بررسی کارایی جریان رقیق‌ساز، زمان ماند و خروج آب آلوده در مدیریت کیفی شبکۀ توزیع آب پس از وقوع آلودگی (مطالعۀ موردی: شبکۀ آب شرب شهر زاهدان)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی آب و سازه ‏های هیدرولیکی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 دانشیار، دانشکدۀ مهندسی شهید نیکبخت، گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 استادیار بازنشسته، دانشکدۀ مهندسی شهید نیکبخت، گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

4 دکترای مهندسی آب و سازه ‏های هیدرولیکی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

سیستم‏های توزیع آب شهری، بخش بزرگی از زیرساخت‏های شهری را تشکیل می‏دهند. آگاهی و شناخت از منابع ورود آلاینده و چگونگی حرکت آن، سبب مدل‏سازی و انجام یک مدیریت بحران مناسب هنگام نفوذ این آلاینده‏ها به شبکه می‏شود. در این تحقیق به‏منظور شبیه‏سازی حرکت نیترات در خاک، معادلۀ انتقال-پخش آلودگی خاک در MATLAB کدنویسی شد. سپس، شبکۀ توزیع شمارۀ 2، آب شرب شهر زاهدان به‏عنوان منطقۀ مطالعاتی مد نظر قرار گرفت و نقاط مستعد با غلظت زیاد آلاینده در شبکه شناسایی شد. شبیه‏سازی شبکه بر اثر وقوع دوساعتۀ آلودگی، با استفاده از اتصال مدل عددی EPANET و نرم‏افزار MATLAB ‌مدل‏سازی شد. به منظور مدیریت کیفی شبکه، دو ابزار کارآمد و به‌صرفۀ زمان ماند و جریان رقیق‏ساز معرفی شده و در کنار ابزار تخلیۀ آب آلوده، استفاده شدند. نتایج به‏کارگیری ابزار مدیریت کیفی تخلیۀ آب با غلظت غیرمجاز نشان داد با قطع کردن جریان به مدت 25/1 تا 4/2 بازۀ زمانی تزریق آلودگی به شبکه و همچنین، خروج آب به میزان 5 درصد دبی پایۀ لوله، می‏توان از ورود آلودگی به نقاط دیگر شبکه جلوگیری کرد. برای شبیه‏سازی ابزار زمان ماند، شبکه به چهار منطقۀ نزدیک، میانه، دور و خیلی دور تقسیم شد. نتایج تحلیل کیفی شبکه بیان می‌کرد که زمان ماند مورد نیاز گره‏های ناحیۀ میانه، دور و خیلی دور نسبت به حالت نزدیک به‌ترتیب بین 25 تا 30، 50 و 67 تا 75 درصد کاهش می‏یابد. در ادامه، تأثیر مثبت و کارآمد جریان رقیق‏ساز به‏عنوان یک راهکار مدیریت و کنترل کیفی شبکۀ توزیع به اثبات رسید. مقدار جریان رقیق‏ساز لازم به‏منظور بهبود وضعیت کیفی آب شبکه، حدود 20 درصد دبی پایۀ لوله محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Efficiency of Dilution Flow, Detention Time and Discharge of Contaminated Water on Quality Management of Water Distribution Network After Pollution Incidence (Case Study: Drinking Water Network of Zahedan)

نویسندگان [English]

  • Siroos Harif 1
  • Gholamreza Azizyan 2
  • Mohammad Givehchi 3
  • Mohsen Dehghani Darmian 4
1 PhD Student of water engineering & hydraulic structures, Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan
4 PhD of Water Engineering & Hydraulic Structures, Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Urban water distribution systems constitute a large part of urban infrastructure. Awareness and understanding of pollutant sources and transport of contamination process in the water network cause suitable modeling of this phenomenon in the water network as well as perform a proper crisis management when the contaminants enter the network. In order to simulate the movement of nitrate in the soil, the nitrate advection-dispersion equation was programmed in MATLAB in this research. The second water distribution network of Zahedan has been considered as the study area and potential points with high concentration of pollutants in the network have been identified. Network simulation, after two hours of contamination, was tested for water contamination by linking EPANET and MATLAB software. to manage the network pollution crisis, two tools were proposed including detention time and dilution flow and were used along with polluted water discharging. The results of discharging of the polluted water showed that by closing pipes from 1.25 to 2.4 of the pollution injection time and also discharging water at a rate of 5% of the base pipe flow can prevent the entering of the pollution to other parts of the network. To calculate detention time, the network was divided into four parts including: near, middle, far and very far. The results of the qualitative analysis of the network indicated that required detention time to treat the quality of water in the nodes of the middle, far and very far decreased 25 to 30, 50 and 67 to 75 percent compared to the near nodes, respectively. Moreover, efficiency and positive performance of dilution flow as a tool for quality management and control of water distribution network, was proved. Required dilution flow to treat the quality of water was determined to be nearly 20% of the base pipe flow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water Quality Management Tools
  • Water Network Pollution
  • Suction Phenomenon
  • Discharge of polluted water
  • Dilution Flow
  • Detention Time

