İstanbul Asya Yakası’nda DMA Tabanlı Fizikî Su Kayıpları Yönetimi ve Altyapı Sızıntı Endeksi Analizi

Öz

Fizikî su kayıpları, genellikle su dağıtım şebekelerinde boru kırıkları ile boru bağlantı noktalarındaki ve depolama tesislerindeki sızıntılar nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Bu kayıpların yönetimi, yalnızca altyapının çalışma koşullarını iyileştirmek için değil, aynı zamanda ekonomik, çevresel ve toplumsal faydalar sağlamak için kritik bir öneme sahiptir. Bu çalışmada, İstanbul Asya Yakası'nda yer alan bir DMA’da (İzole Ölçüm Bölgesi) fizikî su kayıplarının analizi ve yönetiminin nasıl gerçekleştirildiği anlatılmaktadır. Su dağıtım şebekelerinde sıkça görülen fizikî kayıpların azaltılıp yönetilebilmesi için minimum gece debisi (MNF), sızıntı debisi ve Altyapı Sızıntı Endeksi (ILI) analizlerinden yararlanılmıştır. 2023 ve 2024 yıllarına ait SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) verileri kullanılarak elde edilen debi verileriyle, gece saatlerinde vuku bulan minimum debi değerleri analiz edilmiş ve su kayıplarının mertebesi tahmin edilmiştir. Aktif sızıntı kontrolünün (akustik dinleme ve boru onarımı) ardından DMA ortalama giriş basıncının 65 m’den 60 m seviyesine indirilmesi sayesinde, su kaybı oranının % 29.8’den % 18.9’a düşürülmesi sağlanmıştır. Ayrıca, ILI değeri, yapılan iyileştirme çalışmaları ile 8.7’dan 5.6’ya indirilmiştir. Böylece DMA tabanlı su kaybı analizi ve yönetimi vesilesiyle, üzerinde çalışılan su dağıtım sisteminin daha verimli surette işletilebilmesi mümkün olmuştur. Bu çalışma kapsamında, özellikle büyükşehirlerde DMA tabanlı basınç ve debi izleme, aktif sızıntı kontrolü ve basınç yönetimi tekniklerinin sızıntıları azaltmada önemli birer araç olduğu vurgulanmaktadır. Ortaya konan bulgular, ülkemizde su kayıplarının azaltılmasına yönelik politikalara katkı sağlayabilecek sürdürülebilir su yönetimi için yol gösterici niteliktedir.

Anahtar Kelimeler

• Su Kayıpları
• DMA
• Altyapı Sızıntı Endeksi
• Su Dağıtım Şebekeleri
• Aktif Sızıntı Kontrolü

DMA Based Physical Water Loss Management and Infrastructure Leakage Index Analysis in Asian Side of Istanbul

Öz

Physical water losses are usually caused by pipe breaks in water distribution networks and leaks at pipe joints and storage facilities. Managing these losses is critical to not only improve the operating conditions of infrastructure, but also to deliver economic, environmental and societal benefits. This study presents how water losses were analysed and managed in a District Metered Area (DMA) located on the Asian side of Istanbul. Minimum night flow rate (MNF), leakage flow rate and infrastructure leakage index (ILI) analyses were used to reduce and manage the physical losses frequently seen in water distribution networks. For the years 2023 and 2024, flow data obtained from SCADA measurements were used to analyze the minimum flow values occurring at night and to estimate the level of water losses. By reducing the average inlet pressure of the DMA from 65 m to 60 m together with active leakage control (acoustic listening and pipe repair), the water loss rate was reduced from 29.8 % to 18.9 %. In addition, the infrastructure leakage index value was reduced from 8.7 to 5.6 with the improvement efforts. Thus, through DMA-based water loss analysis and management, it has been possible to operate the studied water distribution system more efficiently. In this study, it is emphasised that DMA-based pressure and flow monitoring, active leakage control and pressure management techniques are important tools to reduce water losses, especially in metropolitan areas. The findings are guiding for sustainable water management that can contribute to policies to reduce water losses in our country.

