مجمة جامعة تشرين لمبحوث والد ارسات العممية _ سمسمة العموم اليندسية المجمد )11( العدد )1( 2012 Tishreen University Journal for Research and Scientific

النسخ

1 مجمة جامعة تشرين لمبحوث والد ارسات العممية _ سمسمة العموم اليندسية المجمد )11( العدد )1( 2012 Tishreen University Journal for Research and Scientific Studies - Engineering Sciences Series Vol. (14) No. (4) 9142 Improving the Competence of drinking water network using EPANET (Received 2 / 12 / Accepted 20 / 1 / 2019) ABSTRACT Dr. Hana Slman * Dr. Samia Chiban ** Maya yuosuf *** This paper aims at improving the efficiency of the drinking water network in the region between the 8th Azar Street and the Western Corniche in the city of Latakia, which is characterized by large differences in the levels. For that, the EPANET program developed by the US Environmental Protection Agency was used for the hydraulic simulation of the network. A site plan drawing has been used for the area to know the nodes levels and lines slope. Water flow in the nodes was estimated by monitoring the water consumption in this area. Based on the data of the (Water Authority), the pattern of water consumption rates was developed throughout the day to perform the hydraulic analysis for an extended period of time using the WaterCAD program based on the mathematical model EPANET, The results showed a reduction in pressure values in almost 25% of the network nodes, which are high-level nodes, where pressures were less than 1 bar. It showed also that water velocities in the network are ranging from 3.3 m/s in the main carrier line and 0.02 m/s in branching lines with dead ends. In order to validate the results of the hydraulic model, the residual free chlorine concentrations in the network were recorded at the field. The hydraulic model showed also that the largest water age in the network is 50 hours, at which the free chlorine concentration was 0.14 mg/l, and so, chlorine decay rate in the hydraulic model was updated to 0.01 day -1. This value was derived by calibrating the model based on the field measurements. It was proposed to create an elevated tank in the highest area of the network. This scenario was checked using WaterCAD software. The model results showed a significant improvement in the pressure values ( ) bar which still within the allowable pressure range. Also, the velocity values were improved ( ) m/s. and the model showed that the addition of chlorine to the source tank by 0.2 mg/l increased the free chlorine concentrations in the network, what enhances the quality of drinking water and maintains the public safety. Keywords: Modeling Drinking Water network, Water Quality, chlorination, EPANET, WaterCAD. * Associate Professor, Department, Tishreen University, Lattakia, Syria. ** Assistant Professor, Higher Institute of Environmental Research, Tishreen University, Lattakia, Syria ***Postgraduate student, Department of Environmental engineering systems Higher Institute of Environmental Research, Tishreen University, Lattakia, Syria

2 تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف مجمة جامعة تشرين لمبحوث والد ارسات العممية _ سمسمة العموم اليندسية المجمد )11( العدد )1( 2012 Tishreen University Journal for Research and Scientific Studies - Engineering Sciences Series Vol. (14) No. (4) 9142 تحسين كفاءة شبكة مياه الشرب باستخدام نموذج EPANET حالة الد ارسة )المنطقة الواقعة بين شارعي 8 -آذار والكورنيش الغربي( د. د. ساميو * ىناء سممان ** شيبان *** مايا يوسف )تاريخ اإليداع.9142 / 49 / 9 قبل لمنشر في )2019 / 4 /91 ممخ ص ب دف تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب في الهىطقة تتهيز بفروق كبيرة في الهىاسيب. تم استخدام برىاهج والواقعة بين شارع 8 آذار والكورىيش الغربي في هديىة الالذقية التي EPANET الذي وضعت وكالة الحهاية البيئية األهيركية USEPA هن أجل الهحاكاة ال يدروليكية لمشبكة. تهت االستعاىة بكروكي لمهىطقة وذلك لهعرفة هىاسيب العقد وهيول الخطوط. تم تقدير الغ از ارت العقدية بىاء عمى االست الك الهائي لمسكان. ىتيجة ه ارقبة االست الك في الهىطقة واعتهادا عمى هعطيات هديرية الهياي وضع ىهط هعدالت لفترة زهىية طويمة اىخفاض قيم الضغوط في باستخدام برىاهج WaterCAD االست الك الهائي عمى هدار اليوم الذي يعتهد عمى الىهوذج الرياضي وذلك لمقيام EPANET 25 % هن عقد الشبكة و ي العقد ذات الهىاسيب العالية حيث كاىت بالتحميل ال يدروليكي أظ رت الىتائج الضغوط أقل هن 0.02 m/s في خط الجر الرئيسي وأصغر قيهة 3.3 m/s وبالىسبة لمسرعات في األىابيب فكاىت أعمى قيهة 1bar في الخطوط الهتفرعة الحر الهتبقي عمى أرض الواقع ذات الى ايات الهيتة. يبمغ عىد ا تركيز الكمور الحر القيهة mg/l ل ذي الغاية لمتحقق هن ىتائج الهحاكاة ال يدروليكية تم المجوء إلى تتبع ت اركيز الكمور وأظ رت هحاكاة ىهذجة جودة الهياي أن أكبر عهر لمهياي في الشبكة ساعة والتي 55 تم إدخال هعاهل تحمل كمور قيهت d والذي تم استىتاج هن خالل هعايرة الىهوذج اعتهادا عمى القياسات الحقمية. تم اقت ارح إىشاء خ ازن عالي وتهت هحاكاة السيىاريو الجديد في برىاهج الهسهوح. إلى خ ازن كها تحسىت الهصدر.WaterCAD بهقدار قيم السرعات كبير تحسن لوحظ وأصبحت ضهن الهجال هن في قيم الضغوط ) ( و ي bar.) ( m/s 0.2mg/l هياي الشرب ويحافظ عمى السالهة العاهة. لوحظ قد عهل عمى رفع ت اركيز الكمور الحر الهتبقي ضهن الشبكة الكممات المفتاحية: ىهذجة شبكات هياي الشرب جودة الهياي التعقيم بالكمور.WaterCAD,EPANET ضهن الهجال أن إضافة جرعة كمور جودة هها يعزز ** *** * أستاذ مساعد- قسم اليندسة البيئية كمية اليندسة المدنية- جامعة تشرين- الالذقية- سورية. مدرس- قسم ىندسة النظم البيئية- المعيد العالي لبحوث البيئة- جامعة تشرين- الالذقية- سورية. طالبة ماجستير- قسم ىندسة النظم البيئية- المعيد العالي لبحوث البيئة- جامعة تشرين-الالذقية-سورية.

