آنالیز حساسیت عوامل هیدرولیکی موثر بر مکش ناگهانی آلودگی در شرایط گذرا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد مهندسی رودخانه دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور، دزفول، ایران

2 استادیار گروه عمران دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور دزفول، ایران

چکیده

کیفیت آب حین عبور از خطوط انتقال، بر اثر فرآیندهای پیچیده فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی دستخوش تغییرات مهمی می‌شود. یکی از این فرآیندها که در سال‌های اخیر توجه محققین را به خود جلب کرده است، مکش ناگهانی آلودگی بر اثر جریان گذرا می‌باشد. موج فشار منفی ضربه قوچ در لحظاتی که به نقاط آسیب سازه‌ای همچون نشت برسد، منجر به مکش ناگهانی آلودگی(Contaminant  intrusion  ) از فضای اطراف نشت به جریان درون لوله می‌شود که می‌تواند سلامت جامعه را بخطر بیاندازد. هدف این پژوهش تعیین نحوه اثرگذاری عوامل هیدرولیکی بر ماندگاری فشار ً حجم مکش آلودگی در یک سیستم مخزن-لوله-شیر با نشت می‌باشد. در این پژوهش منفی و بزرگی فشار منفی و متعاقبا برای مدل‌سازی جریان گذرا از روش اولری مشخصه‌ها استفاده شد. کل حجم آلودگی ورودی VCPt از محل نشت که برگرفته از حل لاگرانژی معادله انتقال آلودگی‌ست، به عنوان مالک مقایسه برای حالت‌های گوناگون اتخاذ شده است. حجم ورود آلودگی در قالب مثال‌های عددی مختلفی بررسی گردید. نتایج در قالب گراف‌هایی که بیانگر اثر هر عامل در حجم ورود آلودگی می‌باشد، ارائه گردید. نتایج حاکی از آن است که حجم مکش آلودگی بیشترین حساسیت را به بزرگی فشار منفی در محل نشت دارد. در مدل ارائه شده فشار مخزن، سرعت سیال درون لوله، سرعت موج فشاری، قطر لوله، قطر نشت و مکان نشت به ترتیب اولویت عوامل هیدرولیکی تاثیرگذار در مکش ناگهانی آلودگی هستند. بررسی اندرکنش این عوامل در حجم مکش آلودگی به عنوان موضوعی برای پژوهش‌های آتی قابل طرح است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Sensitivity Analysis of Hydraulic Parameters on Contaminant Intrusion in Transient Conditions

نویسندگان [English]

  • Milad Payesteh 1
  • alireza keramat 2
1 Msc graduated in Civil Engineering, Jundi-Shapur University of Technology, Dezful, Iran
2 Faculty of Civil Engineering, Jondi Shapur University of Technology, Dezful, Iran
چکیده [English]

Water quality degrades due to the complex physical, chemical and biological processes passing through the transmission lines. One of these widely attracted processes is contaminant intrusion due to a transient event. When the negative pressure wave of water hammer reaches a structural deteriorations such as a leakage, it can suddenly sucks pollution from the surrounding area of leakage to the main pipe flow which can in turn endanger public health. The purpose of this study is to determine the effect of hydraulic parameters on the duration of negative pressure and the magnitude of the negative pressure and subsequently the volume of contaminant intrusion, in the case of a simple reservoir-pipe[1]valve system with a leakage. In this study, the Eulerian approach using method of characteristics was used to model the transient flow. The total volume of contaminant parcel (VCPt) passing through the leakage to the main pipe flow is obtained from the Lagrangian solution of the advection equation. The results indicate that the volume of intrusion is dominated by the magnitude and duration of negative pressure at the leak. The intruded parcel is considered as a decisive criterion to compare various transient scenarios. Reservoir pressure head, fluid velocity inside the pipe, wave speed, pipe diameter, leak diameter and leakage location are respectively the most effective pipe and flow parameters on contaminant intrusion which their specific significance is investigated in this research. Investigation of the interaction of these factors in the volume of contaminant intrusion can be considered as a subject for future research.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drinking water quality
  • Water hammer
  • Contaminant intrusion
  • Pipeline
  • Sensitivity Analysis

مراجع

[1] Grayman, W. M., Rossman, L. A., & Geldreich, E.  E. (1999). Water quality. Water distribution systems handbook.
[2]  Borchardt, M., Spencer, S., Kieke, B., Lambertini, E., & Loge, F. (2009). Do water distribution systems contribute to acute gastrointestinal illness incidence. In Proc. AWWA 2009 Water Quality Technology Conference, Seattle, Wash.
[3]    Besner, M. C., Prévost, M., & Regli, S. (2011). Assessing the public health risk of microbial intrusion events in distribution systems: conceptual model, available data, and challenges. Water research, 45(3), 961-979.
[4]    Fernandes, C., & Karney, B. (2004). Modelling the advection equation under water hammer conditions. Urban Water Journal, 1(2), 97-112.
[5]    Fox, S., Shepherd, W., Collins, R., & Boxall, J. (2014). Experimental proof of contaminant ingress into a leaking pipe during a transient event. Procedia Engineering, 70, 668-677.
[6]    Fox, S., Shepherd, W., Collins, R., & Boxall, J. (2016). Experimental quantification of contaminant ingress into a buried leaking pipe during transient events. Journal of Hydraulic Engineering, 142(1), 04015036.
[7]    Mansour‐Rezaei, S.,  &     Naser, G. 2013). Contaminant intrusion in water distribution systems: An ingress model. Journal‐American Water Works Association, 105(1), E29-E39.
[8]    Jones, S., Shepherd, W., Collins, R., & Boxall, J. (2014). Experimental quantification of intrusion due to transients in distribution systems. Procedia Engineering, 89, 1306-1313.
[9]    Fontanazza, C. M., Notaro, V., Puleo, V., Nicolosi, P., & Freni, G. (2015). Contaminant intrusion through leaks in water distribution system: experimental analysis. Procedia Eng, 119, 426-433.
[10] Covas, D., Stoianov, I., Mano, J. F., Ramos, H., Graham, N., & Maksimovic, C. (2005). The dynamic effect of pipe-wall viscoelasticity in hydraulic transients. Part II—Model development, calibration and verification. Journal of Hydraulic Research, 43(1), 56-70.
[11] Chaudhry, M. H. (2014). Applied hydraulic transients.
[12] Joukowski, N. E. (1898). Memoirs of the imperial academy society of St. Petersburg. Proceedings of the American Water Works Association, 24, 341-424.
[13] Mansour Rezaei Fumani, S. (2013). Contaminant intrusion in water distribution systems: Advanced modelling approaches (Doctoral dissertation, University of British Columbia).
[14] Rossman, L. A., & Boulos, P. F. (1996). Numerical methods for modeling water quality in distribution systems: A comparison. Journal of Water Resources planning and management, 122(2), 137-146.
[15] Basha, H. A., & Malaeb, L. N. (2007). Eulerian– Lagrangian method for constituent transport in water distribution networks. Journal of Hydraulic Engineering, 133(10), 1155-1166.
[16] Covas, D. I. C. (2003). Inverse transient analysis for leak detection and calibration of water pipe systems-modelling special dynamic effects (Doctoral dissertation, University of London).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 51، شماره 5
آذر و دی 1398
صفحه 907-924

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار