بررسی نشت در شبکه های آبرسانی و جلوگیری از آن

5475

کنترل نشت عبارت است از اتخاذ تدابیر مدیریتی به همراه استفاده از تجهیزات کنترلی به منظور به حداقل رساندن هدر رفت آب یا به عبارتی نشت در شبکه های آبرسانی. در این نوشتار به روش های کاهش نشت آب از تاسیسات آبرسانی می پردازیم، با ما همراه باشید.

مقدمه

منابع آب شیرین در سطح زمین به طور یکنواخت توزیع نشده اند. درحال حاضر، ۹ کشور کانادا، چین، کلمبیا، پرو، برزیل، روسیه، ایالات متحده ی آمریکا، اندونزی و هند، ۶۰٪ کل منابع آب شیرین را به خود اختصاص می دهند. در مقابل، حدود ۸۰ کشور نیز با کمبود آب مواجه اند که برخی از آنها مانند کویت، بحرین، مالت، امارات متحده ی عربی، سنگاپور، اردن و لیبی تقریباً به هیچ منبع آب شیرین قابل توجهی دسترسی ندارند. سابقاً تصور می شد منابع آب نامحدودند، اما امروزه حتی کشورهای پیشرفته، محدودیت منابع آبی را درک نموده اند. اگرچه نقش کلیدی آب در فرآیند توسعه اقتصادی اجتماعی ایران بر کسی پوشیده نیست، ولی عمده اقدامات صورت گرفته در جهت پاسخگویی به نیازهای آبی کشور از طریق مدیریت تولید و تأمین آب بوده و کمتر به وجه دیگر این موازنه که مدیریت توزیع و مصرف صحیح آب می باشد، توجه گردیده است. در صورتی که برنامه های مدیریت جامع توزیع مصرف، نقش اساسی خود را به عنوان یک راه حل موازی و گاه جایگزین برای پاسخگویی به نیازهای آبی نشان داده اند. به منظور مقابله با چالش های ناشی از محدودیت منابع آب در مسیر توسعه اقتصادی و اجتماعی، مدیریت ترکیبی تولید و مصرف در جهان طرح گردیده و توسعه یافته است.

حفاظت جامع آب را می توان به دو طبقه عمومی تقسیم نمود :

۱ . مدیریت بهره برداری و توزیع آب (در محدوده سیستم آبرسانی، شبکه توزیع و خطوط انتقال).

۲ . مدیریت مصرف آب (در محدوده مشترکین و مصرف کنندگان). در جهان بین ۵ تا ۵۰ درصد حجم آب توزیعی توسط شرکت های متولی آب شهری به تلفات نشت از شبکه ها اختصاص دارد. این مقدار در ایران حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد می باشد. از طرفی شبکه های آبرسانی در اثر عواملی نظیر فشار آب، قدمت لوله ها، کیفیت آب و خاکریز جناحین لوله (فشارهای وارده)، کیفیت اجرا و کیفیت لوله ها و متعلقات، ضربه و بارهای جانبی نظیر ترافیک، می تواند تحت تاثیر شکست قرار گرفته و موجب تلفات نشت از شبکه شود.

راهکارهای کاهش نشت در شبکه های آبرسانی

یکی از راهکارهای کاهش نشت در شبکه های آبرسانی ، مدیریت فشار در گره های شبکه است که از طریق نصب مخازن و شیرآلات (شیرهای قطع و وصل جریان جهت کاهش فشار) صورت می گیرد. به تازگی از شیرهای فشارشکن نیز به منظور مدیریت فشار در شبکه های آب استفاده می گردد. مقدار آب به حساب نیامده غالباً بعنوان معیاری برای شناخت کارآمدی سیستم های آبرسانی شناخته می شود. سیستم های آبرسانی کارآمد در کشورهای در حال توسعه حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد می باشند. حداقل فشار ممکن در گره ها باعث بیشترین کاهش نشت و حفظ سرویس دهی مطلوب شبکه می شود.

تاریخ آبرسانی از زمانی آغاز شد که بشر، زندگی در شهرها را انتخاب نمود. چینی ها، هندیان، بابلی ها و مصریان، نخستین ملت هایی بودند که در زمینه آبرسانی آثاری از خود به جای گذاشتند. در ایران نیز آبرسانی شهرها نخستین بار در سال ۱۳۰۱ مورد بررسی قرار گرفته و قسمتی از شهرهای آبادان، مشهد و بیرجند نیز لوله کشی شد. با گذشت زمان، به دلایل مختلفی همچون رشد شهرنشینی، افزایش هزینه های تأمین آب و افزایش بیش از حد جمعیت و از طرفی، محدودیت منابع آب، استفاده بهینه از منابع موجود مورد توجه قرار گرفت. نشت، یکی از عوامل اصلی هدر رفت آب در شبکه های توزیع آب است. به طور کلی عامل اصلی انتقال آب در شبکه ها، اختلاف هد فشاری بین دو نقطه است. اما فشار بیشتر از حد استاندارد در نقاط مختلف شبکه باعث نشت آب می شود. بسیاری از شبکه های توزیع آب در معرض بحران کمبود منابع آبی، محدودیت های اقتصادی جهت بهره برداری بهینه و کهنگی و فرسودگی اجزای خود قرار داشته و فرسودگی آنها باعث ایجاد شکست مکانیکی و هیدرولیکی در اجزای شبکه و در نتیجه افزایش نشت می شود. لذا، مدیریت مصرف در شبکه های توزیع آب شهری، از مهمترین راهکارهای مبارزه با تلفات آب و کاهش هدر رفت این سرمایه ملی است. انتخاب صحیح محل احداث مخازن ذخیره، اجرای طرح ناحیه بندی فشار، کنترل پمپاژ، کنترل سطح آب در مخازن دخیره، احداث حوضچه های تعدیل فشار و استفاده از شیرهای کنترل جریان و فشار، از جمله ابزارهای مناسب جهت مدیریت فشار در شبکه های توزیع آب است. در این راستا، کنترل نشت و مدیریت فشار، از جمله روش های مؤثر در مدیریت تقاضای آب است. این کار، علاوه بر صرفه جویی در منابع تأمین آب، هزینه های مربوطه را نیز کاهش می دهد. علاوه بر مدیریت فشار، از روش های کنترل فعال و غیرفعال نیز می توان در جهت کاهش نشت در شبکه های آبرسانی استفاده نمود. در روش های کنترل فعال، محل نشت شناسایی و نسبت به ترمیم آن اقدام می شود. در حالی که در روش های کنترل غیرفعال، شکستگی های ایجاد شده در شبکه ترمیم می شود. درنهایت، اصلاح و تعویض لوله های فرسوده جهت پیشگیری از شکستگی های احتمالی، از دیگر روش های کاهش نشت و بهره برداری بهینه از شبکه های توزیع آب است. در شکل ۱ نمونه ای از نشت در شبکه های آبرسانی نشان داده شده است.

نشت در شبکه های آبرسانی

شکل ۱ . نشت در شبکه های آبرسانی

شبکه توزیع آب شهری و اجزای آن

شبکه توزیع آب شهری به مجموعه ای از تاسیسات و امکاناتی که موجب رسیدن آب از یک منبع به دست مصرف کننده می شود، اطلاق می شود. شبکه توزیع آب شهری از چهار بخش اصلی تشکیل شده است که شامل پمپ ها، مخازن ذخیره آب، لوله ها و شیرآلات می شود.

الف) پمپ ها : به طور کلی فشار لازم برای برقراری جریان آب در لوله ها، یا به وسیله منابع تغذیه مرتفع و یا توسط پمپ ها تامین می شود. معمولا منابع بلند ایجاد کننده فشار، کار ذخیره و جبران نوسانات ساعتی مصرف آب در شهر را نیز انجام می دهند، بنابراین وجود آن ها در شبکه الزامی است ولی در هر حال برای رساندن آب به منبع بلند و یا استفاده از چاه های آب نیازمند استفاده از پمپ ها می باشیم.

ب) مخازن ذخیره آب : برای تنظیم مقدار آب ورودی به شبکه توزیع، با مقدار آب تولید شده باید از مخازن ذخیره آب استفاده کرد. این مخازن در زمان پر آبی یا کمی مصرف، آب را در خود ذخیره نموده و در زمان کم آبی و یا مصرف زیاد آب را در اختیار مصرف کننده قرار می دهند.

ج) لوله ها : لوله ها قسمت اصلی پیکره شبکه توزیع آب شهری را تشکیل می دهند و وظیفه اصلی آن ها توزیع آب در سطح شهر می باشد. لوله ها بسته به نیاز شبکه در قطرهای مختلف و برای تحمل فشارهای متفاوت به کار می روند. لوله ها به دلیل فراوانی زیاد و مدفون بودن در داخل خاک بیشتر از بقیه اجزای شبکه دچار حادثه می شوند.

د ) شیرآلات : دستگاه هایی هستند که برای قطع و وصل جریان، تنظیم و برداشت آب و یا تخلیه هوا در شبکه به کار برده می شوند. شیرهای شبکه آبرسانی شهری در حوضچه های خاصی قرار داده می شوند تا امکان دسترسی به آن ها آسان باشد.