3 Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( 1112 مقدمة: إن ىظام توزيع الهياي و البىية التحتية األساسية التي يتم عن طريق ا إيصال الهياي هن الهورد إلى الهست مك وتتألف ذي الهىظوهة هن وهورد هائي وأىابيب تىفيس واء-هطرقة( وهحطات ضخ. ككل ىقل وخ ازن تجهيع )توازن ) باإلضافة الى صهاهات هختمفة )غسيل توزيع- إن ت ازيد التعقيد اله ارفق ألىظهة توزيع الهياي يحتاج الى تقدير دقيق لمغ از ارت والضواغط في هختمف أج ازء الهىظوهة. هن ىا أتت الحاجة لطرق التحميل إليجاد الضواغط والغ از ارت في شبكة الهياي )خميفة 2512 (. يعتهد الحساب ال يدروليكي لمشبكات عمى حساب الغ از ارت وضياع الحهولة في كاهل الشبكة وذلك اعتهادا عمى طرق هختمفة بعد استيفاء الشرطين التاليين: 1- عىد أي عقدة يجب أن يكون التدفق الداخل إلى العقدة 2- بين أي عقدتين يكون هساوي ا لمتدفق الخارج هى ا. فقد الضغط هعتهد ا عمى الطريق الذي يسمك الهاء )رفعت 2514 (. ىاك عدة طرق لحساب شبكات هياي الشرب هى ا طريقة اردي كروس )Hardy-Cross( طريقة األىابيب الهكافئة )Equivalent Pipes( ال طق طريقة اعات( Sections (Method of وطريقة التدرج Method( )Gradient والتي تعد هن أ م الطرق الحديثة وقد اقترحت في بادئ األهر هن قبل) 1988 )Todini and Pilati و ي عبارة عن طريقة تك اررية إليجاد الحمول. تعتهد بعض الب ارهج الحاسوبية لحساب شبكات هياي الشرب عمى طريقة اردي كروس التقميدية هثل برىاهج عمى طريقة التدرج ال يدروليكية برىاهج WASIDM,WASIDMPRO استخدهت هو "التدرج" ىظرية بيىها يعتهد ىظام الهحاكاة ال يدروليكي األكثر استخداها )EPANET( حسابات ا جرء ا جل الضياعات التي االتدفق االحالة تهيز الألىابيب )1988.)Todini and Pilati ىظرا لكون ىظرية Todini ي األبسط فقد تن استخداه ا في.EPANET قاهت عدة د ارسات بالبحث عن ال يدروليكي ىظم فتهت د ارسة كان لمهحاكاة الحاسوبية ا دور في تحسين ا كبير التصهيم األهثل لشبكات توزيع األداء ال يدروليكي ألىظهة توزيع الهياي الهياي كفاءة شبكات هياي الشرب هى ا )Naeeni,1996) تحت تأثير الضخ الدوري EPANET زيود.)2553 كان لبرىاهج Jarrar 1998;( )WaterCAD,EPANET( الهياي إهدادات.)Ramos, 2557( تهكن الباحثون بواسطة الىهذجة هن وتحسين أداء شبكة توزيع الهياي باستخدام برىاهجEPANET ( 2515 اقت ارح ففي هجال التصهيم الجاىب في أها باستخدام برىاهج ا دور فعاال في تحسين كفاءة الهوقع األهثل لهكان الخ ازن.)Henshaw and Nwaogazie تم اختبار وتقييم هعادالت حركية تحمل الكمور ( decay )Chlorine حاسوبيا ود ارسة تأثير تحويل الشبكة هن شجرية إلى عقدية عمى تخفيض عهر الهياي باالستعاىة ببرىاهج.(Vasconcelos et al., 1997, Senyondo 2009) EPANET لمتىبؤ بهستوى الكمور الهتبقي وتحديد جرعة الكمور التي يجب إضافت ا الى هحطة التىقية وتحسين الكمورة لضهان جودة عالية في شبكات توزيع تهت التحقق هن عواهل سالهة الهياي االستعاىة ببرىاهج.)Islam 2515 ; Ahn et al., 2012 ) EPANET ; Al-Qaisey, ; عبيد.)2511 وب دف تم تتبع أثر الكمور الحر الهتبقي عن طريق د ارسة ت اركيزي في شبكة هياي الشرب )عميا إن ال دف الرئيس هن ذي الد ارسة و بيان الوضع الهائي الحالي في هىطقة الد ارسة هياي شبكة قدرة هدى وبيان الشرب في الهىطقة الهدروسة عمى هواج ة الطمب الهت ازيد عمى الهياي هن ىاحية الضواغط والتدفقات والتأكد هن جودة الهياي هن خالل تطبيق برىاهج حساب يدروليكي. وهن ثم القيام بعهمية تحسين الشبكة باقت ارح الحمول الهثمى اقتصاديا و يدروليكيا واختبار ا حاسوبيا. 163

