İçme suyu dağıtım sistemlerinde su kayıplarının azaltılması için en uygun basınç kontrol yönetimi stratejisinin geliştırilmesi
Development of the optimal pressure control management strategy for reducing water losses in drinking water distribution systems
Yazar: TALHA İBRAHİM ARDUÇOĞLU
Danışman: PROF. DR. MAHMUT FIRAT
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
İklim değişikliği, kuraklık ve hızla artan dünya nüfusu sebebiyle kişi başına düşen temiz su oranı giderek azalmaktadır. Yeni su kaynaklarının kısıtlı olması sebebiyle şebekelerde oluşan kayıplarının azaltılmasının önemi artmaktadır. Şebekelerde oluşan fiziki kayıpların önemli bir kısmını sızıntılar oluşturmaktadır. Sızıntılar basınç ile doğrudan ilişkili olup birçok kamu kurumu ve araştırmacılar basınç parametresi ile ilgili yönetim çalışmaları yürütmektedir. Basınç yönetimi metotları klasik ve ileri basınç yönetimi olarak sınıflandırılmaktadır. Dünya genelinde yapılan birçok çalışma ile işletme basıncının en aza indirilmesi sağlanmıştır. Bu çalışmada ise basınç yönetimi çalışması sırasında minimize edilecek parametre olarak saatlik basınç farkı seçilmiş ve şebekenin gün içerisindeki basınç dalgalanmasının en aza indirilmesi amaçlanmıştır. EPANET programında hidrolik modeli oluşturulan çalışma şebekelerine ait veriler EPANET-MATLAB Toolkit ile MATLAB ortamına aktarılmıştır. İlk olarak klasik basınç yönetimi ile şebekenin analizi yapılmıştır. Sonraki aşamada ise debiye duyarlı ileri basınç yönetimi için işletme senaryosu oluşturulmaya başlanmıştır. En uygun senaryonun oluşturulması amacıyla MATLAB ortamında genetik algoritma kullanılmıştır. Optimizasyon değişkeni olarak giriş basıncı seçilmiştir. Amaç fonksiyonu olarak şebekenin gün içerisindeki saatlik basınç değişim farklarının toplamı seçilmiştir. Yapılan optimizasyon sonucunda çalışma alanı I'de basınç dalgalanmalarına ait ortalama 18.56 m'den 8.41 m'ye %55 oranında düşürülmüştür. Ayrıca şebekenin ortalama basıncı 48.2 m'den 37.3 m'ye düşürülmüştür. Çalışma alanı II'de ise basınç dalgalanma ortalaması 10.12 m'den 6.42 m'ye %37 oranında düşmüştür. Ortalama işletme basınçları ise 50.12 m'den 48.17 m'ye düşürülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Basınç Yönetimi, Basınç Dalgalanması, Optimizasyon, EPANET-MATLAB

Abstract:
Due to climate change, drought and a rapidly increasing world population, the amount of clean water per capita is gradually decreasing. Due to the limited availability of new water resources, the importance of reducing losses in networks increases. A significant portion of the physical losses occurring in networks are caused by leaks. Leaks are directly related to pressure, and most public institutions and researchers carry out management studies on the pressure parameter. Pressure management methods are classified as classical and advanced pressure management. With many studies conducted around the world, operating pressure has been minimized. In this study, hourly pressure difference was chosen as the parameter to be minimized during the pressure management study and it was aimed to minimize the pressure surge of the network during the day. The data of the working networks, whose hydraulic models were created in the EPANET program, were transferred to the MATLAB environment with the EPANET-MATLAB Toolkit. First, the network was analyzed with classical pressure management. In the next stage, the operating scenario for flow-sensitive forward pressure management began to be created. Genetic algorithm was used in MATLAB environment to create the most suitable scenario. Inlet pressure was chosen as the optimization variable. The sum of the hourly pressure change differences of the network during the day was chosen as the objective function. As a result of the optimization, the average pressure surges in Study Area I were reduced by 55% from 18.56 m to 8.41 m. In addition, the average pressure of the water network was reduced from 48.2 m to 37.3 m. In study area II, the average pressure surge decreased by 37% from 10.12 m to 6.42 m. Average operating pressures were reduced from 50.12 m to 48.17 m.
Keywords: Pressure Management, Pressure Surge, Optimization, EPANET-MATLAB