مدیریت فشار شبکه توزیع آب شهر جوانرود با تعیین محل بهینه و تنطیمات شیرهای فشار شکن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

چکیده

وجود فشار بالا در شبکه‌های توزیع آب موجب نشت، هدر رفت آب و متعاقبا افزایش هزینه‌های بهره‌برداری خواهد شد. امروزه شیرهای فشارشکن به منظور ایجاد فشار مناسب در شبکه به کار می‌روند. شبکه توزیع آب شهر جوانرود به دلیل اختلاف ارتفاع زیاد در برخی نقاط دارای فشار بالا است. در این مطالعه با تعریف چهار سناریو و استفاده از الگوریتم‌ جستجوی هماهنگ تک هدفه و دو هدفه موقعیت و تنظیمات شیرهای فشارشکن برای این شبکه تعیین شد. در الگوریتم تک هدفه جستجوی هماهنگ قابلیت اطمینان ترکیبی و در الگوریتم دو هدفه قابلیت اطمینان فشاری و سرعتی به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که الگوریتم تک هدفه 17 درصد و الگوریتم دو هدفه 14 درصد نسبت به وضعیت موجود قابلیت اطمینان شبکه افزایش داشته است. بررسی تغییرات قابلیت اطمینان ترکیبی در 24 ساعت شبانه روز نشان می‌دهد که مقادیر قابلیت اطمینان ترکیبی حاصل از الگوریتم دو هدفه نوسانات بسیار کمی نسبت به الگوریتم تک هدفه داشته است. به عبارتی در طول شبانه‌روز قابلیت اطمینان شبکه تقریبا ثابت بوده است. همچنین در نظر گرفتن محل و تنظیمات شیرهای فشارشکن به عنوان متغیر تصمیم نتایج بهتری نسبت به تغییر قطر لوله ارائه می‌دهد که دلیل آن را می‌توان در اختلاف ارتفاع زیاد شبکه دانست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