Anahtar Kelimeler

• Water Losses
• DMA
• Infrastructure Leakage Index
• Water Distribution Systems
• Active Leakage Control

Kaynakça

1. AL-Washali, T., Sharma, S., AL-Nozaily, F., Haidera, M., & Kennedy, M. (2018). Modelling the leakage rate and reduction using minimum night flow analysis in an intermittent supply system. Water, 11(1), Article 48. https://doi.org/10.3390/w11010048
2. Amoatey, P. K., Minke, R., & Steinmetz, H. (2014). Leakage estimation in water networks based on two categories of night-time users: a case study of a developing country network. Water Supply, 14(2), 329–336. https://doi.org/10.2166/ws.2013.201
3. Bozkurt, C., Fırat, M., & Ateş, A. (2024). Su ve kanalizasyon idareleri için mevcut durum analizi ile uygun performans göstergelerinin web tabanlı hesaplama aracı ile değerlendirilmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 10(1), 167–178.
4. Bozkurt, C., Firat, M., Ateş, A., Yilmaz, S., & Özdemir, Ö. (2022). Strategic water loss management: Current status and new model for future perspectives. Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, 40(2), 310–322.
5. Boztaş, F., Özdemir, Durmuşçelebi, F. M., & Firat, M. (2019). Analyzing the effect of the unreported leakages in service connections of water distribution networks on non-revenue water. International Journal of Environmental Science and Technology, 16(8), 4393-4406. https://doi.org/10.1007/s13762-018-2085-0
6. Cassa, A. M., van Zyl, J. E., & Laubscher, R. F. (2010). A numerical investigation into the effect of pressure on holes and cracks in water supply pipes. Urban Water Journal, 7(2), 109–120. https://doi.org/10.1080/15730620903447613
7. Durmuşçelebi, F. M., Özdemi̇r, Ö., & Fırat, M. (2020). District metered areas for water loss management in distribution systems. Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, 38(1), 149–170.
8. Fırat, M., Orhan, C., Yılmaz, S., & Özdemir, Ö. (2021). Su idarelerinin su kayıp yönetim performansının analizi ve temel performans gösterge hesaplama aracının geliştirilmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(1), 75–88. https://doi.org/10.21324/dacd.784488

9. Güngör, M., Yarar, U., Cantürk, Ü., & Fırat, M. (2019). Increasing performance of water distribution network by using pressure management and database integration. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 10(2). https://doi.org/10.1061/(asce)ps.1949-1204.0000367
10. Kanakoudis, V., & Muhammetoglu, H. (2014). Urban water pipe networks management towards non-revenue water reduction: Two case studies from Greece and Turkey. Clean - Soil, Air, Water, 42(7), 880–892.
11. Kıran, S. (2018). Mevcut içme suyu dağıtım şebekesinin hidrolik model yardımıyla yönetimi [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
12. Kızılöz, B. (2021). İçme suyu dağıtım sistemlerinde su kayıplarının azaltılması: Kocaeli örneği. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(2), 213–225.
13. Kızılöz, B., & Şişman, E. (2021). Gelir getirmeyen su oranı tahmin modelleri. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10(1), 276–283. https://doi.org/10.28948/ngmuh.789694
14. Koşucu, M. M., & Demirel, M. C. (2022). Smart pressure management extension for EPANET: source code enhancement with a dynamic pressure reducing valve model. Journal of Hydroinformatics, 24(3), 642–658. https://doi.org/10.2166/hydro.2022.172
15. Koşucu, M. M., & Demirel, M. C. (2024). Cost efficiency assessment of four pressure management methods in water distribution systems. Journal of Water Resources Planning and Management, 150(3). https://doi.org/10.1061/jwrmd5.wreng-5984
16. Koşucu, M. M., Sarı, Ö., Demirel, M. C., Kıran, S., Yılmaz, A., Aybakan, A., Albay, E., & Kırca, V. Ş. Ö. (2021). Gerçek zamanlı basınç yönetimiyle su dağıtım şebekesinde su kaybının azaltılması. Teknik Dergi, 32(1), 10541–10564.
17. Mckenzie, R. (1999). Development of a standardised approach to evaluate burst and background losses in water distribution systems in South Africa (WRC Report No TT 109/99). Water Research Commision.
18. McKenzie, R. S., Wegelin, W. A., & Meyer, N. (2003). Water demand management cookbook. Rand Water.
19. Morrison, J., Tooms, S., & Rogers, D. (2007). DMA Management Guidance Notes. International Water Association.
20. Muhammetoğlu, H., & Muhammetoğlu, A. (2017). İçme Suyu Temin ve Dağıtım Sistemlerindeki Su Kayıplarının Kontrolü El Kitabı. T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü.
21. Negharchi, S. M., & Shafaghat, R. (2020). Leakage estimation in water networks based on the BABE and MNF analyses: a case study in Gavankola village, Iran. Water Supply, 20(6), 2296–2310. https://doi.org/10.2166/ws.2020.137
22. Özdemir, Ö. (2018). Water leakage management by district metered areas at water distribution networks. Environmental Monitoring and Assessment, 190(4), Article 182. https://doi.org/10.1007/s10661-018-6559-9
23. Öztürk, İ., & Altay, D. A. (2015, 1–4 Aralık). Water and Wastewater Management in Istanbul [Bildiri Sunumu]. UNESCO HQ International Conference on Water, Megacities and Global Change, Paris, Fransa.
24. Öztürk, İ., Koşucu, M. M., & Deneri, E. Z. (2024). Su Kayıp ve İsrafının Boyutları: İklim Kaynaklı Potansiyel Risk ve Tehditler. In K. Şahin & İ. Erol (Eds.), Gıda, Su Kaybı ve İsrafı (ss. 39–72). Türkiye Bilimler Akademisi.
25. Piller, O., & van Zyl, J. E. (2014). Modeling control valves in water distribution systems using a continuous state formulation. Journal of Hydraulic Engineering, 140(11), Article 04014052. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000920
26. Schwaller, J., & van Zyl, J. E. (2015). Modeling the pressure-leakage response of water distribution systems based on individual leak behavior. Journal of Hydraulic Engineering, 141(5), 1–8. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000984
27. Su Yönetimi Genel Müdürlüğü. (2023). Değişen İklime Uyum Çerçevesinde Su Verimliliği Strateji Belgesi ve Eylem Planı. https://suverimliligi.gov.tr/wp-content/uploads/2023/09/SU-VERIMLILIGI-STRATEJI-BELGESI-ve-EYLEM-PLANI_dikey _260923.pdf
28. Şişman, E., & Kızılöz, B. (2020). Trend-risk model for predicting non-revenue water: An application in Turkey. Utilities Policy, 67, Article 101137. https://doi.org/10.1016/j.jup.2020.101137
29. Thornton, J., Sturm, R., & Kunkel, G. (2008). Water Loss Control (2nd edition). McGraw-Hill.
30. Van Zyl, J. E. (2014). Theoretical modeling of pressure and leakage in water distribution systems. Procedia Engineering, 89, 273–277. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.187
31. Vicente, D. J., Garrote, L., Sánchez, R., & Santillán, D. (2016). Pressure management in water distribution systems: current status, proposals, and future trends. Journal of Water Resources Planning and Management, 142(2), Article 04015061. https://doi.org/10.1061/(asce)wr.1943-5452.0000589
32. Winarni, W. (2009). Infrastructure leakage index (ILI) as water losses indicator note from the editor. Civil Engineering Dimension, 11(2), 126–134.
33. Yilmaz, S., Firat, M., Ateş, A., & Özdemir, Ö. (2021). Analysis of economic leakage level and infrastructure leakage index indicator by applying active leakage control. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 12(4). https://doi.org/10.1061/(asce)ps.1949-1204.0000583