4 تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف مشكمة البحث: سوء توزيع الهياي و عدم كفاية الضواغط ال يدروليكية عدا عن الطبيعة الجغ ارفية لمحي حيث يعاىي هن فروق كبيرة في هىاسيب ; إذ تعاىي األبىية العالية هن عدم وصول الهياي إلي ا في ساعات الذروة إال بواسطة هضخات صغيرة خاصة. اليوجد خ ازن رئيسي خاص بشبكة هياي الهىطقة الهدروسة. وأىدافو: البحث أىمية أىمية البحث: يركز البحث الهقدم عمى د ارسة الغربي وذلك هن أجل هدى قدرة شبكة هياي الشرب في هىطقة الد ارسة الواقعة هواج ة الطمب الهت ازيد عمى الهياي هن خالل تطبيق برىاهج حساب يدروليكي وذلك بين شارع هن ىاحية الضواغط والتدفقات 8 والتأكد آذار والكورىيش جودة الهياي هن واقت ارح الحمول الهثمى اقتصاديا و يدروليكيا لتحسين أداء الشبكة واختبار ذي الحمول حاسوبيا. في ذا البحث تم العهل عمى تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب في الهىطقة الواقعة بين شارع 8 آذار والكورىيش الغربي باستخدام ىهوذج EPANET الذي يعتهد عمى طريقة التدرج لمقيام بالتحميل ال يدروليكي. أىداف البحث: الهىطقة في الشرب هياي شبكة قدرة هدى بيان الهت ازيد الطمب هواج ة عمى الهدروسة الضواغط والتدفقات هن خالل تطبيق برىاهج حساب يدروليكي يعتهد عمى ىهوذج.EPANET الهياي عمى هن ىاحية د ارسة تحمل الكمور في ذي الشبكة الحالية وايجاد هعاهل تحمل الكمور والتحقق هن أن الت اركيز الهطموبة تصل إلى كل العقد في الشبكة الهدروسة. اقت ارح الحمول الهثمى اقتصاديا و يدروليكيا لتحسين أداء الشبكة واختبار ذي الحمول حاسوبيا. هن الكمور ط ارئق البحث ومواده: 4 منطقة الد ارسة: تقع الهىطقة الهدروسة في الجزء الجىوبي الغربي هن هديىة الالذقية والذي يتصف بفروق كبيرة في الهىاسيب يبمغ عدد سكاى هايقارب ىسهة حسب احصائيات عام 2517 وتبمغ هساحت حوالي 1.5 km 2 وتتألف هن أبىية هختمفة االرتفاعات; يت اروح ارتفاع ا بين (10-30) m يحوي عمى هىظوهة شبكة هياي هختمطة)حمقية وشجرية( كها في خطأ! لم يتم العثور عمى هصدر الهرجع. تتغذى الهىطقة هن خ ازن يقع في القمعة يرتفع عن سطح البحر بهقدار 62mوأبعادي (40*30 m ( ارتفاع الهاء في 8m. تتصل الشبكة الرئيسية لمحي بأىبوب هغذي طول 2km وقطري. 250 تت mm اروح أقطار أىابيب الشبكة الفرعية بين (50-250) mm و األىابيب هصىوعة هن البولي إيتيمين عالي الكثافة HDPE100 وعهر الشبكة عشر سىين.