نشت در شبکه های آبرسانی شهری

در طراحی شبکه های توزیع آب شهری یک کمیت با عنوان آب به حساب نیامده در محاسبات، دخیل است که عبارت است از مقدار آبی که قبل از رسیدن به دست مصرف کننده (مشترک)، از سیستم خارج می شود و یا به عبارت دیگر مقدار آبی که شرکت آب و فاضلاب در قبال آن هیچ پولی دریافت نمی کند. آب به حساب نیامده خود از دو مولفه تلفات فیزیکی و غیرفیزیکی تشکیل شده است. در این نوشتار منظور از نشت همان تلفات فیزیکی آب و یا خروج آب از شکاف ها، ترک ها، ترکیدگی ها و یا نشت از اتصالات است.

کنترل نشت در شبکه های آبرسانی شهری

کنترل نشت عبارت است از اتخاذ تدابیری مدیریتی به همراه استفاده از تجهیزات کنترلی به منظور به حداقل رساندن هدر رفت آب از شبکه. در این روش نشت در سیستم وجود دارد ولی تحت کنترل مدیر شبکه قرار می گیرد. به طور کلی می توان کنترل نشت را به دو زیر مجموعه، مدیریت در فشار شبکه و مدیریت در عملیات اجرایی شبکه، تفکیک نمود. در این قسمت سعی می شود با توجه به کمبود مطالعات (در مورد کنترل نشت) در کشورمان با ارائه فعالیت های انجام شده در سطح بین المللی به توضیح فواید این عمل مدیریتی و کم هزینه پرداخته شود. در شکل ۲ نمونه ای از نشت در شبکه های آبرسانی نشان داده شده است.

نشت در شبکه های آبرسانی

شکل ۲ . نمونه ای از نشت در شبکه های آبرسانی

مدیریت در فشار شبکه جهت جلوگیری از نشت در شبکه های آبرسانی شهری

در مورد فشار در شبکه، نشت با فشار رابطه توانی دارد. یعنی می توان نتیجه گرفت که با افزایش در فشار شاهد افزایش قابل ملاحظه‌ای در نشت خواهیم بود. به عنوان یک راهکار ارزان قیمت برای کاهش نشت در شبکه های آبرسانی می‌توان با تنظیم فشار در شبانه روز و یکسان ‌سازی آن از میزان نشت بطور قابل ملاحظه ای کاست.

از روش ‌های مدیریت فشار در شبکه می ‌توان به کاستن از فشارهای بالا در زمان‌های کمی مصرف مانند قرار دادن شیرهای فشارشکن زمان دار در سیستم، انجام آبیاری گیاهان و استفاده های مختلف شهرداری در شب ها (به خاطر وجود فشارهای بالا و کاهش آن)، انجام سیکل های پر و خالی سازی مخازن ذخیره آب (مانند استخرها و مصارف آتش نشانی) در زمان های کمی مصرف و همچنین اطلاع رسانی به مردم، اشاره نمود.

مدیریت در عملیات اجرایی شبکه

در فعالیت های کنترل نشت در شبکه های آبرسانی بهترین راهکار، پیشگیری از وقوع حادثه است. این عملیات مدیریتی خود به عنوان یک فاکتور کنترل نشت می تواند مطرح باشد. برای این منظور می بایست کنترل دقیقی بر طراحی و اجرای سیستم آبرسانی شهری انجام داد. از جمله فعالیت هایی که می توان به این منظور انجام داد عبارتند از  :

الف) استفاده از لوله هایی با قطر مناسب : از نظر هیدرولیکی افزایش قطر باعث کاهش فشار و در نتیجه کاهش نشت می شود. هر چند استفاده از لوله هایی با قطر زیاد مستلزم صرف هزینه های بیشتری می باشد، ولی به نظر می رسد این سرمایه گذاری اولیه در دراز مدت باعث کاهش زیان های ناشی از نشت آب شود.

ب) استفاده از اتصالات انعطاف پذیر و غیرصلب برای کاهش صدمه ناشی از تغییرمکان های لوله در خاک.

ج) نظارت دقیق بر پیمانکاری ها و نصب لوله ها در زیر خاک.

د) استفاده از مصالح و تجهیزات با جنس مرغوب

پیشنهاد مطالعه : بررسی نشت در سدهای خاکی و روش های کنترل آن

منابع :

۱ . مقاله ی مدیریت و کنترل نشت در شبکه های آبرسانی شهری از حامد سرکرده و همکاران

۲ . مقاله ی بررسی روش نشت یابی در شبکه آب تحت فشار بر مبنای رابطه فشار و نشت از آرمین بوستانی و سعیدرضا خداشناس

مطالعه بیشتر