نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

واسنجی مدل هیدرولیکی با استفاده از اندازه‌گیری‌های کمی و کیفی شبکه توزیع آب آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 گروه مهندسی منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانشگاه شهید بهشتی
3 دانشگاه شهید بهشتی- پردیس شهید عباسپور
4 دانشیار گروه آب و فاضلاب، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
واسنجی مدل‌های شبکه توزیع آب برای پیش‌بینی رفتار آنها در شرایط مختلف هیدرولیکی و کیفی ضروری است. در مقاله حاضر شرح نتایج واسنجی و صحت‎‌سنجی هیدرولیکی مدل کامپیوتری یک شبکه آزمایشگاهی ارائه شده است. واسنجی مدل با استفاده از داده‎‌های فشار و دبی انجام شده است. برای صحت‌سنجی مدل نیز از داده‎‌های هیدرولیکی و کیفی شبکه استفاده شده است. استفاده از اندازه‎‌گیری‎‌های کیفیت آب برای صحت‎‌سنجی هیدرولیکی شبکه، نوآوری پژوهش به حساب می‎‌آید. این پژوهش در سه مرحله دنبال شده است. در مرحله نخست، واسنجی شبکه به کمک داده‎‌های فشار پیزومتریک و دبی خروجی شبکه انجام شده است. متغیر تصمیم در فرآیند بهینه‎‌سازی، ضریب زبری و ضرایب افت موضعی لوله‎‌ها انتخاب شده است. در مرحله دوم، صحت‎‌سنجی شبکه بر اساس داده‌‎های فشار و دبی خروجی شبکه انجام شده است. در مرحله سوم، صحت‎‌سنجی هیدرولیکی شبکه از نظر دبی در لوله‎‌ها با مدلسازی کیفی یک ماده واکنش‌‎ناپذیر (Conservative) صورت گرفته است. نتایج واسنجی مقادیر 0.008 را برای ضریب زبری دارسی ویسباخ لوله‌‎ها و مقادیر 1.2 و 0.89 را برای ضرایب افت موضعی در لوله‎‌های با طول 0.5 و 1 متر نشان می‎‌دهد. نتایج واسنجی مدل بیانگر آن است که بیشینه خطای مدل در واسنجی برابر با 3% است. همچنین بیشینه‌‎ی خطا در صحت‎‌سنجی با استفاده از داده‎‌های فشار برابر با 0.2% و بر اساس دبی خروجی برابر با 5.9% است. نتایج صحت‎سنجی بر اساس مدلسازی کیفی نیز متوسط خطای 5.5 % را نشان می‎‌دهد. اختلاف کم نتایج مدل آزمایشگاهی و مدل شبیه‎‌سازی نشان‎‌دهنده آن است که مدل هیدرولیکی واسنجی شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Dini, M., Abbaspoor, G. & Saghebian, S.A. (2023). Calibration of water distribution networks by considering the uncertainty of nodal pressure. Journal of Water and Wastewater Science and Engineering, 8(3), 13-24. doi: 10.22112/jwwse. 2023.350090.1320.
Dini, M. & Tabesh, M. (2014). A new method for simultaneous calibration of demand pattern and Hazen-Williams coefficients in water distribution systems. Water Resources Management, 28, 2021-2034.
Dini, M. & Tabesh, M., (2017). Water distribution network quality model calibration: a case study–Ahar. Water Science and Technology: Water Supply, 17(3), 759-770.
Kapelan, Z.S., Savic, D.A. & Walters, G.A. (2007). Calibration of water distribution hydraulic models using a Bayesian-type procedure. Journal of Hydraulic Engineering, 133(8), 927-936.
Moasheri, R., Ghazizadeh, M.J. & Tashayoei, M. (2021). Leakage detection in water networks by a calibration method. Flow Measurement and Instrumentation, 80, 101995, https://doi.org/10. 1016/j.flowmeasinst.2021.101995.
Nasirian, A. & Faghfour Maghrebi, M. (2014). Performance Evaluation of Optimization Models for Calibration and Leakage Detection of Water Distribution Network Using Laboratorial Model. Journal of Water and Wastewater, 25(2), 36-47. (In Persian)
Ostfeld, A., Salomons, E., Ormsbee, L., Uber, J.G., Bros, C. M., Kalungi, P., ... & McKillop, R. (2012). Battle of the water calibration networks. Journal of Water Resources Planning and Management, 138(5), 523-532.
Moghaddam, A., Mokhtari, M., Afsharnia, M. & Minaee, R.P. (2020). Simultaneous hydraulic and quality model calibration of a real-world water distribution network. Journal of Water Resources Planning and Management146(6), 06020007, https://doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.000 1209.
Padilla, E.A., Begovich, O. & Pizano-Moreno, A. (2013). Friction Coefficient in Plastic Pipelines. In: Klapp, J., Medina, A., Cros, A., Vargas, C. (eds) Fluid Dynamics in Physics, Engineering and Environmental Applications. Environmental Science and Engineering. Springer, Berlin, Heidelberg.
Price, K.V., Storn, R.M. & Lampinen, J.A. (2005). The differential evolution algorithm. In: Differential evolution: A practical approach to global optimization, 37–134. Berlin, Springer. 
Ramos, H.M., Loureiro, D., Lopes, A., Fernandes, C., Covas, D., Reis, L.F. & Cunha, M. C. (2010). Evaluation of chlorine decay in drinking water systems for different flow conditions: from theory to practice. Water Resources Management, 24(4), 815-834.
Roberson, J.A., Cassidy, J.J. & Chaudhry, M.H. (1998). Hydraulic Engineering. John Wiley & Sons.
Rossman, L.A., Woo, H., Tryby, M., Shang, F., Janke, R. & Haxton, T. (2020). EPANET 2.2 user’s manual, water infrastructure division. Center for Environmental Solutions and Emergency Response.
Shahsavandi, M., Yazdi, J., Jalili Ghazizadeh, M. & Rashidi Mehrabadi, A. (2023). The Use of Graph Theory for Search Space Reduction in Contaminant Source Identification. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice14(2), 04023016, https:// doi.org/10.1061/JPSEA2.PSENG-1402.
Sheefa, D.E. & Barkdoll, B.D., (2023). Spread of salt through municipal water distribution systems. Environment, Development and Sustainability, 25(6), 5539-5559.
Tabesh, M., Jamasb, M. & Moeini, R. (2011). Calibration of water distribution hydraulic models: A comparison between pressure dependent and demand driven analyses. Urban Water Journal, 8(2), 93-102.
The Plastics Pipe Institute (2008) Handbook of Polyethylene Pipe, ISBN: 9780977613106, 542p.
Zandi, R., Yazdi, J. & Shahsavandi, M. (2021). Leakage Detection in Water Distribution Systems by Considering the Uncertainty of Node Demands Using Harmony Search Algorithm. MCEJ, 21(4), 205-217. (In Persian)
Zanfei, A., Menapace, A., Santopietro, S., Righetti M. (2020). Calibration Procedure for Water Distribution Systems: Comparison among Hydraulic Models. Water, 12(5), 1421, https:// doi.org/10.3390/w12051421.

  • تاریخ دریافت 13 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری 05 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 11 دی 1402