Su dağıtım şebekelerinde en uygun basınç yönetimi metodunun belirlenmesi

Abstract

Su dağıtım şebekelerinde meydana gelen yüksek basınçlar, hem su kayıplarını, hem de boru arızalarının meydana gelme sıklığını arttırmaktadır. Su kayıplarını ve boru arızalarının miktarını azaltmak, ve su dağıtım şebekelerinin faydalı ömrünü uzatmak için yüksek olan basıncı düşürmek gerekmektedir. Fakat şebekeden su alan tüketicilerin tamamının basınçlı su kaynağından istifade edebilmesi için basıncın şebekede izin verilen minimum değerden daha düşük olmaması gerekmektedir. Bu sebeple basıncın hassas bir şekilde yönetilip su kayıpları ve boru arızalarının azaltılması, ve abonelerin suya erişiminin aksamaması önemlidir. Pratikte dört farklı basınç yönetimi metodunun var olduğu bilinmektedir. Bunlar Sabit Çıkışlı, Zaman Ayarlı, Debi Ayarlı ve Kritik Nokta Ayarlı Basınç Yönetimi metodlarıdır. Sabit Çıkışlı Basınç Yönetimi'nde şebekenin girişindeki PRV'nin (Pressure Reducing Valve = Basınç Düşürücü Vana) sabit bir çıkış basıncı vardır ve bu basıncın değeri zamana veya debiye göre değişmez. Zaman Ayarlı Basınç Yönetimi tatbik edilirken PRV çıkışında, gece saatlerinde gündüz saatlerine göre daha düşük çıkış basıncı verilmektedir. Böylece su tüketiminin az ve basıncın yüksek olduğu gece saatlerinde meydana gelen su kayıpları azaltılmış olur. Debi Ayarlı Basınç Yönetimi'nde PRV'nin çıkış basıncı, PRV'den geçen debiye göre sürekli güncellenir. Bu yöntemde debi arttığında çıkış basıncı artar, debi azaldığında da PRV'de yük kaybı arttırılır ve böylece çıkış basıncı azalır. Kritik Nokta Ayarlı Basınç Yönetimi'nde ise su dağıtım şebekesindeki kritik nokta basıncının şebekede izin verilen minimum değerde sabit tutulması hedeflenir. Burada kritik nokta, şebekedeki en düşük basınçların meydana geldiği noktadır. Bir su dağıtım şebekesinde en uygun basınç yönetimi metodunun belirlenebilmesi için hidrolik olarak modellenmesi gerekmektedir. Dört farklı basınç yönetiminin hidrolik olarak modellenmesi EPANET 3 adlı açık kaynak kodlu yazılımda gerçekleştirilmiştir. EPANET 3'ün mevcut versiyonu hidrolik çözücü olarak yarı-kararlı akımların hidroliğini esas alan Küresel Gradyan Algoritması'nı (GGA) kullanmaktadır. Bu çalışma kapsamında basınç yönetimi yapılırken ise sıkıştırılamaz değişken akımların hidroliğini esas alan Rijit Su Sütunu Küresel Gradyan Algoritması (RWC-GGA) kullanılmıştır. Büyüklüğü, tüketim paterni ve su kaybı miktarı farklı olan 18 su dağıtım şebekesi üzerinde yapılan basınç yönetimi hidrolik simülasyonları sonucunda hangi basınç yönetimi metodunun hangi tip şebekede ve hangi birim su maliyetinde en uygulanabilir olduğu belirlenmiştir. Bu analizlere göre birim su maliyetinin yüksek olduğu durumlarda Kritik Nokta Ayarlı, düşük olduğu durumlarda da Sabit Çıkışlı veya Zaman Ayarlı Basınç Yönetimi metodlarının malî açıdan en avantajlı seçenekler olduğu anlaşılmıştır.