5 D90 Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( 1112 D160 D250 N D75 الشكل 1 منظومة شبكة مياه الشرب في منطقة الدراسة 2 البرمجيات واألدوات المستخدمة في البحث: تىفيذ اعتهد الطبوغ ارفية الهعطيات وتسجيل البحث والهخطط الشبكة عن الهالحظات استخدام عمى التىظيهي و الالزهة هطابقت ا لعهل البرهجيات لهىطقة لمبياىات البرىاهج. الهشروع التي والتج ي ازت تم هع است خدهت تىفيذ الحصول في الالزهة أعهال عمي ا الد ارسة والبياىات هيداىية هن هجهوعة اله ج د ولة تتضه ن الهصادر هن ذات تىفيذ البرهجيات والصور بعض الصمة الالزهة الفضائية القياسات والهرتبطة لتحقيق والخ ارئط وجهع بالبحث الغرض الهطموب هى ا و ي: 1.ترنامج WaterCAD و برىاهج يستخدم في هجال شبكات الهياي هن أجل تصهيم هوديالت تحاكي ىظام توزيع الهياي وهن ثم القيام بالحساب ال يدروليكي ل ا وتحميل ىوعية الهياي وتتبع خط الكمور في الهاء هع إهكاىية خمق حيز هكاىي هشاب لمواقع واج ارء عهمية التحميل والد ارسة (2016 (Bentley,. 9.ترنامج AutoCAD 2D استخدم لرسم الشبكة برىاهج االتوكاد ثم حولت إلى همف dxf حتى يتهكن برىاهج WaterCAD هن التعاهل هع بعد إلى برىاهج ذلك تص در الهترية في البرىاهج. WaterCAD لبىاء الهوديل عمي هن قائهة.tool modelbuilder 3.تاإلضافح إلى ترامج :Google Earth,Civil 3D يساعد برىاهج Google Earth وقد استخدهت الواحدة في تحديد الهوقع الجغ ارفي لمشبكة لرسم هسا ارت ا أها برىاهج Civil 3D يستخدم في إظ ار خطوط التسوية والهىاسيب. 4.حساب الشروط الحديح المطلىتح Boundary Conditions حساب الغزاراخ المطلىتح في العقد: تم االعتهاد عمى الهخطط التىظيهي لهىطقة الد ارسة وصور Google Earth وعمى الزيا ارت الهيداىية الهتكررة وعمى الهخطط الحالي لمشبكة بإتباع الخطوات اآلتية تم تحديد الغ از ارت في األىابيب وفي العقد: - 1 تحديد ىقطة التغذية هن الشبكة لكل بىاء سكىي أو تجاري أو حكوهي. 2 تحديد عدد الطوابق و عدد الشقق في كل بىاء سكىي. بعد ذلك تم اعتبار عدد الهست مكين القاطىين في كل شقة خهسة أشخاص بشكل وسطي وتم تحديد االست الك الوسطي لمفرد) l/perso/d ) 150 حسب بياىات هكتب اإلحصاء السوري و هعطيات هؤسسة الهياي بالالذقية ثم جهعت ذي االحتياجات واعتبرت غ ازرة ىقطية في ىقطة التغذية لمبىاء هن الشبكة. وبالتالي تم حساب الغ ازرة الهستجرة عمى طول الفرع تبعا لىقاط التغذية الهتوضعة عمي.

6 تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف 3 تم تحديد الغ از ارت الالزهة لري الحدائق وغسل الشوارع بىاء عمى قيم هحددة حسب عدد السكان تم الحصول عمي ا هن هؤسسة الهياي وقد أخذت 30 l/perso/d و تم إضافت ا إلى االست الك الوسطي لمفرد. 4 حسبت الغ ازرة في العقد كىصف هجهوع الغ از ارت الهستجرة في كل الفروع الهتصمة بالعقدة الهدروسة )قصير.)1994 Civil 3D تحديد المناسية استعانح تثرنامج أدخل ىهوذج االرتفاع الرقهي Digital Elevation Model وباستخدام برىاهج Civil 3D الشكل 2 خطوط تساوي المناسيب ) Contours (في في برنامج Civil 3D وبعد االىت اء هن إدخال الهىاسيب أدخمت األقطار بشكل يدوي هن أهر Pipe Table بعد أن تهت إضافة خصائص لمجدول هثل ىوع األىبوبHDPE و هعاهل االحتكاك الخاص ب ( )Hazen-Williams( Muranho et al., 2015( وأخي ار أدخمت االحتياجات الهائية هن قائهة Unit Demand Control Center - Tools إلدخال االحتياج الهائي لكل ىشاط عمى حدة ثم تهت عهمية الحساب ال يدروليكي لمتأكد هن صحة البياىات األولية. أجري التحميل ال يدروليكي بىاء عمى سيىاريوي التحميل لفترة زهىية طويمة وفق الطريقة التالية: حساب جدول الهىاوبات و و عبارة عن هعدالت االست الك الهتغيرة عمى هدار اليوم ويتم حساب ا هن قياسات سابقة عن طريق تركيب ج از قياس تدفقات عمى هحطات التغذية يوضح هقدار االست الك أو عن طريق تركيب عدادات داخل الهىازل وتعطي هعموهات أدق عن سابقت ا. تجهع قيم االست الكات خالل اليوم ويحسب الهتوسط ثم تقسم قيهة االست الك لكل فترة زهىية عمى قيهة الهتوسط فيىتج هعدل االست الك لكل فترة زهىية )Multiplier( ويتم إدخال لمبرىاهج بعد عهل سيىاريو التحميل لفترة زهىية طويمة )EPS ( Extended Period Simulation هن خيار Analysis-Scenario وهن خيار components pattern أدخل جدول الهىاوبات وفقا لذلك كها في الجدول 1 كها يظ ر الشكل )3( الهىحىي ال يدروليكي الهىاوبات الهتغير حسب ساعات اليوم. الجدول 1 جدول المناوبات في استيالكات المياه خالل ساعات اليوم )مؤسسة المياه, 2018 ( Time from Start (hours) Multiplier

