Analyzing Hydraulic Parameters in Numerical Modeling of Small-Scale Drinking Water Distribution Network

Abstract

Drinking water distribution networks have a very important function in terms of providing the water needed by the settlements. Transmitting sufficient quantity and quality water to these places may present some challenges. In addition to the analysis using with conventional approaches, simulations of distribution networks via different software will bring advantages in hydraulics, cost and technical aspects. In this study, the hydraulic design of the drinking water distribution network of a small-scale settlement, such as the Camuzağılı quarter, Ceyhan district in Adana province, was carried out with the open source code EPANET 2.0 program, which has been widely used in recent years. At first, the drinking water demand flow rate value was calculated according to the projection population and other characteristics of the area. Nodes and pipe junctions were determined except the storage reservoir in the network. Using this program, network analyzes with a 24-hour time period were performed, and according to the analysis results; pressure, velocity changes and distributions at the nodes and water demand multiplier parameters were investigated. As a result of the study, obtained pressure and velocity values with the software were compared to the results of spreadsheet application, and all outputs were shown by graphics and tables. It has been seen that the values obtained from the program and conventional method are quite close to each other, especially in terms of pressure outputs, and the calculation differences are effective on the results in terms of velocity ones. In the future, the extent to which convergency may change can be evaluated in detail as a result of the examination of the modeling in more complex network systems.

Keywords

• Drinking water distribution network
• Dead end method
• EPANET 2.0 software
• Hydraulic parameters

Küçük Ölçekli İçme Suyu Dağıtım Şebekesinin Nümerik Olarak Modellenmesinde Hidrolik Parametrelerin Analizi

Abstract

İçme suyu dağıtım şebekeleri yerleşim yerlerinin ihtiyacı olan suyun sağlanması bakımından oldukça önemli bir yere sahiptir. Bu yerleşimlere yeterli miktar ve kalitede su sağlayabilmek birtakım zorluklar içerebilmektedir. Klasik yaklaşımlarla yapılan çözümlemelere ilave olarak dağıtım şebekelerinin farklı bilgisayar programları aracılığı ile simülasyonlarının yapılabilmesi hidrolik, maliyet ve teknik yönlerden avantajları beraberinde getirebilecektir. Bu çalışmada, Adana’nın Ceyhan ilçesine bağlı Camuzağılı mahallesi gibi küçük ölçekli bir yerleşim yerinin önceden manuel olarak çözümü yapılmış olan içmesuyu dağıtım şebekesine ait hidrolik tasarımı son yıllarda kullanımı yaygınlaşan açık kaynak kodlu EPANET 2.0 programı ile gerçekleştirilmiştir. Başlangıçta projeksiyon nüfusu ve yerleşim yerinin diğer etken özelliklerine göre içme suyu ihtiyaç debisi hesaplanmıştır. Şebekede depo dışında düğüm noktaları ve boru bağlantıları belirlenmiştir. Program ile 24 saatlik zaman süreçli şebeke analizleri gerçekleştirilerek, analiz sonuçlarına göre düğüm noktalarındaki basınç, hız değişimleri ve dağılımları ile su talep çarpanı parametreleri irdelenmiştir. Çalışma sonucunda basınç ve hız değerleri manuel sonuçlarla karşılaştırılmış, tüm çıktılar grafik ve tablolarla desteklenmiştir. Program ve klasik yöntemlerle ulaşılan değerlerin özellikle basınç verileri açısından birbirlerine oldukça yakın olduğu, hız verileri açısından hesaplama farklılıklarının etkili olduğu görülmüştür. İlerleyen zamanlarda modellemelerin daha kompleks şebeke sistemlerinde de incelenmesi neticesinde yaklaşıklığın ne ölçüde değişebileceği ayrıntılı olarak değerlendirilebilecektir.

Keywords

• İçme suyu dağıtım şebekesi
• Ölü nokta yöntemi
• EPANET 2.0 programı
• Hidrolik parametreler
• Drinking water distribution network
• Dead end method
• EPANET 2.0 software
• Hydraulic parameters

References

1. Alan E. Gaziantep ili Şehitkamil ilçesi Yeditepe mahallesi içme suyu şebekesi tasarımı. İstanbul Gelişim Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, sayfa no: 83, İstanbul, Türkiye, 2017.
2. Alashan S. İçme suyu şebekelerinde hesap debilerinin ölü noktalar yöntemi ile şematik çözümü. Su Kaynakları 2019; 4(2): 15-21.
3. Alkali AN., Yadima SG., Usman B., İbrahim UA., Lawan AG. Design of a water supply distribution network using EPANET 2.0: A case study of Maiduguri zone 3, Nigeria. Arid Zone Journal of Engineering, Technology and Environment 2017; 13(3): 347-355.
4. Constantin A., Nitescu CŞ. Water distribution network design based on numerical simulation in EPANET. International Scientific Conference People, Buildings and Environment, 29 Eylül- 01 Ekim 2016, sayfa no: 1-9, Luhacovice, Czech Republic.
5. Kumar A., Kumar K., Bharanidharan B., Matial N., Dey E., Singh M., Thakur V., Sharma S., Malhotra N. Desing of water distribution system using EPANET. International Journal of Advanced Research 2015; 3(9): 789-812.
6. Majidi AG., Korkmaz S., Marrouchi Y. Bilgisayar programı ile içmesuyu dağıtım şebekesi tasarımı: Bursa, Görükle mahallesi uygulaması. Su Kaynakları 2018; 3(1): 24-33.
7. Neamat DH., Günal AY. Design of a gravity water distribution system for a village using EPANET software. Journal of Global Scientific Research 2021; 6(7): 1523-1532.
8. Ramana GV., Chekka VSSS. Validation and examination of existing water distribution network for continuous supply of water using EPANET. Water Resources Management 2018; 32: 1993-2011.

9. Rossman LA. EPANET 2.0 users manuel. EPA United States Environmental Protection Agency 2000.
10. Selçuk A. İçmesuyu şebekelerine ait tasarım metodlarının (Ölü nokta veya Hardy-Cross) bilgisayar programları kullanılarak karşılaştırılması. Ankisoft 2014; sayfa no: 14. https://www.ankisoft.com.tr/, Erişim tarihi: 01.03.2022.
11. Tarım ve Orman İşleri Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü. EPANET TR 2.0 Türkçe Kullanma Kılavuzu Kasım- 2019; sayfa no: 1-132. Ankara, Türkiye.
12. Türkkan GE., Atakul F. İçme suyu şebeke hattının farklı boru tipleri için tasarımı ve maliyeti: Erzurum ili Horasan ilçesi örneği. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 2020; 8: 1521-1532.
13. Widiarti WY., Wahyuni S., Wiyono RUA., Hidayah E., Halik G., Sisinggih D. Evaluation of pipe network distribution system using EPANET 2.0 (a case study fo the city of Jember). IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 2020, 437: 2-10.
14. YerelNet.org.tr. Camuzağılı mahallesi. Arşiv 2015; https://www.yerelnet.org.tr/, Erişim tarihi: 20.02.2022.
15. Yüce Mİ., Muratoğlu A., Yüce Ş., Eşit M. Gaziantep ilinin gelecek ihtiyacını karşılamak üzere Göksu havzasından su temini. International Symposium of Water and Wastewater Management (ISWWM), October 26-28, 2016, sayfa no: 1-10, Malatya, Türkiye.