Βελτιστοποίηση δικτύων ύδρευσης: Η περίπτωση του δικτύου της Ευαγγελίστριας στη Θεσσαλονίκη
Creators: name: Αντωνίου, Άννα Θεοφάνη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Δίκτυα ύδρευσης
Υδραυλικά απομονωμένες υποζώνες
Διαχείριση της πίεσης
Water supply networks
District metered areas
Pressure management

description: Οι απώλειες νερού αποτελούν βασικό πρόβλημα των δικτύων ύδρευσης παγκοσμίως. Έτσι, επιβάλλεται η ορθολογική διαχείριση του νερού ώστε να περιοριστούν αυτές οι απώλειες οι οποίες συχνά οφείλονται στην αποτυχημένη διαχείριση της πίεσης. Η υδραυλική προσομοίωση ενός δικτύου ύδρευσης βοηθά την εταιρεία ύδρευσης να ελέγχει τη λειτουργία του δικτύου και να δοκιμάζει εναλλακτικά σενάρια για τη βελτίωση της απόδοσης του με αποτέλεσμα να εξοικονομεί νερό και να μειώνει τις δαπάνες της. Η διαίρεση των δικτύων ύδρευσης σε υδραυλικά απομονωμένες υποζώνες (DMAs) σε συνδυασμό με την υδραυλική τους προσομοίωση συμβάλλει στη διαχείριση των απωλειών του νερού. Η περιοχή που μελετήθηκε και απομονώθηκε είναι η ζώνη της Ευαγγελίστριας η οποία αν και αποτελεί τμήμα του υπάρχοντος δικτύου ύδρευσης της Θεσσαλονίκης μπορεί να λειτουργήσει κανονικά και ως ξεχωριστό κομμάτι του δικτύου. Έπειτα, πραγματοποιήθηκε η υδραυλική προσομοίωση της ζώνης στο λογισμικό EPANET αφού συλλέχθηκαν τα απαραίτητα δεδομένα για το σκοπό αυτό. Η προσομοίωση περιλάμβανε τη βασική λειτουργία του δικτύου καθώς και διάφορα σενάρια όπως τη λειτουργία του δικτύου σε διαφορετικές περιόδους, την αλλαγή της καμπύλης ζήτησης, τη λειτουργία του δικτύου με μία βαλβίδα μείωσης πίεσης, τη βλάβη αγωγών του δικτύου και την επισκευή της τελευταίας δεξαμενής του συστήματος. Τέλος, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα για τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που αφορούν στις μέγιστες και ελάχιστες πιέσεις, στην παροχή και στην ταχύτητα του καταθλιπτικού αγωγού καθώς και στις ώρες λειτουργίας της δεύτερης αντλίας του συστήματος. Αποδείχθηκε ότι οι υψηλότερες πιέσεις εμφανίζονται την ώρα ελάχιστης ζήτησης (05:00 π.μ.) στον κόμβο που βρίσκεται χαμηλότερα και οι μικρότερες πιέσεις την ώρα 09:00 π.μ. στον κόμβο που είναι υψηλότερα. Η περίοδος του έτους με τη χαμηλότερη ζήτηση προκαλεί τις μεγαλύτερες πιέσεις στο δίκτυο με μέγιστη 65,45 m. Η χρήση της καμπύλης ζήτησης μιας ημιαστικής περιοχής έναντι της πόλης η οποία έχει για περισσότερες ώρες μεγαλύτερο συντελεστή ωριαίας διακύμανσης προκαλεί μέγιστες τιμές πίεσης 66,08 m, παροχής 541,1 m3/h, ταχύτητας 2,13 m/s του καταθλιπτικού αγωγού και 18,5 ώρες λειτουργίας της δεύτερης αντλίας. Η χρήση μίας βαλβίδας μείωσης πίεσης έναντι δύο προκαλεί πτώση των πιέσεων σε όλη την έκταση του δικτύου διανομής με μέγιστη πίεση 63,89 m. Η βλάβη ενός αγωγού του ακτινωτού δικτύου εμφανίζει ελάχιστη πίεση 0 m καθώς στερεί το νερό από τους κατάντη κόμβους. Η βλάβη ενός αγωγού του βρογχωτού δικτύου δεν προκαλεί σημαντικές αλλαγές στο δίκτυο διανομής ωστόσο, η βλάβη κάποιου βασικού αγωγού του δικτύου προκαλεί ξαφνική πτώση της πίεσης σε εκτεταμένες περιοχές του δικτύου διανομής με ελάχιστη 28,11 m και μέγιστη 63,12 m. Τέλος, σε περίπτωση συντήρησης ενός εκ των δύο όμοιων θαλάμων της τελευταίας δεξαμενής επηρεάζεται ελάχιστα η λειτουργία του δικτύου διανομής. Εν κατακλείδι, η διαχείριση του νερού μιας υδραυλικά απομονωμένης περιοχής παρέχει άμεσα αποτελέσματα για τα υδραυλικά χαρακτηριστικά του δικτύου τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βέλτιστη απόδοσή του.
description: Water losses constitute a fundamental problem of water supply networks worldwide. Therefore, the rational use of water is imperative to restrict the losses mentioned above, which are frequently attributed to failed pressure management. For the company, the hydraulic simulation of a water supply network can facilitate control of the network function as well as testing for alternative scenarios, in order to enhance network performance, thus ensuring both water saving and cost reduction. The partitioning of water supply networks into district metered areas (DMAs), in conjunction with their hydraulic simulation, contributes to the management of water losses. The region that was studied and isolated is the zone of Evagelistria, which can function properly and as an independent part of the network, although forming part of the current water supply network of Thessaloniki. A hydraulic simulation was then conducted using EPANET software, after collecting all the required data for this purpose. The simulation included the main function of the network, in addition to a variety of scenarios, in particular the function of the network during different periods of time, the shift in the demand curve, the function of the network by means of a pressure reducing valve, the pipeline failure and end tank maintenance. In closing, basic conclusions are drawn regarding the simulation results concerning the highest and lowest pressures, the water supply and velocity of the discharge pipe, as well as the functioning hours of the second pump of the system. It has been established that the highest pressure is demonstrated in the lowest node during the minimum demand hours (05:00 a.m.) and the lowest pressure at 09:00 a.m. in the highest node. The period of the year with the lowest demand generates the highest pressure in the network with a maximum of 65,45m. The use of a demand curve of a semi-urban region over an urban one, which has a greater hourly fluctuation factor for a longer period of time, causes peak pressure values of 66,08m, distribution of 542,1 m3/h, velocity of 2,13 m/s of the discharge pipe and 18,5 hours of function for the second pump. Using one pressure reducing valve, instead of two, leads to pressure drop across the supply network with highest pressure of 63,89 m. The pipe failure in the radial network demonstrates minimum pressure of 0 m, as it deprives the water of the downstream nodes. The pipe failure in the bronchial network causes insignificant changes to the supply network. However, the supply network main pipeline failure can result in rapid pressure drop to extensive areas across the supply network, with a minimum of 28,11 m and a maximum of 63,12. Finally, in the event of maintenance of one of the two similar end tank chambers, the function of the supply network is slightly affected. In conclusion, the water management of a district metered area provides immediately results for the hydraulic characteristics of the network which can be used for its optimal efficiency.