Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TMMOB
İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI
ANKARA ŞUBESİ
SU DAĞITIM ŞEBEKELERİNİN
MODELLENMESİ
Gençer Gençoğlu
1
Giriş
Su Dağıtım Şebekeleri, “Su Temin Sistemleri”nin bileşenlerinden biridir.
Amacı ise istenilen miktarda suyu, gerekli kalite standartlarında ve uygun basınçta tüketicilere ulaştırmak olarak tanımlanabilir.
2
Su Temin Sistemleri
Su Kaynakları
Arıtma Tesisleri
Ana İletim Boruları (İsale Hatları)
Su Depoları
Dağıtım Boruları
Abone Bağlantıları
3
Su Dağıtım Şebekeleri
Su Temin Sistemleri
Su Kaynakları
Arıtma Tesisleri
Ana İletim Boruları (İsale Hatları)
Su Depoları
Dağıtım Boruları
Abone Bağlantıları
4
Su Dağıtım Şebekeleri
Su Temin Sistemleri
5
Su Dağıtım Şebekeleri
Bileşenler (Su Depoları)
6
Prizmatik Gömme depolar
Ayaklı Depolar
Bileşenler (Şebeke Boruları)
7
Modellemeye Giriş
Su Dağıtım Şebekelerinin boyutu, karmaşıklığı ciddi biçimde farklılık gösterse de temel amaç, suyun kaynak noktasından aboneye ulaştırılmasıdır.
İki çok temel biçimden söz etmek mümkündür.
8
Modellemeye Giriş
Birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları olmakla birlikte, bir çok şebeke, bu iki sistemi bir arada barındırabilir.
9
Modellemeye Giriş
10
Modelleme… Peki neden?
Geleceğe yönelik tasarım (şehrin gelişimi, nüfus artışı, yeni bölgelerin imara açılması)
Su kalitesinin incelenmesi, denetlenmesi ve yönetilmesi
Enerji yönetimi (azaltılması)
Günlük izleme ve acil durum senaryoları
İşin Özü: Gerçek bir sistemin, matematiksel biçimde tanımlanması
11
Geçmişe Kısa Bir Bakış
M.Ö. 1500: Minoan uygarlığı tarafından, Knossos şehrinde, Girit’te insanlar ilk kez suyu boru ile iletmişler
M.S. 100: Romalılar su kemerleri inşa ederek uzun mesafeler boyunca suyu iletmeyi başarmışlar.
1563: Mimar Sinan ve Mağlova Kemeri (Muallakkemer)
1455: İlk döküm demir boru Almanya’da imal edilmiş.
1738: Daniel Bernoulli ve Hydrodynamica
Ve 1970ler: Modeller hayatımıza giriyor…
12
Biraz teori
Sistemin temeli: Enerji denklemi ve korunumu
H: Toplam enerji (head) (m)
Z: Yükseklik (potansiyel enerji) (m)
P: Basınç (Pa)
Ɣ: Sıvının özgül ağırlığı (N/m3)
V: Hız (m/s)
g: Yerçekimi ivmesi (m/s2)
Z1 = H2 + hL =
13
A B
Biraz teori
14
ɣ
A B
Biraz teori
Sistemin temeli: Enerji denklemi ve korunumu
Z1 = =
15
Biraz teori
Yük kayıpları?
hl = f(Q, D, Malzeme)
Darcy Weisbach,
Hazen Williams,
16
Modelin Oluşturulması (Tasarım)
Haritalar
1/25bin ölçekli HGK haritaları
Halihazır haritalar
İmar Planları
Topografik haritalar (dijital)
Proje alanındaki İş Sonu projeleri
CBS Altlığı
17
Şebeke Basınç Katları
Modelin Oluşturulması (Tasarım)
Basınç Katları (Basınç Bölgeleri) oluşturulurken;
Minimum işletme basıncının 20 m (N>50.000 ise 30 m)
Statik basıncın en çok 60 – 65 m olması hedeflenir.
18
İşletme Basıncı
Statik Basınç
Basınç Katlarının Oluşturulması
Statik Basınç Kriteri için;
Topoğrafya
İşletme Basıncı Kriteri için
İlk olarak topoğrafya;
Sonra ise hidrolik analizler…
Yük kayıpları?
Yük kaybı için debi?
Debi için nüfus projeksiyonu ve dağılımı
Ve debinin şebekedeki dalgalanma eğrileri (su tüketim patternleri)
19
Basınç Katlarının Oluşturulması
Topoğrafya
20
21
Alt Ölçüm Bölgelerinin Oluşturulması
Dağıtım sisteminde, akım kontrolünü sağlamak.