7 Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( 1112 الشكل 3 المنحني الييدروليكي لجدول المناوبات المتغير حسب ساعات اليوم في برنامج WaterCAD 5.أجهزج قياس الكلىرالضىئيح المستخدمح: مبدأ العمل : لديىا هشعر ضوئي وهستقبل ضوئي وهرسل ضوئي يقيس حزهة الضوء الهارة عبر الخمية هن الهرسل الى الهستقبل حيث تتىاسب الق ارءة طردا هع شدة المون فإذا كان الرقم كبير فالمون عاتم واذا كان الرقم صغير فالمون فاتح. جهاز قياس الكلور الحر والكلي : كاشف DPD الج از يقيس هحتوى الكمور الحر والكمي في عيىات الهاء ويستخدم الج از يتفاعل هع العيىة الذي عىدها يضاف الكاشف إلى العيىة فإى سيعرض لوى ا وردي ا كمها ازد التركيز. يظ ر الشكل )4( ىوعين لج از قياس الكمور)ج از قياس الكمور الحر والكمي هوديل FTC-420 الهحهول ج از قياس الكمور الحر والكمي Photometer )Hash ل ها ىفس هبدأ العهل. ج از قياس الكمور الحر والكمي موديل- FTC 420 المحمول ج از قياس الكمور الحر والكمي Photometer Hash الشكل 4 جهازي الكلور الحر المستخدمين في القياس النتائج والمناقشة: تم القيام بعهمية التحميل ال يدروليكي لمشبكة )1( الشكل يظ ر صورة جوية لمهىطقة الهدروسة هع هسا ارت الشبكة. أعطى التحميل قيم الهيل ال يدروليكي والسرعة والتدفق والضغط خالل ساعات اليوم في جهيع األىابيب والعقد إذ تتألف الشبكة هن 284 أىبوب و 232 عقدة.)Junction( ت اروحت قيم الهيل ال يدروليكي Grade( )Hydrulic ضهن الهجال أصغر قيهة كاىت عىد العقدة 64-J التي تقع تقريبا في القسم األخير هن الشبكة وأكبر قيهة عىد )35-48(m 2 1bar العقدة 50-J التي ي ىقطة بداية الشبكة. بالىسبة لمضغط فالهجال الهسهوح ل يقع بين في األبىية إلىbar 4 الهؤلفة هن أربع طوابق وهن 2bar إلىbar في األبىية الهؤلفة هن خهس إلى عشر طوابق وفي الشبكة الهدروسة 166

8 تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف والتي تغذي أبىية هؤلفة غالبيت ا هن خهس طوابق فت اروحت قيم الضغط في في ا هن bar ) 1.47 إلى 4( أصغر قيهة لمضغط عىد العقدة -J 95 و ي أعمى ىقطة في الشبكة يبمغ ارتفاع ا 22.1m و ضهن األىابيب الفرعية أها أكبر قيهة لمضغط فكاىت عىد العقدة 170-J التي تقع في بداية الشبكة أيضا ضهن األىابيب الفرعية ويبمغ االرتفاع عىد ا 7m ويعتبر صغي ار إذ تت اروح الهىاسيب ضهن الشبكة بين m(22.1-5) كها يظ ر الشكل )6( أيضا اهاكن توضع العقد )50-170(. أها السرعة فكاىت ضهن الهجال هن )5.5 m/s إلى 3.3( في األىابيب الرئيسية أها في األىابيب الفرعية فكاىت ضهن الهجال هن )2-5.52(m/s القيهة الصغرى كاىت في األىبوب P-71 الذي يقع في ى اية الشبكة حدث عىدي التوازن ال يدروليكي فهن الطبيعي أن تكون السرعة قريبة هن الصفر. أها أكبر قيهة لمسرعة فكاىت 3.3m/sعىد أىبوب m/s التالي الجر الهغذي لمشبكة 196-P ) (. فعىد السرعات الكبيرة يحدث و ي سرعة عالية ىسبيا يفضل أال تتجاوز قيهة السرعة الهجال ضياع كبير لمطاقة وعىد السرعات الصغيرة يحدث ترسب لمهواد الصمبة الهحهولة في الهياي في حال وجود ا كها يهكن أن تعشش األشىيات وغير ا هها يسبب اىسدادا جزئيا أو كميا لألىابيب. الشكل )5( صورة جوية لممنطقة المدروسة مع مسا ارت الشبكة. 168

9 Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( 1112 J-23 J-170 J-50 J-122 J-95 J-32 الشكل 6 النموذج الييدروليكي لمشبكة بعد إج ارء التحميل مع أماكن توضع العقد المميزة وخزان القمعة لوحظ هها سبق أن ىاك اىخفاضا في قيم الضغط في بعض األىابيب وتباين كبير في قيم السرعة وهن ىا يبرز دور تحسين كفاءة الشبكة بالبحث عن حمول لرفع قيم الضغط والسرعة. بىاء عمى الد ارسات الهرجعية كان الحل الهقترح و تصهيم خ ازن عالي في الهىطقة التي تحوي أعمى هىاسيب في الشبكة وأخفض ضغوط هع ه ارعاة الهوقع الجغ ارفي وحقوق الهمكية واهكاىية وضع خ ازن في كها أوضح al., 2003 Walski et هن خالل الهخطط العقاري وجد أن أفضل هكان لمخ ازن تتحقق في الشروط السابقة العقدة 98-J بجاىب هبىى األوقاف حيث بمغت قيهة الضغط في ا 2.13 bar وهىسوب ا 17m ضهن حيز الهىاسيب العالية في الشبكة كها في الشكل )7(. 162

10 تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف الشكل 7 مكان توضع الخزان في العقدة 98-J التي تعد من أعمى النقاط ارتفاعا في الشبكة المدروسة تم حساب أبعاد الخ ازن هن خالل حساب غ ازرت باالعتهاد عمى الهعدل الوسطي لمتدفق عمى هدار اليومFA ) Flow )AVG وطرح هن االحتياج الهائيFD )Flow Demanded( عىد كل فترة زهىية فتىتج هجهوعة قيم سالبة وهوجبة تجهع فقط القيم الهوجبة فيىتج الحجم االبتدائي لمخ ازن كها في الهعادلة 1 WALSKI et al., ;2003 Casey 1992) ; تادفي 1221, :( عىد تصهيم الخ ازن يجب ه ارعاة تحقق الشرطين التاليين أوال التوازن أي هدى قدرة الخ ازن عمى التزويد بالهياي بفت ارت االست الك العالية ثاىيا حالة الطوارئ عىد قطع الهياي إلج ارء صياىة في الشبكة فتضاف ذي الشروط إلى الحجم االبتدائي ليىتج الحجم الكمي لمخ ازن ثم تحسب ىسبة االهتالء االبتدائية Lo كها في الهعادلة 2 : ( )

