مدلسازي رويداد آلودگي در سامانه انتقال آب و مديريت آن با استفاده از مدل بهينه سازي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

سيستم‌هاي انتقال و توزيع آب به طور بالقوه نسبت به آلاينده‌هاي ورودي حساس هستند. اين آلاينده‌ها ممكن است به صورت اتفاقي از طريق ترك‌خوردگي لوله‌ها يا نشتي‌هاي معكوس و يا به طور عمدي از طريق اقدامات تروريستي وارد شبكه شوند. پس از ورود، آلاينده‌ها با جريان آب منتقل شده و بسته به مقدار و نوع آنها، مي‌توانند باعث بروز بيماري‌هاي گذرا يا مزمن و يا آلودگي‌هاي زيست‌محيطي جدي شوند. به دليل وسعت شبكه و تعداد زياد اتصالات و تجهيزات مختلف مانند شيرآلات، مخازن، تانك‌ها و پمپ‌ها، ورود آلاينده‌ها به اين سيستم‌ها اغلب اجتناب‌ناپذير است. تشخيص نوع آلاينده، واكنش آن با مواد ضدعفوني‌كننده موجود در شبكه، نرخ تجزيه اين مواد و غلظت آلاينده در آب، از اهميت بالايي برخوردار است. پس از شناسايي اين عوامل، مهم‌ترين كار، توسعه مدلي است كه بتواند پخش آلاينده‌ها در شبكه را شبيه‌سازي كند. در اين رساله، از يك ماژول جديد استفاده شده كه قادر به مدل‌سازي تعاملات ميان چندين آلاينده در شبكه توزيع آب است. همچنين، تعامل بين آلودگي لژيونلا و كلر به عنوان ماده ضدعفوني‌كننده در خط انتقال آب از تصفيه‌خانه باباشيخعلي تا شهر نايين مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور، ابتدا معادلات تجزيه ماده و نرخ زوال آن تعيين شده و سپس با استفاده از نرم‌افزارEPANET ، EPANET_MSX و MATLAB مدل پخش آلودگي در دو فصل تابستان و زمستان شبيه‌سازي شده است. نتايج حاصل از آناليز گره‌ها براساس دبي عبوري و كمبود كلر حاكي از اهميت بالاي دو گره بحراني است. لذا دو گره مذكور به عنوان محل تزريق آلودگي به مدل معرفي شدند. پس از ايجاد آلودگي، استفاده از روش كلرزني براي مقابله با اين مشكل مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بهينه‌سازي كلرزني از الگوريتم ژنتيك استفاده شده است. نتايج نشان داد در شرايط ورود آلودگي از گره 2 و تزريق كلر از 3 ايستگاه، بهينه‌ترين حالت به‌منظور گندزدايي سيستم توزيع آب در هر دو فصل مي‌باشد. برهمين اساس غلظت كلر تزريق شده در فصل تابستان ، از ايستگاه‌هاي 9، 19 و 31 به ترتيب 23/1، 12/1 و 6/0 و در زمستان 98/0، 15/1، و 64/0 ميلي‌گرم بر ليتر حاصل گرديد. همچنين در شرايط ورود آلودگي از گره 15 غلظت كلر تزريق شده در فصل تابستان ، از ايستگاه‌هاي 23، 24 و 33 به ترتيب1، 97/0 و 51/0و در زمستان 87/0، 8/0، و 54/0 ميلي‌گرم بر ليتر بدست‌آمد. يافته‌ها حاكي از آن هستند كه با به كارگيري اين رويكرد، مي‌توان به بهبود قابل توجه سيستم در برابر آلودگي دست يافت. اين روش امكان مي‌دهد تا با استفاده از مقدار كمتري كلر، نتايجي مطلوب‌تر به دست آوريم.

232124

مديريت منابع آب

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان