İçme suyu dağıtım şebekelerinde ileri basınç yönetimi ile su kayıplarının azaltılmasına yönelik modelleme çalışması: Antalya-Kaleiçi bölgesi uygulaması
Oriented modelling for reducing water losses in drinking water distribution networks by advanced pressure management: Antalya-Kaleiçi case study
Yazar: MUSTAFA S. M. BOLBOL
Danışman: PROF. DR. HABİB MUHAMMETOĞLU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Her ülkedeki içme suyu idareleri, hizmetlerinin gelirini ve kapasitesini artırmak için içme suyu dağıtım şebekelerindeki su kayıplarını en aza indirmeye çalışmaktadır. Basınca bağlı bir akış olan sızıntı, içme suyu dağıtım şebekelerinde önemli bir su kaybı türüdür. Bu nedenle, basınç yönetimi (BY), su kayıplarını azaltmada kullanılan ana yöntemlerden biridir. Klasik BY, su basıncını her zaman sabit bir seviyeye düşürmeyi amaçlamaktadır ve istisnai su taleplerinin etkilerini göz ardı etmektedir; örneğin yangın ihtiyacı. Diğer yandan, ileri BY, içme suyu dağıtım şebekesinde kritik noktalardaki (KN) basıncı her zaman izin verilen en düşük seviyede tutmayı ve olağanüstü su taleplerini karşılamayı amaçlamaktadır. Buna istinaden, ileri BY, sızıntıyı klasik BY'den daha fazla azaltır. Hidrolik modelleme, su kayıplarını azaltmak için BY uygulanmasında temel bir araçtır. Bu tez çalışmasında, Kaleiçi içme suyu dağıtım şebekesinin hidrolik modellemesi, Hazen-Williams denklemi kullanılarak EPANET 2.0 yazılımı ile yapılmıştır. Her boru boyunca eşit olarak dağılmış bir sızıntı varsayılarak, toplam sızıntı, her bir düğüm noktasına bağlı boruların yarı uzunlukları tarafından belirlenen sızıntı katsayıları ile tanımlanmış ve modeldeki tüm düğüm noktalarına dağıtılmıştır. Bu yöntemle, sızıntı miktarı mekânsal ve zamansal olarak tahmin edilmiştir. Pürüzlülük katsayısı ve basınç katsayısı gibi bazı parametrelerin model sonuçları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Boru pürüzlülük katsayısı tüm borular için tek bir değer için (57,6) kalibre edilmiş ve doğrulanmıştır. Doğrulanan pürüzlülük değerine istinaden, ileri BY ile elde edilen sızıntı azalmasının, yaz ve kış aylarında iki simülasyon dönemi boyunca sırasıyla 6,82 m3/s ve 5,79 m3/s olacağı tahmin edilmiştir. Son olarak, ileri BY ile sızıntı azalmasına ilişkin iki senaryo incelenmiştir. İlk senaryoda gelecekteki sızıntı olmayan akış değişimi ±%25 oranında varsayılırken, diğer senaryoda sızıntının su kayıpları ekonomik seviyesine (SKES) düşürüldüğü varsayılmaktadır. Mekânsal ve zamansal sızıntı tahminleri elde edilerek her senaryonun KN'deki basınç tahminleri üzerindeki etkisi gösterilmiştir. Hidrolik modellemenin, sızıntının mekânsal ve zamansal tahmini için önemli bir araç olduğu bulunmuştur.

Abstract:
The water utilities in each country strive to minimize water losses in their water distribution networks (WDNs) to increase the revenue and the capacity of their services. Leakage, which is a flow driven by pressure, is an important type of water losses in WDNs. Hence, pressure management (PM) is one of the principal techniques used for leakage reduction. The classical PM aims at reducing water pressure to a fixed level all the time and ignores the impacts of exceptional water demands, e.g. fire demands. The advanced PM aims at keeping the pressure at the critical points (CPs) in the WDN at the minimum allowable levels all the time besides satisfying the extraordinary water demands as well. Therefore, the advanced PM reduces leakage more than classical PM. Hydraulic modeling is a fundamental tool in applying PM for leakage reduction. In this thesis study, hydraulic modeling of Kaleiçi WDN has been carried out by EPANET 2.0 software using Hazen-Williams equation. Volume of leakage was determined by the standard water balance. Assuming a uniformly distributed leakage along each pipe, the total leakage has been distributed to all junctions in the model by defining the leakage coefficients, which are determined by the half-length of the pipes connected to each junction. Consequently, the leakage has been predicted spatially and temporally. The impact of several parameters such as roughness coefficient and leakage exponent on the precision of modeling has been investigated. The pipe roughness coefficients have been calibrated and verified for a value of 57.6. Depending on the verified roughness value, the leakage reduction by an advanced PM technique has been predicted over two simulation periods in summer and winter to be 6.82 m3/h and 5.79 m3/h, respectively. Finally, two scenarios related to leakage reduction by advanced PM have been examined. The first scenario assumes a future change of non-leakage flow by ±%25, while the other scenario assumes that leakage is reduced to the economic leakage level (ELL). The spatial and temporal leakage predictions and the impact of each scenario on the predicted pressure at the CP have been shown in the results. It has been found that hydraulic modeling is an essential tool for spatial and temporal prediction of leakage.