مقاله عملکرد نشت یابی در کاهش آب بدون درآمد با مطالعه موردی کلان شهر اصفهان

بخشی از مقاله

عملکرد نشت يابي در کاهش آب بدون درآمد با مطالعه موردي کلان شهر اصفهان
چکيده
درنظر گرفتن آب بدون درآمد در شبکه توزيع آب شهري از اولويت خاصي در برنامه ريزي تأمين ، تعيين خطاي اندازه گيري و مصرف آب برخوردار است . بخش بزرگي از آب بدون درآمد را هدر رفت آب بخصوص در شبکه هاي توزيع ، تشکيل مي دهند . با توجه به بحران جدي کمبود منابع آب و با عنايت به محدوديت هاي موجود در منابع تأمين آب شرب بخصوص در شهرهاي بزرگ ، مي بايست هر چه بيشتر در کاهش ميزان تلفات واقعي . ظاهري آب تلاش نمود. يکي از عمده ترين اين تلفات نشت ميباشد.
نشت آب ميتواند در تأسيسات آبگيري ، سيستم هاي انتقال ، توزيع ، تصفيه خانه و مخازن ذخيره و شبکه توزيع رخ دهد. دراين ميان کاهش نشت از شبکه تـوزيع بسيار حائز اهميت مي باشد زيرا علاوه بر کاهش اتلاف آب و بالا بردن سلامت و بهداشت آب در شبکه ، در کاهش مقدار انرژي صرف شده براي رساندن آب به دست مصرف کننده نيز نقش دارد. درشبکه هـاي توزيع هرچند به صورت موضعي امکان دارد مقدارنشت خيلي جزئي و ناچيز باشد ، اما افزايش تعداد نقاط نشتي در مجموع هدر رفت قابل ملاحظه اي را ايجاد مي کند.
دراين مطالعه با بررسي علل ايجاد نشت در شبکه هاي توزيع آب و شرح دستگاهها و تجهيزات نشت يابي پرداخته و سپس به بيان آماري نشت يابي هاي صورت گرفته در کلان شهراصفهان و علت هاي آن در پرداخته شده است .
واژه هاي کليدي : هدر رفت واقعي، هدر رفت ظاهري، نشت يابي
مقدمه :
مسئله کمبود ذخائرآب زمين هر دم جديترميشود ، براساس داده هاي بانک جهاني ، بيش از يک ميليارد نفر از مردم دنيا از دسترسي به آب آشاميدني سالم محرومند و هرسال بيش از ٥ ميليون نفر براثر بيماريهاي ناشي از آلودگي آب آشاميدني جان مي سپارند. [١].
ميليون ها تن در نقاطي زندگي مي کنند که ذخائرکافي براي تأمين نيازهاي روزمرشان وجود ندارد . سه عامل مهم که وضعيت آب را به صورت خطرناکي درجهان درآورده است ، آلوده شدن آب ، اتلاف آب و تغييرات آب و هوا است .
از ميان عوامل بالا تغييرات آب و هوائي در حيطۀ کنترل مستقيم انسان نيست هرچند که انسان مي تواند روي آن تأثيرگزار باشد. آب به اندازه کافي در روي زمين وجود دارد ولي مصرف بي رويه بحران آن را بوجود آورده است . طي گزارش انستيتوي بين المللي مديريت آب که درهفته جهاني انتشاريافت نشان مي دهد که ٩٨ % کمبود آب وابسته به عوامل انساني و ٢% آن به دلائل طبيعي است . [١].
از جمله اين عوامل انساني ناشي از ساختار شبکه توزيع آب مي باشد . چه درحين طراحي و چه در هنگام بهره برداري در زمان بهره برداري عوامل طبيعي و يا غيرطبيعي باعث ايجاد خرابي درشبکه آب شده که نتيجه آن نشت از مسيرها و انشعابات مي باشد که درصد بسياربالائي از تلفات را باعث مي شود که بسته به نوع شبکه و نوع سيتم انتقال و آبرساني مقدارآن متفاوت است . هرچند تا ٥% تلفات به صورت نشت در شبکه توزيع آب اجتناب ناپذيراست اما کاهش همين مقدار نيز نقش مؤثري در صرفه جوئي و مديريت بهره برداري ازآب را دارد.
دراين تحقيق مختصري به وسائل و تجهيزات نشت ياب پرداخته مي شود . سپس به تشريح مناطقي که درشهراصفهان نشت يابي شده و مي شود ، پرداخته و در نهايت به تحليل آماري کلي درمورد ميزان برآورد صرفه جوئي مي پردازد .