مراجع

[1].  Abbasi P and Khamchin Moghadam F. Management of Pollution Injection in Water Distribution Networks. 2nd Iranian Congress of Water and Wastewater Science and Engineering, 2018. [persian]
[2].  McGhee TJ, Steel EW. Water supply and sewerage. New York: McGraw-Hill; 1991 Jan.
[3].  Hammer MJ. Water and Wastewater Technologies. 2nded. John Wiley and Sons, NewYork: 2000. p. 137-157.
[4].  Ghannadi M. Strategies for quality control in water supply networks. Water and environment. 2003; 52:4-11. [persian]
[5].  Institute of Standards and Industrial Research of Iran. ISIRI, 1053, 5th.revision
[6].  World Health Organization. World in danger of missing sanitation target; drinking-water target also at risk, new report shows. Geneva: WHO; 2006 [Online]. Available from: URL:
http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2006/pr47/en.
[7].  Balbus JM, Lang ME. Is the water safe for my baby? Pediatr Clin North Am 2001; 48: 1129–52,
[8].  World Health Organization. 2017. https://www.who.int/news-room/fact sheets/ detail/ drinking-water
[9].  Cooper WJ. Responding to crisis: The West Virginia chemical spill.
[10].            Toolbox RP. Planning for and Responding to Drinking Water Contamination Threats and Incidents. USEPA: Washington, DC, USA. 2003.
[11].            LeChevallier MW, Gullick RW, Karim MR, Friedman M, Funk JE. The potential for health risks from intrusion of contaminants into the distribution system from pressure transients. Journal of water and health. 2003 Mar;1(1):3-14.
[12].            Solgi E, Nasiri M. Zoning of Some Drinking Water Quality Parameters Using GIS (Case Study: Malyer City). Irrigation and Water Engineering, 2019, 9(4), pp. 177-190. [persian]
[13].            Besner MC, Broséus R, Lavoie J, Giovanni GD, Payment P, Prévost M. Pressure monitoring and characterization of external sources of contamination at the site of the Payment drinking water epidemiological studies. Environmental science & technology. 2010 Jan 1;44(1):269-77.
[14].            Naserizade SS, Nikoo MR, Montaseri H. A risk-based multi-objective model for optimal placement of sensors in water distribution system. Journal of Hydrology. 2018 Feb 1; 557:147-59.
[15].            Rasekh A, Brumbelow K. Drinking water distribution systems contamination management to reduce public health impacts and system service interruptions. Environmental Modelling & Software. 2014 Jan 1; 51:12-25.
[16].            Rossman LA. EPANET 2: user’s manual.
[17].            SOUDANI A, CHIBAN M, ZERBET M, SINAN F. Use of Mediterranean plant as potential adsorbent for municipal and industrial wastewater treatment. Journal of Environmental Chemistry and Ecotoxicology. 2011 Aug 31;3(8):199-205.
[18].            Munavalli GR, Kumar MM. Optimal scheduling of multiple chlorine sources in water distribution systems. Journal of water resources planning and management. 2003 Nov;129(6):493-504.
[19].            Darmian MD, Monfared SA, Azizyan G, Snyder SA, Giesy JP. Assessment of tools for protection of quality of water: Uncontrollable discharges of pollutants. Ecotoxicology and environmental safety. 2018 Oct 15; 161:190-7.
[20].            Farhadian M, Haddad OB, Seifollahi-Aghmiuni S, Loáiciga HA. Assimilative capacity and flow dilution for water quality protection in rivers. Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste. 2015 Apr 1;19(2):04014027.
[21].            Monfared SA, Darmian MD, Snyder SA, Azizyan G, Pirzadeh B, Moghaddam MA. Water quality planning in rivers: assimilative capacity and dilution flow. Bulletin of environmental contamination and toxicology. 2017 Nov 1;99(5):531-41.
اکوهیدرولوژی
دوره 7، شماره 4
دی 1399
صفحه 1033-1045

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 31 مرداد 1399
  • تاریخ بازنگری: 12 آبان 1399
  • تاریخ پذیرش: 12 آبان 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار