Gerçek Zamanlı Basınç Yönetimiyle Su Dağıtım Şebekesinde Su Kaybının Azaltılması

Öz

Su dağıtım sistemlerindeki su kayıplarının azaltılması su, enerji, arıtma ve zaman tasarrufu açısından oldukça gereklidir. Su kayıplarının azaltılması, ancak hidrolik model yardımıyla basınç yönetimi yapılarak efektif olarak gerçekleştirilebilir. Sabit basınç çıkışlı basınç düşürücü vanalarla bu işlem yapılmaya çalışıldığında ya kritik noktanın minimum basınç değerinin altına düşmesi, ya da basınç yönetiminden istenen verimin alınamaması muhtemeldir. Bu sebeple özellikle su tüketim paterninin büyük salınımlar gösterdiği büyük şehirlerde gerçek zamanlı kontrol yöntemiyle basınç yönetimi, kayıp su miktarını azaltmak açısından oldukça faydalıdır. Bu çalışmada iki önemli faaliyet yürütülmüştür. Bunlardan ilki, hipotetik bir şebekenin hidrolik modelinde Gerçek Zamanlı basınç yönetiminin farklı su kaybı senaryoları altında gerçekleştirilerek bir hassasiyet analizi yapılmasıdır. İkincisi ise gerçek bir şebekenin hidrolik modelinde Gerçek Zamanlı basınç yönetimi uygulanarak bu yöntemin su kayıplarını azaltmada başarılı olduğunun ortaya konmasıdır.

Anahtar Kelimeler

• Su Dağıtım Sistemleri
• Hidrolik Modelleme
• Gerçek Zamanlı Kontrol

Water Leakage Reduction in the Water Distribution Network with Real Time Pressure Management

Öz

Reducing water leakages in water distribution systems is essential in terms of water, energy, treatment and time savings. However, the reduction of water leakages can only be realized effectively by pressure management with the help of a hydraulic model. When attempting to do this task with pressure reducing valves with constant pressure output, it is possible that either the critical point will fall below the minimum pressure value or that the desired efficiency cannot be obtained from the pressure management. For this reason, pressure management by real-time control method is very beneficial especially in large cities where the water consumption pattern shows large oscillations. Two important activities were carried out in this study. The first one is to perform a sensitivity analysis by performing Real Time pressure management under different water loss scenarios in a hypothetical network. The second is to demonstrate that this method is successful in reducing water losses by applying Real Time pressure management in the hydraulic model of a real network.

Anahtar Kelimeler

• Water Distribution Systems
• Hydraulic Modeling
• Real Time Control

Kaynakça

1. [1] H. Muhammetoğlu and A. Muhammetoğlu, İçme Suyu Temin ve Dağıtım Sistemlerindeki Su Kayıplarının Kontrolü El Kitabı. T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, 2017.
2. [2] I. E. Karadirek, S. Kara, G. Yilmaz, A. Muhammetoglu, and H. Muhammetoglu, “Implementation of Hydraulic Modelling for Water-Loss Reduction Through Pressure Management,” Water Resources Management, vol. 26, no. 9, pp. 2555–2568, 2012.
3. [3] T. M. Walski et al., Advanced Water Distribution Modeling And Management, First Edit. Exton: Bentley Institute Press, 2007.
4. [4] Ç. Coşkun Dilcan, C. Çapar, A. Korkmaz, Ö. İritaş, Y. Karaaslan, and B. Selek, “İçme Suyu Şebekeleri̇nde Görülen Su Kayıplarının Dünyada ve Ülkemi̇zdeki̇ Durumu,” Anahtar Dergisi, vol. 354, pp. 10–18, 2018.
5. [5] L. S. Araujo, H. Ramos, and S. T. Coelho, “Pressure Control for Leakage Minimisation in Water Distribution Systems Management,” pp. 133–149, 2006.
6. [6] A. Campisano, E. Creaco, and C. Modica, “RTC of Valves for Leakage Reduction in Water Supply Networks,” Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 136, no. February, pp. 138–141, 2010.
7. [7] A. Campisano, C. Modica, and L. Vetrano, “Calibration of Proportional Controllers for the RTC of Pressures to Reduce Leakage in Water Distribution Networks,” water Resources Planning and Management, vol. 138, no. August, pp. 377–384, 2012.
8. [8] E. Creaco, A. Campisano, M. Franchini, and C. Modica, “Unsteady Flow Modeling of Pressure Real-Time Control in Water Distribution Networks,” Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 143, no. 9, p. 04017056, 2017.