کاهش و کنترل آب بدون درآمد بروز خشکسالي در منطقه و علي الخصوص در کشور ما و پديد آمدن مشکل بحران آب خصوصاً در سالهاي اخير، توجه مسئولين امر را به انجام مطالعات و برنامه ريزيهاي لازم جهت کنترل و کاهش آب بدون درآمد در سطح کشور جلب نموده است . علي رغم سپري شدن کمتر از يک دهه از تشکيل شرکتهاي آب و فاضلاب توجه و پرداختن به اين موضوع به عنوان يک ضرورت حياتي براي ادامه فعاليتها و ايجاد خدمات بهتر براي مشترکين بطور گسترده اي در شرف توسعه مي باشد .نتايج مطالعات در پايلوت هاي اوليه در سطح کشور به صورت شرح خدمات و دستورالعملهاي مختلف به عنوان راهکارهاي اجرايي مطرح گرديد، يکي از نتايج حاصله در اين خصوص تهيه شرح خدمات و برنامه اجرايي عمليات کاهش و کنترل آب بدون درآمد در بخش تلفات فيزيکي مي باشد که مي توان آن را به عنوان راهکاري براي شروع اينگونه مطالعات در نظر گرفته وبه کار برد.
هدر رفت آب به دو گروه تقسيم ميشود: هدر رفت ظاهري و هدررفت واقعي . توجه به اين هدر رفتها بسيار حائز اهميت است چون اين آب در نتيجه عمليات شرکتهاي آب و فاضلاب حاصل شده است . و براي اينکه آب به دست مصرف کننده برسد عمليات بسيار از قبيل پمپاژ ، تصفيه و انتقال ، روي آن صورت پذيرفت است . و هزينه بسياري صرف شده است . حال با توجه کنيم آبي که بشکل هدررفت از شبکه خارج ميشود هيچ منفعتي براي شرکتهاي آب و فاضلاب ندارد و افزايش هدر رفت به شرکتهاي مسئول آب ضربه وارد ميآورد.
شرکتهاي آب و فاضلاب با پيگيري و رفع هدررفت هاي واقعي خود خيلي خوب مي توانند از اين خسارت بزرگ جلوگيري نمايند. از جمله عمليات هايي که مي توان با صرف کمترين هزينه از بخش بزرگي از تلفات جلوگيري به عمل آورد، نشت يابي در شبکه ميباشد.
هدر رفت آب بخشي از استاندارد بالانس آب است که توسط انجمن بين المللي آب (IWA) استفاده شده است . در گذشته بخش آب بدون درآمد (UFW) به شکل نادرست براي شرح مقدار آبي که درآمدي ايجاد نمي کرد (آب بحساب نيامده ) استفاده ميشد. تاا اينکه در سال ٢٠٠٠ گروه اجرايي IWA پيشنهاد کرد متخصصين آب از بخاطر سوء تعبيرها و ابهاماتي که به همراه آن ايجادميشد، از آن استفاده ننمايند [٢]
معمولا مقادير بالاي UFW نشان مي دهد که سيستم داري مسئله و مشکل است . اما نمي توان شرح داد که اين مشکل از کجاست . از جمله اين مشکلات مي توان به نشتي، شکستگي يا خطاي کنتور اشاره کرد.
مشکل ديگري در ارتباط با اندازه و سايز سيستم ابي و مقدار توليد آب است . وقتي هدررفت درصدي از ورودي سيستم است ، احجام بزرگ آب ورودي منجر به کاهش درصد هدررفت ميشود. [٣]
همچنين از آنجائيکه واحد اندازه گيري در جوامع مختلف نيز متفاوت است نمي توان قضاوت معني داري در مورد کارايي سيستم ، تنها بر اساس UFW داشت . بر اين اساس در حال حاضر توافق اصلي در نوشته ها و مقالات فني استفاده از اصطلاح آب بدون درآمد است . يعني آبي که بخاطر ثبت نشدن ، اندازه گيري نشدن يا هدر رفت از طريق نشت درآمدي توليد نميکند.
هدررفت آب زيرمجموعه آب بدون درآمد است و شامل هر دوي هدررفت ظاهري و و واقعيميشود. هدررفت آب در بالانس يعني مجموع آب ورودي به سيستم منهاي حجم مصارف مجاز. [٤]
هدر رفت ظاهري به دو دسته ، هدر رفت ظاهري و هدر رفت واقعي تقسيم ميشود. هدر رفت ظاهري شامل ثبت ضعيف داده ها و قرائت ها (بي دقتي ) ،انشعابات غير قانوني ،و هدر رفت واقعي شامل نشت يابي از سيستم توزيع است .
