بخشی از مقاله
چکیده
از دغدغههای موجود متولیان شبکههای توزیع آب، امور مربوط به بازسازی و نوسازی شبکهها است. یکی از مسائل مهم مرتبط با این موضوع، شناسایی بخشهایی از شبکه است که میبایست در اولویت بازسازی قرار گیرد .با توجه به وسعت شبکههای آب و هزینههای هنگفت بازسازی و نیز نگرانی موجود از بابت خروج ناگهانی و همزمان بخش وسیعی از شبکه، حساسیت این موضوع بیشتر نمایان میشود .نقشههای پیشبینی حوادث با مشخص نمودن میزان پتانسیل خطر وقوع حوادث موجود در هر بخش از شبکه و همچنین نواحی دارای خطرپذیری بالا میتواند مناطق دارای اولویت بیشتر را مشخص نماید .
هدف از ارائه این مقاله، بررسی عوامل موثر بر حوادث و تهیه نقشه خطرپذیری حوادث شبکه میباشد .در این مقاله که مطالعات آن بر روی قسمتی از منطقه یک آب و فاضلاب شهر کرمان انجام شده است با جمعآوری آگهیها مربوط به حوادث در شبکه آب، روابطی برای پیشبینی وقوع حوادث ارائه شده است .به کمک روابط بدست آمده نرخ وقوع حوادث در هر زیر ناحیه برای زمانهای آتی محاسبه و نقشههای پتانسیل خطرپذیری آینده ، بهعنوان نقشههای پیشگویی کننده وضعیت شبکه ارائه گردیده است .به کمک روش پیشنهاد شده امکان تعیین نقاط شبکه که دارای پتانسیل بالای خطرپذیری هستند، برای اولویت دادن به عملیات بازسازی امکانپذیر میگردد.
واژههای کلیدی :شبکههای آبرسانی، حوادث و اتفاقات، نقشههای پیشبینی حوادث.
مقدمه
آب، نیاز اولیه هر انسان برای ادامه حیات میباشد .در دنیایی که هر روزگامی جدید بسوی صنعتی شدن پیش میرود و جمعیت آن رو به افزایش است، تقاضا برای آب مطلوب نیز رو به فزونی است.این درحالیست که گسترش جوامع بشری باعث شده است منابع آب خام پاکیزه قابل استحصال در محدودیت قرار گیرد .کشور ایران نیز از این قاعده مستثنی نیست، بطوریکه طبق آمار، در اثر رشد بیرویه جمعیت و کاهش آب در دسترس، نسبت منابع سطحی قابل استحصال به مصرف از مقدار2 در 40 سال پیش، به مقدار 1 در سال 1371 رسیده است و در سالهای اخیر نیز این مقدار به کمتر از 1 تقلیل یافته است - فروزانفر . - 1385
روشهای مختلفی برای کاهش تلفات آب در شبکه توزیع پیشنهاد شده است که از آن جمله میتوان به مدیریت فشار - جلیلی قاضیزاده و صالحی - 1386، مدیریت نشت - شریفزاده و همکاران - 1387 و کاهش حوادث و اتفاقات درشبکه توزیع اشاره کرد .در این میان، حوادث و اتفاقات شبکه توزیع،علاوه بر اتلاف آب، عواقب دیگری نظیر کاهش فشار و قطعی آب و نارضایتی شهروندان و نیز هزینه ترمیم و بازسازی را بر شبکه تحمیل میکند .شناخت علل حوادث شبکه میتواند در پیشگیری و کاهش حوادث و اتلاف آب سهم موثری داشته باشد .بدیهی است انتظار تا زمان خرابی لوله و رفع خرابی و تعمیر آن، روشی نامطمئن با ریسک بسیار بالاست .
زیرا همواره احتمال آن میرود که زمان خرابی یک لوله بهصورت عادی و طبیعی، به زمان زوال دیگر لولههای شبکه که دارای شرایطی مشابهند، بسیار نزدیک باشد و این موضوع میتواند به خرابی ناگهانی و همزمان بخشی از شبکه و خروج از سرویس منجر شود که میتواند تهدیدی جدی محسوب شود .با توجه به محدودیت منابع مالی برای جایگزینی -که در عمل هزینههای هنگفتی را در بردارد -موضوع اولویتبندی در تعمیرات و جایگزینی لولهها، با اهمیت میباشد .لذا یکی از دغدغههای متولیان شبکه آب آنست که عمر مفید لولهها را تخمین بزنند تا در زمان مناسب و با بهترین استراتژی ممکن، به بازسازی و نوسازی شبکه بپردازند.
برای دستیابی به این مطلوب، پیشگویی رفتار یک لوله در طی زمان و روند تغییرات نرخ شکست لولهها امری ضروری به نظر می رسد .شاید بتوان اولین قدم در جهت پیشگویی رفتار لولهها را، شناسایی علل وقوع حوادث و پارامترهای موثر بر آن دانست .شناسایی این پارامترها،محققین را قادر میسازد تا علاوه بر ارائه راهکارهای کاهش حوادث، روابط موجود میان این علل و حوادث و تاثیر هر عامل در وقوع حادثه را بشناسند .یکی از اولین تلاشها در پیشگویی رفتار لولهها به سال 1979 بازمیگردد، دراین سال محققین رابطهای بین زمان و نرخ شکستگی در لولههای همسان از نظر عوامل موثر - قطر، جنس و... - ارائه کردند. - . . - Shamir and Howard 1979
سادگی روابط ارائه شده موجب شد که در سالهای آتی، محققین به دفعات از آن استفاده کنند و مبنای بسیاری از محاسبات قرارگرفت - Walski 1986, Kaara 1984, Kleiner and Rajani1999 - روش مشابه دیگری در سال 1982 ارائه گردید که در آن قطر و شکستگیهای پیشین نیز بهعنوان پارامترهای تاثیرگذار در نظر گرفته شد - . - Walski and Pellicia1982برخی از محققین نیز با درنظر داشتن هر دو پارامترِ نرخ واقعی شکست لولهها و عوامل موثر بر شکست لولهها، به ارائه مدلهای تلفیقی پرداختند . - Boxall et all 2004 - دراین روش نرخ شکست، تابعی از فاکتورهای متفاوت تاثیرگذار فرض شده است .در این تابع، ضرایب و توابع متفاوتی برای نشان دادن تاثیر پارامترها آزموده شد و نتایج با مشاهدات تجربی تطبیق داده شد و سپس بهترین ضرایب و توابع پیشنهاد گردید.
در نمونه دیگری از این مدل، محققین به کمک روشهای نوین حل مسائل نظیر الگوریتم ژنتیک توانستهاند توابع مختلفی را برای توصیف تاثیر پارامترها ارائه کنند - . - Berardi et al.2007با استفاده از رابطه میان نرخ حوادث و پارامترهای شبکه میتوان مدلهای پیشگویی کننده وضعیت شبکه را برای سالهای آتی ارائه نمود و به کمک آنها، نقشههای خطرپذیری را برای شبکه تهیه نمود.این نقشهها نشان میدهد هر ناحیه از شبکه دارای چه میزان حادثه خواهد بود .لذا مناطق با نرخ حوادث بیشتر شناسایی شده و در برنامه بازسازی و نوسازی شبکه نسبت به مناطق دیگر در اولویت قرار خواهند گرفت.در ادامه این مقاله، پس از معرفی پایلوت مورد مطالعه، روابط جدیدی که برای پیشبینی نرخ وقوع حوادث در این تحقیق بدست آمده ارائه شده است .محاسبات و بهینهسازی برای رسیدن به رابطه مناسب با استفاده از الگوریتم ژنتیک و به کمک نرمافزارMatlabانجام شده است .به کمک روابط ارائه شده نقشههای خطرپذیری سالهای آینده برای منطقه مورد مطالعه ترسیم شده است.
مشخصات پایلوت مورد مطالعه
شبکه آب شهر کرمان به دو منطقه تقسیم شده. هریک از این مناطق به بخشهای کوچکتری تقسیم شده است. پایلوت مورد مطالعه قسمتی از منطقه 2 از نواحی شهر کرمان است.شکل شماره 1 محدوده پایلوت موردمطالعه را نشان میدهد.این ناحیه از شمال به بزرگراه امام خمینی، از غرب به خیابان 24آذر ، از جنوب به خیابان شهید نمازیان و شهید ایزدی و تقاطع پنچ راه و از شرق به خیابان شهید رجائی محدود است . مساحت این ناحیه از شهر در حدود 29145 کیلومتر مربع است .تعداد مشترکین در کل منطقه به تفکیک نواحی ارائه شده است.این محدوده از شبکه شهر دارای لولههایی عمدتا از جنسهای آزبست، پلیاتیلن وPVCمیباشد .جدول شماره 2 متراژ لولههای متفاوت موجود در ناحیه مذکور را نشان میدهد.