İşletme aşamasında bakım ve onarım amaçlı bölgesel tecrit oluşturmak .
Bu bölgelerin boyutları en çok 20.000 kişilik (5000 abone) nüfus bölgeleri dikkate alınarak seçilebilir (genel geçer bir kriteri bulunmakta).
Bu beslenme noktalarına akım ve basınç ölçerler önerilebilir.
22
23
Basınç Katlarının Oluşturulması
Statik Basınç Kriteri için;
Topoğrafya
İşletme Basıncı Kriteri için
İlk olarak topoğrafya;
Sonra ise hidrolik analizler…
Yük kayıpları?
Yük kaybı için debi?
Debi için nüfus projeksiyonu ve dağılımı
Ve debinin şebekedeki dalgalanma eğrileri (su tüketim patternleri)
24
Nüfus Projeksiyonları
İller Bankası İçmesuyu Tesisleri şartnamesine göre
İller Bankası Yöntemi
Aritmetik Artış Yöntemi
Geometrik Artış Yöntemi
DSİ Nüfus Tahmin Esaslarına göre, ek olarak
Lojistik Eğri Yöntemi
Ayrıca
İmar Planı Değerlendirmesi
Bölgenin Gelişme Planlaması
Ve, Mühendislik Yaklaşımı
25
26
Nüfus Projeksiyonları
Su Tüketimleri
İller Bankası İçmesuyu Tesisleri şartnamesine göre
DSİ Nüfus Tahmin Esaslarına göre
Yerleşim yeri nüfusuna göre 150 ~ 200 litre/(kişi/gün)
27
Su Tüketimi Dalgalanmaları (Pattern)
28
Çar
pan
Ç
arp
an
Çar
pan
Ç
arp
an
İş Merkezi
Zaman
Zaman Zaman
Zaman
Mesken
Sanayi Restoran
Su Tüketimi Dalgalanmaları (Pattern)
29
Sapma
Su Tüketimi Dalgalanmaları (Pattern)
Ortalama Günlük Tüketim: Bir yıl içerisinde kullanılan toplam su tüketim miktarının yıl içerisindeki gün sayısına bölümü
Maksimum Günlük Tüketim: Yıl içerisinde en çok su kullanılan güne ait tüketim miktarı
Maksimum Saatlik Tüketim: Yıl içerisinde en çok su kullanılan saate ait ihtiyaçtır.
30
Şebeke Çözümü
Simülasyon
Tek zamanlı - Durağan Durum Analizi (Steady State – SS)
Uzun Süreli Analiz (Extended Period Simulation – EPS)
31
Şebeke Çözümü
Temel kriterler
İşletme basınçları ≥ 20 m (30 m)
Su Hızları 0.5 ≤ V ≤ 2 m/s [1.0 ~ 1.5 m/s]
Kullanılan yazılımlar
Küresel ölçekte kullanım alanına sahip yazılımlar (EPANET, WaterCAD, vb.)
Yerel yazılımlar (MsSu, Ankisoft, yerel yazılımlar)
32
Şebekede Boru Çapı Optimizasyonu
Hedef : Daha düşük ilk yatırım maliyeti (yani küçük çaplı borular)
Şartlar: Basınç (ve hız) kriter(ler)i
Yöntemlerden bazıları
Lineer Optimizasyon
Lineer Olmayan Optimizasyon
Sezgisel (Heuristic) Optimizasyon
33
Şebekede Boru Çapı Optimizasyonu
Mutfak zamanı…
8 tane boru
14 farklı çap seçeneği
Kaç farklı çözüm???
148 = 1.475.789.056
34
Çap Birim Fiyat
(mm) ($/m)
25,4 2
50,8 5
76,2 8
101,6 11
152,4 16
203,2 23
254,0 32
304,8 50
355,6 60
406,4 90
457,2 130
508,0 170
558,8 300
609,6 550
Şebekede Boru Çapı Optimizasyonu
35
Kaynaklar
Walski, Thomas M., et al. "Advanced water distribution modeling and management." (2003).
İller Bankası Anonim Şirketi, “İçmesuyu Tesisleri Etüt, Fizibilite ve Projelerinin Hazırlanmasına Ait Teknik Şartname.” (2013).
DSİ Genel Müdürlüğü, “İçmesuyu Temin Projelerinde Nüfus ve Su İhtiyaç Tahmin Esasları.” (2012).
Temelsu Uluslararası Mühendislik Hizmetleri A.Ş., “İnegöl İlçe Merkezi, Cerrah, Yeniceköy Beldeleri ve Civar Köyler İçmesuyu Uygulama Projesi Raporu” (2016)
www.wikipedia.org
36