رسيدگي به اين هدر رفتها بسيار مهم است ج .ن هدررفت واقعي در سيستم هاي آب اثر ميگذارد و بايد آب بيشتري را پمپاژ، تصفيه و انتقال داد تا به دست مصرف کننده برسد. در نتيجه درآمدها کاهش پيدا مي کند و اثر منفي روي منابع اب و سيستمهاي درگير با آب دارد.

کاهش هدرفت با تمرکز بر روي سه سطح اساسي امکانپذير است : ثبت صحيح و دقيق داده ها، قرائت صحيح کنتور و نشت يابي و رفع آن [٥].
در اين مقاله فقط به بررسي افت هاي واقعي وابسته به نشت سيستم توزيع و پتانسيل مورد نياز براي بازگرداندن اين هدرفت که توسط پيمايش و نشت يابي سيستم توزيع مشخص شده اند ميپردازد.
هدر رفت ظاهري که به همان اندازه هدر رفت واقعي حائز اهميت است ، بيشتر به به ضعف در ثبت قرائت ها و عدم دقت کنتورها و مصارف غير مجاز وابسته است .
در سال ٢٠٠٧ IWA منتشر کرد که هيچگونه توافقي روي شاخص هاي عملي عملکرد هدررفت ظاهري وجود ندارد بنابراين روش استانداردي براي آناليز و هدفگذاري در اين بخش وجود ندارد[٢].
هدررفت ظاهري که آنرا تحت عنوان هدررفت روي کاغذ نيز ميشناسند، بوسيله مديريت ثبت و نگهداري عمليات هاي عمومي از قبيل اجراي طرح آزمايش کنتورها و برنامه هشدار دهنده قابل شناسايي است .
توجه به اين نکته حائز اهميت است که سيستم هاي درگير با آب ميبايست هدر رفت ظاهري را قبل يا به موازات پياده سازي عمليات بررسي افتهاي واقعي بررسي نمايند. در صورتيکه ابندا وسعت هدر رفت ظاهري سنجيده شود ، خيلي راحتتر ميتوان مقدار کمي هدررفت واقعي را تعيين کرد. [٢]
همچنين ، مجموع درآمد توليد شده از کاهش هدرفت ظاهري ميتواند به برنامه نشت يابي کمک مالي نموده و يا ميتواند صرف تغييرات سيستم شود.
نشت يابي
قدم اول براي انجام عمليات نشت يابي توسط سيستمهاي آب و فاضلاب ، تصميم مديران و مسئولين ارگان به انجام اين کار مي باشد. زيرا اجرا اينگونه متد نيازمند هزينه گذلاري در اين بخش هاست . ابتدا مي بايستي مديريت موقعيت سنجي نمايد که آيا با توجه به هزينه هايي که اجرا و بکارگيري سيستم هاي نشت يابي در شبکه دارد مقرون به صرفه است يا نه ؟ که اين موضوع به راحتي با در نظر گرفتن اندازه و قدمکت شبکه و هزينه بازسازي و ... براحتي قابل تخمين مي باشد. در مرحله بعد تصميم گيري در مورد تعيين نوع تکنولوژي است که براي نشت يابيميبايستي به کار گرفته شود.
با عنايت برآنکه پيش نياز اجراي عمليات نشت يابي موفق درشبکه هاي توزيع آب با عنوان "مديريت نشت " انجام مطالعات مهندسي اوليه ، شامل مراحل زير را طلب مي نمايد که در غير اين صورت انجام هرگونه عملياتي فاقد نتيجه گيري فني و اقتصادي خواهد بود .[٦].
١- مطالعه و بررسي وضع موجود، اسناد، نقشه ها، آمار و اطلاعات و انجام بازديدهاي مختلف ، تجزيه و تحليل هاي لازم در نهايت پيشنهاد محدوده پايلوت .
٢- بررسي حوادث درشبکه و انشعابات ، مکانيزه نمودن ثبت و تحليل نتايج و ارائه راهکارهاي لازم جهت کاهش حوادث .
٣- انتخاب پايلوت مناسب بر اساس وضعيت فشار، قدمت شبکه و حوادث و بهنگام سازي نقشه ها و اسناد.
٤- تجهيزات اندازه گيري درآن .