دینی، مهدی.، و تابش، مسعود. (1397). ارائه شاخص قابلیت اطمینان جدید برای ارزیابی عملکرد شبکه توزیع آب. مجله آب و فاضلاب. 29(3)، 1-16. https://doi.org/10.22093/wwj.2017.51035.2154
نادرخانی، علی محمد.، جزءقاسمی، علیرضا.، و حسینخانی، علی. (1398). بررسی اثرات زون بندی ومدیریت فشارشبکه در شبکه توزیع آب (مطالعه موردی شهر قیدار). دومین همایش ملی مدیریت مصرف آب با رویکرد کاهش هدر رفت و بازیافت، تهران.https://civilica.com/doc/990471
Chang, D., Lee, H., Yoo, D., & Kim, J. (2019). Quantification of the head-outflow relationship for pressure-driven analysis in water distribution networks. KSCE J. Civ. Eng, 23, 3353–3363. https://doi.org/10.1007/s12205-019-1883-3
Dai, P.D. (2021). Optimal Pressure Management in Water Distribution Systems Using an Accurate Pressure Reducing Valve Model Based Complementarity Constraints. Water, 13, 825. https://doi.org/10.3390/w13060825
Dai, P.D., & Li, P. (2016). Optimal Pressure Regulation in Water Distribution Systems Based on an Extended Model for Pressure Reducing Valves. Water Resour Manage, 30(3), 1239–1254. https://doi.org/10.1007/s11269-016-1223-z
Dini, M. & Tabesh, M. (2018), A new reliability index for evaluating the performance of water distribution network. Journal of Water and Wastewater, 29(3), 1-16. https://dx.doi.org/10.22093/wwj.2017.51035.2154 [In Persian]
Dini, M., & Asadi, A. (2020). Optimal operational scheduling of available partially closed valves for pressure management in water distribution networks. Water Resources Management, 34, 2571-2583. https://link.springer.com/article/10.1007/s11269-020-02579-4
Farley, M., & Trow, S. (2003). Losses in water distribution networks. IWA Publishing, London. 296 pp. https://www.iwapublishing.com/books/9781900222112/losses-water-distribution-networks
Geem, Z. W., Kim, J. H., & Loganathan, G. V. (2001). A New Heuristic Optimization Algorithm: Harmony Search. SIMULATION, 76(2), 60-68. http://dx.doi.org/10.1177/003754970107600201
Geem, Z. W., Kim, J. H., & Loganathan, G. V. (2002). Harmony Search Optimization: Application to Pipe Network Design. International Journal of Modelling and Simulation, 22(2), 125-133. https://doi.org/10.1080/02286203.2002.11442233
Gupta, A. D., & Kulat, K. (2018). Leakage reduction in water distribution system using efficient pressure management techniques. Case study: Nagpur, India. Water Supply, 18(6), 2015-2027. http://dx.doi.org/10.2166/ws.2018.023
Gupta, A. D., Bokde, N., Marathe, D., & Kulat, K. (2017). Optimization techniques for leakage management in urban water distribution networks. Water Supply, 17(6), 1638-1652. http://dx.doi.org/10.2166/ws.2017.064
Karahan, H., Gurarslan, G., & Geem. Z. W. (2013). Parameter estimation of the nonlinear Muskingum flood‐routing model using a hybrid harmony search algorithm. Journal of Hydrologic Engineering, 18(3), 352–360. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000608
Lee, K. S., Geem, Z. W., Lee, S. H., & Bae, K. W. (2005). The harmony search heuristic algorithm for discrete structural optimization. Engineering Optimization, 37(7), 663-684. https://doi.org/10.1080/03052150500211895
Liserra, T., Maglionico, M., Ciriello, V., & Di Federico, V. (2014). Evaluation of Reliability Indicators for WDNs with Demand-Driven and Pressure-Driven Models. Water Resources Management, 28(5), 1201-1217. http://dx.doi.org/10.1007/s11269-014-0522-5
Liu, J., Yu, G., & Savic, D. (2011). Deficient-Network Simulation Considering Pressure-Dependent Demand. ICPTT 2011, 886-900. http://dx.doi.org/10.1061/41202(423)94
Naderkhani, A. M., Jozeghasemi, A. R. & Hossienkhani, A. (2019). Investigation the effects of zoning and network pressure management in water distribution network (Case study: Ghidar city). Proc. 2019, 2ed Nat. Conf. on Water Consumption Management Loss Reduction & Reuse, Tehran https://civilica.com/doc/990471 [In Persian]
Nazif, S., Karamouz, M., Tabesh, M., & Moridi, A. (2010). Pressure management model for urban water distribution networks. Water Resour Manage, (24), 437–458. http://dx.doi.org/10.1007/s11269-009-9454-x
Nicolini, M., & Zovatto, L. (2009). Optimal Location and Control of Pressure Reducing Valves in Water Networks. Journal of Water Resources Planning and Management, 135(3), 178-187. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9496(2009)135:3(178)
Nicolini, M., Giacomello, C., & Deb, K. (2011). Calibration and Optimal Leakage Management for a Real Water Distribution Network. Journal of Water Resources Planning and Management, 137(1), 134-142. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000087
Page, P. R., Abu-Mahfouz, A. M., & Mothetha, M. L. (2017). Pressure Management of Water Distribution Systems via the Remote Real-Time Control of Variable Speed Pumps. Journal of Water Resources Planning and Management, 143(8), 04017045. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000807
Paola, F. D., Giugni, M., & Portolano, D. (2017). Pressure Management through Optimal Location and Setting of Valves in Water Distribution Networks Using a Music-Inspired Approach. Water Resources Management, 31, 1517-1533. https://link.springer.com/article/10.1007/s11269-017-1592-y
Shirzad, A., & Tabesh. M. (2016). New indices for reliability assessment of water distribution networks. Journal of Water Supply, 65(5), 384-395. http://dx.doi.org/10.2166/aqua.2016.091
Wagner, J. M., Shamir, U., & Marks, D. H. (1988). Water Distribution Reliability: Simulation Methods. Journal of Water Resources Planning and Management, 114(3), 276-294. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9496(1988)114:3(276)
WHO. (2001). World Health Organisation. Leakage management and control - a best practice manual. https://apps.who.int/iris/handle/10665/66893