سید علی صدرالساداتی؛ محمد رضا جلیلی قاضی زاده
دوره 16، شماره 4 ، دی 1397، ، صفحه 229-248
چکیده
سابقه و هدف:
نشت در شبکه‌های آبرسانی سبب از دست رفتن منابع آب و انرژی زیادی می‌شود. پیش‌بینی میزان نشت و تصمیم‌گیری بهینه در مورد استراتژی‌های کنترل نشت، به درک عمیقی در مورد رابطه نشت-فشار نیاز دارد. لوله‌های پلی‌اتیلن چگالی بالا (HDPE) به صورت گسترده در شبکه‌های توزیع آب در دهه‌های اخیر استفاده می‌شود و رفتار نشت در این نوع لوله‌ها ...
بیشتر
سابقه و هدف:
نشت در شبکه‌های آبرسانی سبب از دست رفتن منابع آب و انرژی زیادی می‌شود. پیش‌بینی میزان نشت و تصمیم‌گیری بهینه در مورد استراتژی‌های کنترل نشت، به درک عمیقی در مورد رابطه نشت-فشار نیاز دارد. لوله‌های پلی‌اتیلن چگالی بالا (HDPE) به صورت گسترده در شبکه‌های توزیع آب در دهه‌های اخیر استفاده می‌شود و رفتار نشت در این نوع لوله‌ها هنوز کاملا مشخص نیست. هدف از انجام این مطالعه شناخت رفتار نشت از شکاف طولی برای لوله‌های پلی‌اتیلن و پارامترهای موثر برای رفتار الاستیک می‌باشد.
مواد و روش ها:
برای نیل به اهداف این پژوهش، مدل نیمه صنعتی آزمایشگاهی ساخته شد. براساس بررسی های اولیه و مطالعات کتابخانه ای، پارامترهای موثر استخراج شده و سپس با در نظر گرفتن پارامترهای قطر و ضخامت لوله، ابعاد ترک و دما، 10 نمونه آزمایشگاهی تهیه شد. سپس نمونه ها توسط پمپ فشار قوی تحت فشار قرار داده شدند و با تنظیم فشار میزان دبی خروجی از ترک طولی و دمای محیط در طول آزمایش برای هر فشار اندازه‌گیری گردید. سپس با استفاده از روش آنالیز ابعادی، نتایج حاصل آزمایشگاهی تحلیل گردید.
نتایج و بحث:
در شکاف‌های طولی لوله‌های پلی‌اتیلن مقدار دبی نشت تابعی از تغییرات مساحت موضع نشت است. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که میزان تغییر در مساحت موثر موضع نشت با فشار در حالت الاستیک رابطه تقریبا خطی دارد. همچنین شیب تغییرات مساحت موثر نسبت تغییرات فشار بستگی به پارامترهایی نظیر ابعاد ترک، قطر و ضخامت لوله و دمای محیط دارد. از میان این پارامترها تاثیر طول ترک و دمای محیط به نسبت دیگر پارامترها برجسته بوده و تاثیر بیشتری بر میزان نشت در ترک طولی داشته است. با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و استفاده از تحلیل ابعادی، رابطه‌ای برای تخمین تغییر مساحت موثر موضع نشت در ترک طولی لوله پلی‌اتیلن ارائه شده است. با استفاده از این رابطه دبی نشت در فشارهای مختلف قابل محاسبه است. در مطالعه حاضر توان نشت برای ترک های طولی لوله پلی‌اتیلن در محدوده 0.44 تا 1.44 محاسبه شده است و با رابطه ارائه شده همخوانی دارد. در صورتی که هر کدام از پارامترهای موثر مانند طول ترک و یا فشار افزایش یابد، در حالت الاستیک توان نشت به 1.5 نزدیک می‌گردد. با توجه به وجود عدم قطعیت در مورد ابعاد ترک ها در شبکه های توزیع آب نمی توان یک عدد را برای توان نشت ارائه کرد اما میانگین توان نشت در آزمایشات صورت گرفته معادل 1 می باشد. همچنین در آزمایش دیگری اثر دما بر میزان نشت به طور مستقل در فشار 5 بار بررسی شد و نشان داد افزایش دما میتواند سبب افزایش نشت در لوله‌های پلی‌اتیلن گردد. همچنین در فشار 40 درجه سانتی‌گراد از حالت الاستیک خارج شده و شیب تغییرات به شدت افزایش می یابد.
نتیجه‌گیری:
براساس نتایج این تحقیق می‌توان گفت برای کنترل نشت در شبکه های توزیع آب شهری که لوله های پلی‌اتیلن به کار رفته است بایستی به کنترل و مدیریت فشار توجه بیشتری نمود. همچنین علاوه بر پارامترهای مرسوم بایستی به دمای محیط توجه کرد. در مناطق گرمسیر برای تخمین میزان نشت لوله‌های پلی‌اتیلن و انتخاب استراتژی مناسب جهت کاهش میزان نشت از رابطه توسعه یافته ارائه شده استفاده کرد.
یاسمن تاج آبادی؛ محمد رضا جلیلی قاضی زاده؛ ایمان مصلحی
دوره 16، شماره 1 ، فروردین 1397، ، صفحه 127-140
چکیده
سابقه و هدف: یکی از چالش‌های شرکت‌های آب و فاضلاب در سرتاسر جهان، هدررفت آب از شبکه‌های آبرسانی به‌صورت شکستگی و نشت است که هزینه‌های بالای اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی را بر این شرکت‌ها تحمیل می‌کنند. هر سال بخش زیادی از بودجه شرکت‌های آب و فاضلاب در بخش تعمیر و بازسازی لوله‌های شبکه ناشی از شکستگی‌ها هزینه می‌شود. ...
بیشتر
سابقه و هدف: یکی از چالش‌های شرکت‌های آب و فاضلاب در سرتاسر جهان، هدررفت آب از شبکه‌های آبرسانی به‌صورت شکستگی و نشت است که هزینه‌های بالای اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی را بر این شرکت‌ها تحمیل می‌کنند. هر سال بخش زیادی از بودجه شرکت‌های آب و فاضلاب در بخش تعمیر و بازسازی لوله‌های شبکه ناشی از شکستگی‌ها هزینه می‌شود. از این رو آگاهی از میزان تواتر شکستگی‌ها به برآورد میزان نشت شبکه و انتخاب استراتژی‌های مناسب برای مدیریت نشت کمک شایانی خواهد کرد. عوامل مختلفی بر شکستگی لوله‌های شبکه آبرسانی تأثیر می‌گذارد که یکی از مهمترین این عوامل، فشار آب است. بنابراین توسعه مدل‌هایی که از عهده پیش‌بینی دقیق تواتر شکستگی لوله‌ها بر حسب عوامل تأثیرگذار برآیند، برای مدیریت بهینه نشت در شبکه‌های آبرسانی ضروری خواهد بود. مواد و روش‌ها: در این تحقیق با استفاده از یک مدل توسعه داده شده و تحلیل داده‌های میدانی فشار و شکستگی در شبکه توزیع آب شهری در ناحیه‌ای از شهر تهران، رابطه فشار و شکستگی برای این ناحیه تعیین شد. ناحیه مورد بررسی دارای 516 کیلومتر خط لوله اصلی از جنس‌های پلی‌اتیلن، چدن داکتیل، فولادی، پی‌وی‌سی و آزبست‌سیمان است که دو جنس پلی‌اتیلن و چدن داکتیل با توجه به کاربرد تقریبا 93 درصدی‌شان در طول شبکه، برای بررسی انتخاب شدند. پس از جمع‌آوری و پایش آمار و اطلاعات مربوط به حوادث و فشارهای ثبت‌شده طی سالیان 1386تا 1395، محاسبه نقطه میانگین ناحیه و محاسبه شاخص‌های فشار در این نقطه و انتساب آن به کل ناحیه رابطه فشار-شکستگی برای هر جنس لوله به صورت مجزا استخراج شد. مدل پیش‌بینی حادثه از دو بخش مستقل از فشار و وابسته به فشار تشکیل شده که در آن فشار از طریق یک مؤلفه توانی به تواتر شکستگی‌ها مرتبط شده است. در این پژوهش از فشار حداکثر ِروزانه در نقطه میانگین ناحیه، به‌عنوان شاخص فشار در رابطه فشار-شکستگی استفاده شد. نتایج و بحث: روابط فشار–شکستگی برای هر یک از دو جنس پلی‌اتیلن و چدن داکتیل به تفکیک ارائه شد که بر حسب شاخص فشار حداکثر روزانه است. در روابط به‌دست‌آمده برای مقایسه، از دو شاخص متوسطِ فشار حداکثرِ روزانه و حداکثرِ فشار حداکثرِ روزانه استفاده شد و نتایج نشان داد که در بخش وابسته به فشار، شاخص متوسطِ فشار حداکثر روزانه نتایج دقیق‌تری در مقایسه با شاخص حداکثرِ فشار حداکثرِ روزانه ارائه داده و دارای ضریب همبستگی بالاتری است. علت نامناسب بودن شاخص حداکثرِ فشارِ حداکثرِ روزانه میتواند به علت ایجاد نوسانات شدید فشاری به طور موقت و زودگذر در یک یا چند روز از سال باشد. به‌طوری‌که ممکن است واقعاً باعث رخداد حادثه نشده ولی در محاسبات دخیل شده است؛ بنابراین، این شاخص، پیش‌بینی صحیحی از حوادث ندارد. همچنین روابط برای دو حالتی که توان ترم فشار برابر با 3 و حالتی که مجهول است به دست آمد که حاکی از آن است که در حالت توان مجهول ضرایب همبستگی بزرگتری حاصل می‌شود به‌طوری‌که برای پلی‌اتیلن توان برابر با 3 و 97/0 ضریب همبستگی و برای چدن داکتیل توان برابر با 7/2 و 99/0= ضریب همبستگی به دست آمد. نتیجه‌گیری: با توجه به روابط به‌دست‌آمده می‌توان نتیجه گرفت که مدل فشار-شکستگی دو بخشی به خوبی توانست تعداد شکستگی لوله‌های اصلی در شبکه‌های آبرسانی را پیش‌بینی کند. نتایج همچنین نشان داد که تغییرات فشار بر میزان حوادث در جنس پلی‌اتیلن تاثیرگذارتر از جنس چدن داکتیل بوده و توان ترم فشار در پلی‌اتیلن بزرگتر از چدن داکتیل است و نیز شاخص متوسطِ فشار حداکثرِ روزانه شاخص دقیق‌تری در پیش‌بینی حوادث است. با اگاهی از این امر می‌توان در برنامه‌های مدیریت فشار و در امور نوسازی و به‌سازی شبکه، گا‌م‌های مهمی برداشت تا به نتایج مطلوب‌تری در راستای کاهش حوادث دست یافت. با مدیریت صحیح فشار و با توجه به جنس لوله به‌کار رفته و اینکه تا چه میزان مستعد حادثه هستند؛ می‌توان از وقوع حوادث و به تبع آن از هدررفت آب و خسارات دیگر جلوگیری کرد.