٥- اجراي عمليات نشت يابي توام با اندازه گيري مقدار نشت ، تعيين مسيرها و اولويت نشت يابي و تعيين نقاط نشت بر اساس اولويت .
٦- بررسي زونهاي فشاري و ارائه پيشنهاد به منظور کاهش محدوده زون و تعديل فشار در شبکه و اعمال مديريت فشار.
٧- نظارت بر عمليات اجراي اصلاح و رفع نشت .
٨- اندازه گيري مجدد و ارزيابي اقتصادي از نتيجه اقدامات و مطالعات انجام شده .
١-١ وسائل و تجهيزات نشت ياب :
نشت يابي پروسه است که طي آن ادارات آب از تکنولوژي براي نشان دادن محلهاي مشکوک به نشت در لوله هاي مدفون و در نقاط کوچک ، استفاده ميکنند. نشت يابي مستلزم استفاده از تکنولوژي براي شنيدن صداي ارتعاش ، والوها، هيدرانت ها، کنتورها و ديگر تجهيزات است که آب حين جريان از درون آنها بوجود ميآورد.
اساس کارتجهيزات نشت ياب براساس انعکاس صداي جريان از عمق زمين مي باشد . بدين شکل که دستگاهي که براي اينکاردرنظرگرفته شده از سه قسمت اصلي شامل ميکروفن ، تجهيزات يا دستگاه آناليزو آشکارساز و گوشي تشکيل شده است .
هنگامي که جريان در لوله وجود دارد دستگاه صداي مشخص و منظمي از جريان را به صورت غيرمحسوس نمايان مي سازد . درجائي که نشت وجود دارد صداي بيرون زدن جريان به طورمحسوس شنيده مي شود و اپراتور براساس تجربه مي تواند محل نشت را معين کند . استفاده از تجهيزات فوق به تجربه و توانائي اپراتور اين کار بستگي مستقيم دارد معمولاً دستگاه با توجه به عمق لوله ، جنس لوله ، قطرلوله و مقدارنشت صداهاي متفاوتي با فرکانسهاي مختلفي ايجاد مي کنند که بسته به تجربه و توانائي اپراتور مي توان محل تقريبي نشت را يافته و بوسيله عمل سونداژ از محل آن مطمئن و درنهايت با حفاري به محل اصلي نشت پي برد و آنرا تعمير کرد .
١-٢ انواع دستگاههاي نشت ياب آب
مجموعه دستگاههائي که براي نشت يابي مورد استفاده قرارمي گيرند ، دريک تقسيم بندي به دو دسته تجهيزات نشت يابي براي انشعابات کوچک و خانگي که اصطلاحاً به آن ليک ليستنينگ (leak listening) گفته مي شود و تجهيزاتي که براي نشت يابي لوله هاي اصلي شبکه توزيع و آبرساني استفاده مي شوند که تحت عنوان کريليتور (Correlator) ناميده مي شوند . که دستگاه مجهزتري نسبت به دستگاه اول بوده و با استفاده از تجهيزات مدرن نظير نوت بوک و کارتهاي صداي کامپيوتري علاوه بر ثبت دقيق صداهاي نشتي مي تواند با توجه به سيستم جغرافيائي محل به آناليز دقيق خطوط انشعاب پرداخته و با دقت بسيار بالائي محل نشت را مشخص کند .
دستگاه هاي Correlator از دقت بالاتري نسبت به Leak listening برخوردار بوده و داراي قيمت بالاتري بوده و احتياج به متخصص مربوط نيز دارند .
با توجه به تکنولوژي امروز و پيشرفت هائي که جهان امروز در طراحي و ساخت دستگاههاي ابزاردقيق داشته دراين زمينه نيز تلاشهاي بسياري صورت گرفته و براين اساس تجهيزات مختلف با کارائي هاي متفاوت تهيه شده که درزير به نمونه اي از نشت ياب هائي که درداخل ايران استفاده شده اشاره مي کنيم .
١-٢-١ تجهيزات الکترو – آکوستيک و نشت يابي آب
دراين تجهيزات نقطه نشتي آب با توجه به شدت نوين ايجادشده بوسيله پروبهاي مختلف و از طريق ميکروفون شناسائي مي گردد . اين دستگاه ها داراي قابليت هاي زير مي باشد .