11 Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( 1112 بتطبيق ها سبق ذكري كان الحجم االبتدائي V 0 = 540 m 3 الحجم الكمي VTOTAL= 900 m 3 ىسبة االهتالء 60% بالتالي أبعاد الخ ازن الهثمى ي 300 m 2 لهساحة القاعدة 3m ارتفاع لمخ ازن وm 1.8 ارىفاع الهاء في الخ ازن و ارتفاع حمة الخ ازن 33. m أها أىبوب الجر الواصل لمخ ازن اختير هن هادة البولي إيتيمين العالي الكثافة ف ي ذات هقاوهة عالية. يؤخذ قطر األىبوب عمى أساس أقصى تدفق ىاتج هن طرح الهعدل الوسطي لمتدفق عمى هدار اليوم و هن االحتياج الهائي عىد كل فترة زهىية كاىت قيهة أقصى تدفق تساوي هتر هكعب بالثاىية باعتبار أن السرعة هساوية ل 2 m/s فكان القطر الهوافق و 250mm سرعة الهاء في 2 m/s كها يظ ر الشكل )8(. 3 m 50 m 17m الشكل 8 خ ازن التوازن) tank )Elevation المقترح مع أبعاده لوحظ تحسن كبير في هخطط الضغط هع الزهن وارتفاع قيم الضغط بعد إضافة الخ ازن فأصبحت الضغوط ضهن الهجال ( )bar و ي ضهن الهجال الهسهوح أصغر قيهة لمضغط كاىت 1.47 bar عىد العقدة 95-J أصبحت bar 2.85 كها يبين الشكل )9(. الشكل 9 سموك مخطط الضغط مع الزمن قبل وبعد إضافة الخ ازن الخط األحمر يدل عمى مخطط الضغط قبل التحسين الخط األزرق يدل عمى مخطط الضغط بعد التحسين (إضافة الخ ازن) في العقدتين J95 و J32. أيضا في العقدة 32-J الشكل )6( التي تقع في ى اية الشبكة في األىابيب الثاىوية والتي كاىت قيهة الضغط في ا 2 bar ارتفعت بشكل همحوظ بعد إضافة الخ ازن لتصبح 3.42 bar كها يبين الشكل) 9 (.

12 تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف ىاك تحسن همحوظ في قيم السرعات بعد إضافة الخ ازن حيث حدث توازن في السرعات فقد اىخفضت السرعات العالية ىسبيا وارتفعت السرعات الهىخفضة لتصبح ضهن الهجال الهحددm/s (0.47-2) أها بالىسبة لمشبكة الرئيسية والتي أقطار أىابيب ا ( ) mm كاىت جهيع سرعات ا هحققة باستثىاء الخط 88-p والذي قطري 160 mm الواقع ضهن الحمقة الرئيسية سبب سرعت الضعيفة و أن الغ ازرة الهارة في تساوي 3 m 3 h/ حيث أن الهاء يأتي هن اتجا ين هتعاكسين أي الغرض هن ذا األىبوب إكهال الحمقة واج ارء التوازن ال يدروليكي وتهرير الهياي في حال األعطال الهفاجئة في أحد األىابيب أصبحت أكبر قيهة لمسرعة 2.2 m/s بعد أن كاىت 3.3 m/s في األىبوب الرئيسي 196-P كها يبين الشكل) 10 ( حيث أن الخط االزرق هخطط السرعة خالل ساعات اليوم قبل التحسين واالحهر بعد التحسين. أها في الشبكة الفرعية ىاك سرعات قريبة هن الصفر في بعض أىابيب ا عىد التقاء أحد ذي األىابيب هع خطوط أخرى سبب ا و أن غز ارت ا قميمة فالغاية هن ذي األىابيب عىاصر هىاورة تهرر الهاء في حال إج ارء صياىة في الخطوط األخرى. الشكل 10 مخطط السرعة في أنبوب الجر قبل وبعد إضافة الخ ازن الخط االزرق يدل عمى مخطط السرعة قبل التحسين الخط االحمر يدل عمى مخطط السرعة بعد التحسين (إضافة الخ ازن) حساب عمر المياه: تم حساب عهر الهياي بدءا هن الهصدر )خ ازن القمعة( حتى أخر ىقطة في الشبكة عن طريق صىع سيىاريو جديد باسم ( Age )Analysis-Scenarios-Age هع االخذ بعين االعتبار أن العهر االبتدائي لمهياي لحظة خروج ا هن الخ ازن الهصدر و دخول ا في الشبكة تأخذ القيهة صفر عمها أن عهر الهياي لحظة دخول ا الخ ازن الهصدر و 31 ساعة وىتيجة التحميل عمى هدار ساعات اليوم كاىت أكبر قيهة لمعهر في شبكة الهياي ي 50 ساعة في عدة ىقاط واقعة في ى اية الخطوط الفرعية و ي تشكل ى ايات هيتة كها يظ ر الشكل )11( هخطط عهر الهياي عىد أحد ذي الىقاط الحرجة العقدة 32-J ولكن ذا العهر ضهن الهجال الهسهوح وبالتالي اليوجد ركود كبير لمهياي إذ أن العهر الحرج لمهياي و ثالثة أيام لتىهو عىدي األشىيات.(Senyondo,2009)

13 FC (mg/l) Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( 1112 الشكل 11 مخطط عمر المياه خالل ساعات اليوم عند العقدة 32-J تتبع أثر الكمور وفقا لمهواصفة القياسية السورية رقم 45 اله ارجعة ا لثاىية عام 2557 يكون تركيز الكمور الحر الهتبقي بى اية شبكة الهياي هن ( ) mg/l بداية الضخ 2mg/l في بداية الشبكة عمى أن يكون تركيز الكمورفي ى اية الشبكة يت اروح بين ( ) mg/l شرط أن اليزيد تركيز البداية عن 2. mg/l قطف العينات بالتعاون مع مؤسسة المياه: تم أخذ عيىات هياي بشكل دوري هن ثالث ىقاط رئيسية هن الشبكة واقعة في األهيركان والهارتقال وخ ازن القمعة بالعودة إلى الشكل )6( تم قياس تركيز الكمور الحر هن ش ر كاىون األول إلى ش ر أيمول لعام 2517 كاىت قيم الكمور الحر في جهيع الىقاط الهدروسة ضهن الهجال ( ) mg/l الشكل )15( االميركان المارتقال خزان القلعة الشكل 12 مخطط ت اركيز الكمور الحر في النقاط المأخوذة من )األميركان-المارتقال- خزان القمعة( من شير كانون الثاني إلى شير أيمول عام 2012 لحساب قيهة هعاهل التحمل K وفق الهعادلة 1 )هعادلة التحمل هن الهرتبة األولى( )2002.)Hallam تم أخذ عشر عيىات هن ىقطة واحدة تقع في بداية الشبكة الهدروسة )جاىب حديقة الهارتقال( الشكل )13( وضعت العيىات في هكان هظمم وجاف. ثم قيس الكمور الحر والكمي لكل عيىة وفق فت ارت زهىية هحددة خالل عدة أيام وفق طريقة ( Bentley, 2017( ت اروحت ت اركيز الكمور لمعيىات العشرة بين ( mg/l 5.23 إلى 5.12( وتم رسم هىحىي بياىي الشكل( 25-5) يربط القيم السابقة هع الزهن وفق تم الحصول عمى قيهة K تساوي أي يساوي تقريبا ( 1- d(5.51 وقيهة التركيز االبتدائي لمكمور الحر C 0 تساوي mg/l 163

14 FC تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف FC (mg/l) y = e x R² = Time(h) الشكل 31 منحني يربط بين تراكيز الكلور المقاسة باللمعادلة y Analysis- Scenarios- تم تتبع أثر الكمور الحر Chlorine( )Free في جهيع ىقاط الشبكة عن طريق سىاريو 0.2 mg/l أن قيهة الكمور في الخ ازن الهصدر عىد الزهن صفر ي والتي تم التأكد هى ا هن Chlorine باعتبار خالل القياسات الحقمية الهتكررة فكاىت قيم الكمور في جهيع العقد هت اروحة ضهن الهجال ) ( mg/l خالل ساعات اليوم أي أى ا جهيع ا ضهن الهجال الهسهوح حسب الهواصفة القياسية السورية الهجال الهسهوح هن mg/l أكبر قيهة كاىت عىد العقدة 50-J ألى ا بداية الشبكة وأصغر قيهة كاىت عىد العقدة 23-J ى اية ) ( أىبوب ثاىوي هتفرع وصغر ذي القيهة بالىسبة لباقي الىقاط سبب أى ا ى اية هيتة يحصل في ا ركود لمهاء والتي بمغ عىد ا J-32 عهر الهياي 55 ساعة. ىاك عدة ىقاط تحوي عمى ىسب هىخفضة هن الكمور بسبب أى ا ى ايات هيتة كالعقدة بمغت قيهة الكمور في ا mlg/l كها في الشكل )14(. الشكل 11 مخطط الكمور الحر المتبقي في العقدة 32-J خالل ساعات اليوم

15 Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( 1112 االستنتاجات والتوصيات: االستنتاجات: ىتيجة ىهذجة شبكة الهياي الهختمطة )حمقية في األىابيب الرئيسية وهتفرعة في األىابيب الثاىوية ) في الهىطقة الواقعة بين شارع 8 آذار والكورىيش الغربي في هديىة الالذقية باستخدام برىاهج WaterCAD الذي يعتهد عمى البرىاهج الحاسوبي EPANET تبين أن : 1. هن خالل الىهذجة الحاسوبية الهتضهىة التحميل ال يدروليكي لمشبكة وجد أن هىاطق الضغط الهىخفض كاىت في الىقاط ذات الهىاسيب العالية هع وجود ىقاط ذات ضغط أصغر هن الهجال الهسهوح بسبب ارتفاع ا العالي بالىسبة لمشبكة وكان ىاك تباين كبير في قيم السرعة. 2. تهت د ارسة حقمية لمكمور وايجاد قيهة هعاهل تحمل الكمور ) k (حيث بمغت قيهت ( 1- d( تم إيجاد عهر الهياي وت اركيز الكمور حيث كان أكبرعهر لمهياي يقع في الىقطة األبعد هن الشبكة في الى اية الهيتة. 4. تم اقت ارح إىشاء خ ازن عالي في الىقطة األكثر ارتفاعا بحجم 900 m 3 وارتفاع 3m وارتفاع حمة الخ ازن عن هىسوب األرض الطبيعية 33m وجد تحسن كبير لمضغوط بعد إضافة الخ ازن حاسوبيا فأصبحت جهيع قيم الضغط في الشبكة واقعة ضهن الهجال الهسهوح كها تحسىت قيم السرع حيث ارتفعت في بعض األىابيب التي كاىت أصغر هن الهجال الهسهوح واىخفضت في األىابيب التي كاىت أكبر هن الهجال الهسهوح فقد حقق الخ ازن توازن في السرع. التوصيات: 1. اعتبار ذا البحث هسا هة في الهحاكاة ال يدروليكية لشبكة هياي الالذقية ككل لفائدة ذي الهحاكاة في األرشفة االلكتروىية هها يس ل إج ارء الصياىة والتحسين وغير ا. 2. التأكيد عمى اله ارقبة الدورية لمكمور الحر في أكثر ىقاط الشبكة حساسية وخاصة التي يكون في ا عهر الهياي و األكبر والتي ىستىتج ا هن عهمية الهحاكاة. 3. بىاء خ ازن عالي في الىقطة األكثر ارتفاعا لتحسين الضغوط والسرعات. 4. وضع جرعة كمور إضافية في الخ ازن الهصدر لتحسين ت اركيز الكمور ضهن الشبكة. الم ارجع:.1 تادفي م س. خ ازىات الهياي العالية و األرضية الطبعة الثاىية خميفة حسين هحهد. الحل االهثل لتوزيع الهياي باستخدام تقىية الخوارزهيات الجيىية أطروحة هاجستيركمية ال ىدسة الهدىية جاهعة تشرين رفعت أحهد.تصهيم شبكات الهياي هركز إىهاء الههكمكة لمتدريب والتطوير زيود شا ر حسىي عبد الر ازق. األداء ال يدروليكي لشبكات توزيع الهياي في فمسطين أطروحة هاجستير كمية ال ىدسة الهياي والبيئة في فمسطين

16 تحسين كفاءة شبكة هياي الشرب باستخدام ىهوذج EPANET سمهان شيبان يوسف 5. قصير أحهد حبيب. اإلهداد بهياي الشرب )1( هىشو ارت جاهعة تشرين AHN, J. C., LEE, S. W., CHOI, K. Y. and KOO, J. Y. Application Of EPANET For The Determination Of Chlorine Dose And Prediction Of THMs In A Water Distribution System, Sustain. Environ. Res., 22(1), 2012, Al QAISEY, R. J. Residual Chlorine Concentration in Baghdad water supplies, MSC Thesis, University of Technology, Iraq, BENTLEY. Evaluation Of Hydralic Models Using WaterGEMS, , accessed 16/11/ BENTLEY. IntroducionToWater Quality Modeling, , accessed 16/11/ CASEY,T.J. Water and wastewater engineering hydraulics,book, Oxford University Press, HALLAM, N.B, WEST, J.R, FORSTER, C.F, POWELL, G.C, CPENCER, I. The decay of chlorine associated whith pipe wall in water distribution systems, water research 36, 2002, HENSHAW, T., and NWAOGAZIE, I.L. Improving Water Distribution Network Performanc, PENCIL Publication of Physical Sciences and Engineering, 1(2), 2015, ISLAM,N. Water Quality Management In Small To Medium Sized Distribution Networks: Optimizing Chlorine Disinfection Strategies, A Thesis Submitted In Partial Fulfillment Of 9. JARRAR H. Evaluation of The Hydraulic Performance of Water Distribution Systems Under The Action of Cyclic Pumping, M.SC. Thesis, An-Najah National University, MURANHO, J., FERREIRA, A., SOUSA, J., GOMES, A. and SÁ MARQUES, A. Convergence issues in the EPANET solver, 13th Computer Control for Water Industry Conference, CCWI 2015, Procedia Engineering 119, 2015, NAEENI, S. Optimizations of Water Distribution Networks, Journal of Hydraulic Research, Vol.34, 1996, No SENYONDO, S. N. Using EPANET To Optimize Operation Of The Rural Water Distribution System At Braggs, Oklahoma Master Of Science thesis, Oklahoma State University, 2009,86 pages. 13. The Requirements For The Degree Of Doctor Of Philosophy, Civil Engineering, The University Of British, Columbia, TODINI E. & PILATI S. A Gradient Algorithm For The Analysis Of Pipe Networks, In B. Coulbeck And C.H. Orr (Eds) Computer Applications In Water Supply, Volume 1 (System Analysis And Simulation), John Wiley & Sons, London, pp, 1988,

17 Tishreen University Journal. Eng. Sciences Series هجمة جاهعة تشرين العموم ال ىدسية الهجمد )11( العدد )1( VASCONCELOS, J.J., A.L. ROSSMAN, W.M. GRAYMAN, F.P. BOULOS and CLARK, M.R. Kinetics Of Chlorine Decay, J. Am. Water Works Ass., 89(11), 1997, WALSKI,M.,CHASE,D.V.,SAVIC,D.A.,WALTER,G.,STEPHEN,B.,KOELLE,E.Adva ncedwater Distrebution Modeling And Management, Bentley Institute Press, 2003,800 p. 17. RAMOS,J.M.F.M.S.Water Supply Systems Efficiency Application Of Renewable Energy Sources,Thesis To Obtain The Master Degree In Civil Engineering,