9. [9] A. Campisano, C. Modica, S. Reitano, R. Ugarelli, and S. Bagherian, “Field-Oriented Methodology for Real-Time Pressure Control to Reduce Leakage in Water Distribution Networks,” Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 142, no. 12, p. 04016057, 2016.
10. [10] L. Berardi, D. Laucelli, R. Ugarelli, and O. Giustolisi, “Hydraulic system modelling : background leakage model calibration in Oppegård municipality,” Procedia Engineering, vol. 119, pp. 633–642, 2015.
11. [11] L. Berardi, D. Laucelli, R. Ugarelli, and O. Giustolisi, “Leakage management : planning remote real time controlled pressure reduction in Oppegård municipality,” Procedia Engineering, vol. 119, pp. 72–81, 2015.
12. [12] N. Fontana, M. Giugni, L. Glielmo, G. Marini, and F. Verrilli, “Real-time control of a PRV in water distribution networks for pressure regulation: Theoretical framework and laboratory experiments,” Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 144, no. 1, pp. 1–14, 2018.
13. [13] N. Fontana, M. Giugni, L. Glielmo, G. Marini, and F. Verrilli, “Real-Time Control of a PRV in Water Distribution Networks for Pressure Regulation : Theoretical Framework and Laboratory Experiments,” vol. 144, no. 2010, pp. 1–14, 2018.
14. [14] N. Fontana, M. Giugni, L. Glielmo, G. Marini, and R. Zollo, “Real-Time Control of Pressure for Leakage Reduction in Water Distribution Network: Field Experiments,” Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 144, no. 3, p. 04017096, 2018.
15. [15] J. E. Van Zyl and R. Malde, “Evaluating the pressure-leakage behaviour of leaks in water pipes,” Journal of Water Supply: Research and Technology - AQUA, vol. 66, no. 5, pp. 287–299, 2017.
16. [16] E. Creaco, A. Campisano, and C. Modica, “Testing behavior and effects of PRVs and RTC valves during hydrant activation scenarios,” Urban Water Journal, vol. 15, no. 3, pp. 218–226, 2018.
17. [17] M. Gökbulut, Otomati̇k Kontrol Si̇stemleri̇. Seçkin Yayıncılık, 2019.
18. [18] Ç. Gül, “PID Kontrol Algoritması ve Karakteristikleri: Elektroniğe Dair Herşey,” 2019.
19. [19] E. Todini and S. Pilati, “A gradient method for the analysis of pipe networks,” Proc.of Computer Applications for Water Supply and Distribution, no. May, 1987.
20. [20] L. A. Rossman, “Epanet 2 Users Manual.” Drinking Water Research Division, Risk Reduction Engineering Laboratory, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, 2000.
21. [21] S. Kıran, “Mevcut İçme Suyu Dağıtım Şebekesinin Hidrolik Model Yardımıyla Yönetimi,” Istanbul Teknik Üniversitesi, 2018.
22. [22] O. Giustolisi, D. Savic, and Z. Kapelan, “Pressure-Driven Demand and Leakage Simulation for Water Distribution Networks,” Journal of Hydraulic Engineering, vol. 134, no. 5, pp. 626–635, 2008.
23. [23] M. Nicolini, C. Giacomello, and K. Deb, “Calibration and Optimal Leakage Management for a Real Water Distribution Network,” Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 137, no. 1, pp. 134–142, 2011.
24. [24] J. Schwaller and J. E. van Zyl, “Modeling the pressure-leakage response of water distribution systems based on individual leak behavior,” Journal of Hydraulic Engineering, vol. 141, no. 5, pp. 1–8, 2015.
25. [25] S. Hamilton and R. Mckenzie, Water Management and Water Loss, vol. 13. London, 2014.
26. [26] E. Creaco and T. Walski, “Operation and Cost-Effectiveness of Local and Remote RTC,” Journal of Water Resources Planning and Management, vol. 144, no. 11, pp. 1–10, 2018.