 صداي واضح و با کيفيت با استفاده از تکنيک
 مشاهده تغييرات سيگنال صوت علاوه برشنيدن آن
نمايش حداقل تراز سيگنال صوت
 محافظت گوش در برابر صداهاي شديد
 تنظيمات مختلف فيلتر
 شناسائي خودکار ميکروفن
١-٢-٢ سيستم هاي Correlator با بکارگيري تکنولوژي DSP براي نشت يابي دقيق آب
 دستگاههاي Correlator درانواع معمولي و PC-Based باقابليتهاي ذيل ارائه مي گردند .
 محاسبه دقيق و سريع محل نشتي با استفاده از تکنيک DSP
 آناليز FFT جهت دستيابي به حداکثردقت نشت يابي
 انتقال امواج راديوئي تا بيش از ٢ کيلومتر
 نشت يابي دقيق درلوله هاي پلاستيکي وغيرفلزي با استفاده از سيستم انتقال و ميکروفونهاي ديجيتالي
 قابليت ذخيره اطلاعات و انتقال آنها به کامپيوتر و ارائه نرم افزاري هاي استاندارد و پيشرفته
 قابليت ارائه سيستم هاي PC-Based جهت آناليزاطلاعات درسايت
١-٢-٣ سيستم هاي نويز لاگرثابت
سيستم هاي نويز لاگردر دونوع معمولي و ايستگاهي ارائه شده اند . اين تجهيزات با دارا بودن حافظه وسيع نياز به خواندن اطلاعات به صورت روزانه را برطرف کرده و قابليت اتصال انواع ميکروفن و سنسورفشاررا دارند . همچنين سيستم هاي ايستگاهي جهت ثبت نويز و شناسائي اوليه نشت آب درخطوط لوله شبکه هاي آب شهري ارائه مي گردد .
هرچند که سيستم هاي معرفي شده دربالا از دقت بالائي برخوردارند ، اما با توجه به اينکه اساس کارهمگي آنها براساس انعکاس صدا مي باشد . صداهاي مزاحم محيطي از قبيل صداي باد ، ماشين آلات و ... باعث خطاي اپراتور در تشخيص محل نشت مي شوند و هرچه محل انجام عمليات داراي صداهاي مزاحم کمتري باشد دقت بيشتر و سرعت تشخيص افزايش مي يابد .
درمطالعات انجام شده براي تست نشتي از يک دستگاه نشت ياب از نوع Leak listening ساخت شرکت wagamet استفاده شده در زير شکل ١ دستگاه مورد استفاده به همراه تجهيزات آن نشان داده شده است .
دستگاه فوق تشکيل يافته از يکدستگاه نمايشگر که فرکانس و ارتعاشات محيط اطراف را به صورت داده هاي ديجيتال نمايش مي دهد و تنظيمات مربوط را مي توان از طريق آن بر روي دستگاه اعمال کرد . از ديگر ملتعلقات دستگاه يک ميکروفن يا سرآهنربائي که بوسيله رابط سيمي به نمايان گر متصل مي شود . از سه پايه درنقاط و محل هاي سخت استفاده مي شود بدين شکل که ميکروفن که داراي سر آهنربايي است بر روي سه پايه متصل شده و در محل مورد آزمايش قرار داده مي شود به دين شکل با دقت بالاتري مي توان محل هاي نشت را يافت .، در زمينهاي سست از ميله قرار داده شده در متعلقات دستگاه استفاده ميشود تا بتوان با فرو کردن يک سر ميله به درون زمين محل آزمايش و اتصال سر ديگرآن به ميکروفون به کنکاش احتمال نشت در محل پرداخت

١-٣ اندازه گيري مقدارآب هدر رفت از نشتي ها :
آب بدون درآمد UFW عبارتست از اختلاف بين آب توليدي خالص ( حجم آب ارسالي به شبکه ) و آب مصرفي مجاز اندازه گيري شده يا اندازه گيري نشده بيان اين اصطلاح گرچه آسان است اما محاسبه مقدارواقعي آن کمي مشکل است .
حجم آب مصارف مجاز - حجم آب ارسالي به شبکه = ميزان آب بدون درآمد
ميزان آب بدون درآمد معمولاً برحسب درصد توليد خالص بيان مي شود و گاهي براي مقايسه ارقام با يکديگر از واحد ليتر به ازاء هر مشترک در ساعت نيز استفاده مي شود .
معمولا در محلي که نشتي وجود دارد بسته به محل نشت که در روي اتصالات خانگي، انشعابات و يا شيرهاي آتش نشاني صداي نشت (که حاصل از ارتعاش لوله در هنگام خروج از محل نشتي است ) شنيده مي شود . شدت و فرکانس اين صدا رابطه مستقيم به