13 تیر 1400
نرم‌افزار WaterGEMS یک نرم‌افزار کارآمد برای طراحی سیستم‌های انتقال آب و شبکه‌های توزیع آب و آبیاری می‌باشد. این نرم‌افزار با قابلیت پشتیبانی از نرم‌افزار اطلاعات جغرافیایی ArcGIS، توانایی انجام و انتقال نتایج حاصل از محاسبات جغرافیایی را دارا می‌باشد. در این نرم‌افزار ابزار مختلفی جهت شبیه‌سازی، طراحی و بهینه‌سازی شبکه‌های توزیع و خطوط انتقال آب لحاظ شده است.
در این مقاله به بررسی شبیه سازی ایستگاه پمپاژ در پهنه‌های شبکه توزیع آب پرداخته می‌شود.
به طور معمول تأمین فشار شبکه‌های توزیع آب به صورت ثقلی و از مخازنی در ارتفاع بالاتر از سطح شبکه صورت می‌پذیرد، لیکن در برخی موارد امکان استفاده از این روش تأمین فشار وجود ندارد و میبایست تأمین فشار توسط ایستگاه پمپاژ انجام گردد.
بر خلاف خطوط انتقال آب که معمولاً با پله‌های مشخصی از دبی سر و کار دارند، نیاز آبی شبکه توزیع آب در روزها و ساعات مختلف بسیار متغیر بوده و ایستگاه پمپاژ میبایست در یک محدوده گسترده و پیوسته از دبی، هد یکنواختی را ایجاد کند. لذا به منظور طراحی ایستگاه‌های پمپاژ شبکه توزیع باید ملاحظات بیشتری نسبت به ایستگاه‌های پمپاژ در خطوط انتقال انجام گیرد. در الگوی مصرف ساعتی در شبکه توزیع آب منطقه زعفرانیه شهر بیرجند، ضریب مصرف در بازه‌ای بین 0.25 تا 1.75 متغیر است که ضریب بیشینه آن حدود 7 برابر ضریب کمینه آن می‌باشد. با اعمال ضرایب مصارف روزانه، اختلاف ضریب مصرف بیشینه و کمینه بیشتر نیز می‌گردد. به این موارد، تغییرات نیاز آبی در طول دوره طرح نیز میبایست اضافه گردد.
به منظور پوشش این حجم از نوسانات، اولا میبایست تعداد الکتروپمپ‌ها افزایش یابد. در خطوط انتقال کوچک به طور معمول دو یا سه الکتروپمپ به طور موازی درنظر گرفته می شود، لیکن در ایستگاه های پمپاژ شبکه توزیع آب، با توجه به محدوده نوسانات می بایست تعداد الکتروپمپ ها افزایش یابد. از طرفی افزایش تعداد الکتروپمپ ها به منظور تامین کل محدوده دبی فقط با خاموش و روشن کردن پمپ‌ها، باعث افزایش تعداد پمپ‌ها و درنتیجه افزایش هزینه‌ها و همچنین دشواری کنترل ایستگاه پمپاژ می‌گردد. با توجه به بررسی‌های صورت گرفته به این منظور 5 الکتروپمپ برای این ایستگاه پمپاژ به منظور داشتن 5 پله اصلی لحاظ شده است.
به منظور پوشش نوسانات بین پله‌های اصلی، دو روش وجود دارد. در روش اول، در خروجی ایستگاه پمپاژ از مخزن هوایی استفاده می‌گردد. حجم مخزن هوایی به گونه‌ای محاسبه می شود که تعداد روشن و خاموش شدن الکتروپمپ‌ها در محدوده مناسبی قرار گیرد.
در روش دوم، از پمپ‌های دورمتغیر استفاده می‌شود. بدین ترتیب، خاموش و روشن شدن پمپ‌ها، پله‌های اصلی را ایجاد کرده و تغییرات بین پله‌های اصلی توسط تغییر دور الکتروموتور ایجاد می‌گردد.
استفاده از مخازن هوایی با توجه به مشکلات بهره‌برداری، محدودیت ارتفاع و همچنین مسائل مربوط به پدافند غیرعامل در حال حاضر بیشتر در شبکه‌های روستایی و همچنین موارد خاص پیشنهاد می‌گردد و برای شبکه‌های توزیع شهری استفاده از پمپ‌های دور متغیر پیشنهاد می‌گردد.
مزیت دیگر استفاده از پمپ‌های دورمتغیر نسبت به استفاده از مخازن هوایی، تغییرات کمتر فشار در سطح شبکه توزیع می‌باشد. در مدلسازی‌های صورت گرفته در خصوص شبکه توزیع آب منطقه زعفرانیه شهر بیرجند، فشار در ورود به شبکه توزیع در حالت استفاده از پمپ های دور متغیر تقریباً یکنواخت بوده، لیکن در حالت استفاده از مخزن هوایی، فشار ورودی به شبکه توزیع بسته به ارتفاع مخزن هوایی (حدود 4 متر) متغیر است.