تحلیل زمانمند شبکهی آبرسانی به همراه مخزنهای ذخیرهی آب با EPANET
در شبکههای آبرسانی شهری و منطقهای، رفتار هیدرولیکی سیستم در طول زمان بهطور قابلتوجهی تحت تأثیر تغییرات الگوی مصرف و عملکرد مخزنهای ذخیرهی آب قرار دارد. نرمافزار EPANET با بهرهگیری از تحلیل زمانمند (Extended Period Simulation – EPS)، امکان بررسی دقیق این تغییرات و ارزیابی پایداری شبکه را فراهم میکند.
۱. اهمیت تحلیل زمانمند در شبکههای آبرسانی
برخلاف تحلیل حالت پایا، تحلیل زمانمند:
- تغییرات فشار و دبی را در بازههای زمانی مختلف نشان میدهد
- نقش مخزنها در متعادلسازی مصرف را مشخص میکند
- عملکرد شبکه را در ساعات اوج مصرف و کممصرف ارزیابی میکند
- به تصمیمگیری برای بهرهبرداری بهینه کمک مینماید
به همین دلیل، EPS یکی از مهمترین ابزارها برای تحلیل واقعی شبکههای آبرسانی است.
۲. اجزای اصلی شبکه در تحلیل زمانمند
در یک شبکهی آبرسانی شامل مخزن ذخیره، اجزای اصلی عبارتاند از:
- منبع (Reservoir): تأمینکننده اصلی آب با تراز ثابت
- مخزن ذخیره (Tank): ذخیرهسازی آب و تنظیم فشار
- لولهها (Pipes): انتقال آب
- گرهها (Junctions): محل مصرف با الگوی زمانی
- پمپها و شیرها (Pumps & Valves): کنترل دبی و فشار
مخزنها نقش کلیدی در پاسخ شبکه به نوسانات زمانی مصرف دارند.
۳. تعریف الگوهای زمانی مصرف (Patterns)
برای اجرای تحلیل زمانمند در EPANET، لازم است:
- برای گرههای مصرف، الگوی زمانی مصرف تعریف شود
- ضریب مصرف در هر گام زمانی (مثلاً ساعتی) مشخص گردد
این الگوها بیانگر رفتار واقعی مصرفکنندگان در طول شبانهروز هستند.
۴. مدلسازی مخزنهای ذخیره در EPANET
هر مخزن ذخیره با پارامترهای زیر تعریف میشود:
- تراز اولیه آب
- حداقل و حداکثر تراز مجاز
- سطح مؤثر مخزن
- تراز ورود و خروج
تغییرات تراز آب مخزن تابعی از دبی ورودی و خروجی در هر گام زمانی است که در EPS محاسبه میشود.
۵. تحلیل زمانمند (EPS) در EPANET
در تحلیل EPS:
- شبیهسازی در بازهای مشخص (مثلاً ۲۴ یا ۷۲ ساعت) انجام میشود
- در هر گام زمانی، معادلات هیدرولیکی حل میگردد
- نتایج بهصورت سری زمانی ارائه میشوند
خروجیهای مهم شامل:
- تغییرات تراز مخزن در زمان
- تغییرات فشار گرهها
- تغییرات دبی لولهها
- وضعیت عملکرد پمپها و شیرها
۶. نقش مخزن در پایداری شبکه
مخزنهای ذخیره باعث:
- کاهش نوسانات فشار
- تأمین آب در ساعات اوج مصرف
- کاهش نیاز به عملکرد پیوسته پمپها
- افزایش قابلیت اطمینان شبکه
در تحلیل زمانمند میتوان بررسی کرد که آیا حجم مخزن برای پاسخ به الگوی مصرف کافی است یا خیر.
۷. ارزیابی عملکرد شبکه در شرایط بحرانی
تحلیل EPS امکان بررسی شرایطی مانند:
- قطع موقت منبع
- افزایش ناگهانی مصرف
- کاهش سطح مخزن به حد بحرانی
را فراهم میکند و برای طراحی و بهرهبرداری ایمن شبکه بسیار حیاتی است.
جمعبندی
تحلیل زمانمند شبکهی آبرسانی به همراه مخزنهای ذخیرهی آب با EPANET ابزاری قدرتمند برای درک رفتار واقعی شبکه در طول زمان است. این نوع تحلیل نشان میدهد که چگونه مخزنها، الگوهای مصرف و تجهیزات کنترلی با یکدیگر تعامل دارند و آیا شبکه قادر به تأمین پایدار فشار و دبی موردنیاز کاربران هست یا خیر.
کلیدواژه ها : تحلیل زمانمند-EPS-EPANET-شبکه آبرسانی-مخزن ذخیره آب-Tank-الگوی مصرف-Patterns-نوسانات فشار-Extended Period Simulation-پایداری شبکه-بهرهبرداری سیستم-تحلیل هیدرولیکی
