام داد. هدف وی از تحقیق فوق ایجاد یک ارتباط - از طریق یک رابط - میان پایگاه دادههای موجود در ArcView و مدل هیدرولیکی بود. وی سعی داشت که یک رابط نرمافزاری تهیه کند که بتواند جزئیترین اطلاعات شبکههای آبرسانی را از پایگاه دادههایGIS جمعآوری و برای استفاده در مدل هیدرولیکی مهیا کند.
همچنین این رابط می توانست نتایج مدل هیدرولیکی را برای آنالیزهای آینده و تولید نقشههای موضوعی در پایگاه دادههای GIS قرار دهد. تحقیقات کاملتری در این زمینه اخیراﹰ از سوی آلزامورا و همکارانش ]٥[ و بستانیان ]٦[ در جهت ایجاد ارتباط بین مدلهای GIS و مدل تحلیل هیدرولیکی در شبکههای آب شهری صورت گرفته است. همچنین در ایران نیز در سالهای اخیر گامهای اصولی در جهت کاربرد GIS در شرکتهای خدمات شهری از جمله شرکت های آب و فاضلاب برداشته شده و پایلوتهایی در چند شهر کشور از جمله شهرهای بوشهر و رفسنجان برای این منظور انتخاب شدهاند.
همچنین طرح جامع GIS آب و فاضلاب شهری مطالعات اولیه را انجام گردیده است]٧.[ با توجه به نوپا بودن این علم و عدم شناخت عمیق کاربردهای آن در کشور و از جمله در شرکتهای آب و فاضلاب، هنوز قابلیت های این سیستم بطور کامل شناخته نشده و در زمینه تلفیق GIS و مدل تحلیل هیدرولیکی نیز گامهای مهمی برداشته نشده است. در این مقاله سیستم اطلاعات مکانی بوسیله یک پیش پردازنده و پس پردازنده با مدل تحلیل هیدرولیکی تلفیق میگردد. در این مدل تلفیقی پس از هرگونه تغییر در شبکه، اطلاعات لازم از سیستم GIS به مدل تحلیل هیدرولیکی منتقل و سپس نتایج آنالیز هیدرولیکی در بانک اطلاعات GIS جایگزین میگردد.
٢- متدولوﮊی
الف - ورود دادهها به محیط GIS
در تشکیل GIS سیستمهای آبرسانی شهری، نقشهها از مهمترین منابع دادهها به شمار میروند. در شبکههای آبرسانی شهری عوارض مختلفی همچون نقاط خطوط ، پلی گونها - محیطهای بسته - وجود دارند. به هر کدام از این عوارض یک کلاس عارضه گفته میشود. برای مثال نوع کلاس لولهها، خطی و مخازن پلیگون میباشد. برای ورود این دادهها به محیط GIS بهتر است که این عوارض طبقهبندی شده و هر کدام در لایههای مختلف و جداگانهای قرار گیرند. برای مثال لوله ها ، شیرها، تانک ها و سایر عوارض در لایههای جداگانهای قرار گیرند. این عمل باعث میشود که دادهها با نظم و ترتیب خاصی وارد محیط GIS شوند.
برای ورود دادهها به GIS، نیاز به کدگذاری ارتباطات مکانی این دادهها میباشد. کدگذاری ارتباطات مکانی - فضایی - توسط مدلهای مختلفی انجام میگردد. در مدل داده برداری - مدلی که عوارض آن با نقطه خط، و پلی گون نمایش داده می شوند - برای کدگذاری ارتباطات مکانی، مدل توپولوﮊیک پر استفادهترین مدل میباشد. ساخت توپولوﮊی توسط برخی از نرمافزاهای GIS مثل Arc/Info انجام میگردد. برخی از نرمافزارهای GIS مثل ArcView قادر به ساخت توپولوﮊی نمیباشند و برای نمایش بهتر، ویرایش، توسعه پایگاه دادهها و انجام پرسش از پایگاه دادهها مورد استفاده قرار میگیرند.
بدین منظور پس از مرتبسازی نقشه CAD شبکه آبرسانی، این نقشه با استفاده از نرمافزار Arc/Info به یک یا چند پوشه - coverage - تبدیل میگردد. این عمل با استفاده از دستور dxfarc انجام میگیرد. در هر بار اجرای این دستور یک پوشه ایجاد میگردد و لایههایی از فایل نقشه CAD که میبایست در این پوشه قرار گیرند پرسیده میشود. برای ایجاد مدل توپولوﮊی این پوشهها از دو دستورclean و build استفاده میگردد.
