مدیریت هوشمند فشار در شبکه‌های آبرسانی برای کاهش نوسانات زمانی و مکانی فشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی.

2 دانشیار دانشکده عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی.

3 دانشکده عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی

4 مدیر بهره‌برداری، شرکت فرازیست آب خاوران.

چکیده

شبکه‌های آبرسانی از جمله زیرساخت‌های حیاتی است که بهره‌برداری از آن‌ها همواره با چالش‌های متعددی همراه می‌باشد. در این شبکه‌ها، رخداد مشکلاتی مانند شکستگی لوله‌ها، بروز نشت و توزیع غیر یکنواخت فشار جزء معضلات محتمل تلقی می‌گردد. در مطالعه حاضر، ارائه برنامه‌ای مبتنی بر زمان جهت بهره‌برداری بهینه از تجهیزات کنترل فشار در شبکه آبرسانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، دو سناریو بهره‌برداری تعریف شده که در سناریو اول، استفاده از شیرهای فشارشکن به صورت مجزا (سناریو مجزا) و در سناریو دوم نیز بهره‌برداری همزمان از شیرهای فشارشکن و پمپ دور متغیر (سناریو ترکیبی) مورد مطالعه قرار گرفته است. برنامه بهره‌برداری بهینه با هدف دستیابی به مزایای مدیریت فشار بر پایه تأمین کمینه نوسانات زمانی و مکانی فشار گره‌ای و با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان ابزار بهینه‌سازی تدوین شده است. در مرحله پایانی نیز، روش پیشنهادی مبتنی بر سناریوهای دوگانه، در بستر یک شبکه تئوریک و همچنین یک شبکه واقعی مورد صحت‌سنجی قرار گرفت و سناریو بهینه مدیریت فشار بر اساس محاسبه شاخص‌های ارزیابی هیدرولیک شبکه تعیین شد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که کارایی همزمان شیرهای فشارشکن با پمپ دور متغیر (سناریو ترکیبی) در قیاس با سناریو مجزا، از اثربخشی بیشتری در زمینه کاهش نوسانات فشار گره‌ای و همچنین افزایش درصد پوشش گره‌های با فشار مطلوب همراه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Smart Pressure Management to Reduce the Spatial and Temporal Pressure Variations in Water Distribution Networks

نویسندگان [English]

  • Niuosha Hedaiaty Marzouny 1
  • Mohammadreza Jalili Ghazizadeh 2
  • Iman Moslehi 3
  • Mahdi Komeily 4
1 Faculty of Water and Environmental Civil Engineering, Shahid Beheshti University.
2 Associate Professor, Faculty of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University
3 Faculty of Civil Engineering, Water and Environment, Shahid Beheshti University
4 Operating Manager, FaraZistAb Khavaran Company.
چکیده [English]

Water supply networks are considered as critical infrastructures in urban systems, the use of which has always been associated with many challenges. In these networks, the problems such as pipe breaks, water leakages and, non-uniform distribution of nodal pressures are considered as frequent challenges. In this study, a time-based scheduling approach for the use of pressure control equipment in the water network has been presented. In this regard, two operational scenarios consisting of simultaneous use of individual pressure reducing valves in the first scenario (individual scenario) and the hybrid use of pressure reducing valves with a variable speed pump in the second scenario (hybrid scenario) have been investigated. In this case, Operational programs have been developed with the aim of achieving the benefits of pressure management based on providing minimum temporal and spatial pressure variations, using a genetic algorithm as an optimization tool. Finally, the proposed strategies based on dual scenarios were validated in the context of a theoretical network as well as a real network. The optimal scenario was determined by calculating the hydraulic evaluation indicators of the network. The results show that the simultaneous use of pressure reducing valves with a variable speed pump (hybrid scenario), has been more effective in reducing pressure variations and increasing desired pressure coverage, in comparison with the individual scenario.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water distribution networks
  • Pressure management
  • Pressure reducing valves
  • variable speed pump
  • genetic algorithm