در بحث آب زوایای مختلفی وجود دارد که همگی به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به هم مرتبطند. تقاضای آب روبه فزونی است و به دلیل محدودیت منابع، هزینه تامین آن بسیار بالاتر رفته و علی الخصوص تامین آب شرب بسیار هزینه بر شده است بنابراین مدیریت مصرف در بخش مشترکین و مدیریت تقاضا در بخش تامین و توزیع ( که یکی از پارامترهای تعیین کننده آن مصرف است) نیاز اجتناب ناپذیر امروز می باشد. از طرف دیگر فرسودگی شبکه ها منجر به افزایش هدر رفت و بالا رفتن تقاضا می گردد آن هم در شرایطی که نوسازی شبکه های آب جزء پرهزینه ترین فعالیت های شرکت های آبفا است. نوشتار حاضر به تشریح انجام فعالیت نشت یابی به عنوان یکی از راهکارهای کاهش هدر رفت از شبکه و انشعابات می پردازد تا تاثیر مستقیم آن در حجم ورودی به منطقه پایلوت ( حجم تقاضا) را نشان دهد.باید توجه داشت هدر رفت در قالب نشت نامرئی عمدتاً در زیر زمین اتفاق افتاده و چون سهم تبخیر در آن ناچیز است قسمت اعظم این آب به چرخه طبیعی آب برمی گردد ولی در بحث مدیریتی سازگاری با کم آبی که صنعت آب شرب با آن روبروست باید تحت عنوان مدیریت تقاضا آن را مدیریت نمود.
1. مقدمه
در حال حاضر هدر رفت آب به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. از طرفی تقاضا برای آب در حال افزایش است. این مساله مدیریت تقاضا و اصلاح الگوی مصرف را ضروری ساخته است. مدیریت تقاضای آب (WDM) به هر اقدام اجتماعی سودمند اشاره می کند که میانگین یا حداکثر مصرف آب را با حفظ یا ارتقا کیفیت آن بهبود یا کاهش می دهد .مدیریت تقاضا می تواند به عنوان یک استراتژی برای بهبود بهره وری و استفاده پایدار از منابع آب با توجه به ملاحظات اقتصادی، اجتماعی و محیطی تعریف شود.مدیریت تقاضا مربوط به استفاده از قیمت، محدودیت های کمی و دیگر ابزار ها برای محدود کردن تقاضای آب است.
از مهمترین روشهای مدیریت تقاضا، کاهش آب بدون درآمد میباشد. آب بدون درآمد شامل آن بخش از حجم آب ورودی به سیستم است که نه صورت حساب برای آن صادر می شود و نه درآمدی برای شرکت در بر دارد. مقدار آن برابر است با مجموع مصارف مجاز فاقد صورت حساب و هدررفت واقعی و ظاهری آب.هدررفت واقعی، عبارت است از کلیه هدررفت فیزیکی آب از سیستم تحت فشار و مخازن سازمان آب تا محل مصرف مشترک. در شبکه های دارای کنتور در محل مصرف، نقطه پایانی هدررفت واقعی کنتور مصرف کننده خواهد بود. حجم هدررفت سالانه مربوط به نشت ها، ترکیدگی ها و سرریزها بستگی به تواتر، میزان جریان و متوسط مدت نشت، ترکیدگی و سرریز دارد.
هدر رفت واقعی طیف گسترده ای از تلفات آب در شبکه را شامل میشود و عموما درقالب نشت مورد بررسی قرار میگیرد. نشت آب از طریق سوراخها و ترکهای کوچک و بزرگ و یا شکستگیهای لوله ها، انشعابات، شیرآلات و اتصالات شبکه روی می دهد، نشت آب از مخازن و حتی سرریز آنها در این مولفه در نظر گرفته می شوند.
عموما نشت آب از محل اتصالات و شیرآلات با بده کم همراه میباشد ولی زمان و تعداد آنها در شبکه به گونه ای است که شناسایی اینگونه نشتها را اقتصادی و ضروری میسازد. در عملیات بهره برداری بارها مشاهده شده که نشت آب از شبکه، انشعابات یا اتصالات سبب جریان آب به زیر ساختمانهای مجاورشده و موجب شسته شدن خاکزیر ساختمانها، نشست ساختمان و یا تخریب بخشی از آن شده است. خساراتی که شرکتها یا آب و فاضلاب سالانه در اینگونه موارد میپردازند قابل توجه است. بدیهی است تا زمانی که تلفات فیزیکی رویت نشده است تحت عنوان تلفات زمینه (نشت نامرئی) وپس ازمرئی شدن، به صورت حادثه تلقی شده وتحت عنوان نشت مرئی نامگذاری میشوند(2)
مدیریت نشت را می توان در دو گروه ذیل طبقه بندی نمود:
- کنترل غیر فعال نشت: عبارت است از واکنش به افت فشار شبکه یا ترکیدگی های گزارش شده که معمولاً توسط مشترک یا پرسنل شرکت آب و فاضلاب ضمن انجام وظایف معمولشان در منطقه گزارش می شود.
- کنترل فعال نشت : عبارت است از سیاستی که شرکت آب و فاضلاب اتخاذ میکند تا بر اساس آن جستجوی فعالانه ای را برای پیدا کردن نشت های مخفی (نامرئی) انجام دهد.
رایجترین و مؤثرترین روش نشت یابی استفاده از متد آکوستیک است. روشهای متنوع دیگری نیز برای نشت یابی خطوط لوله زیر زمینی وجود دارند اما هیچیک از این روشها به اندازه نشت یابی آکوستیک مورد استفاده عام قرار نگرفتهاست. یکی از این روشها نشت یابی به روش ردیابی گاز یا Tracer Gas است. این روش نیز از سال ۱۳۸۶ در ایران مورد استفاده قرار گرفتهاست. نشت یابی با استفاده از کرولیتورها که بر پایه اصول نشت یابی آکوستیک کار میکنند، در ایران از دهه ۱۳۷۰ آغاز گردیده است.
نشت یابی به روش آکوستیک در بسیاری از شهرهای ایران انجام شده و تکنیک و روش آن مورد استفاده قرار گرفته و دهها مورد نشت پنهان موجود در شبکه لولههای زیرزمینی توزیع آب با این روش شناسایی شدهاست. اصول و قواعد پایه فیزیکی که تجهیزات نشت یاب متکی به آنها موفق به شناسایی نشت در لولههای مدفون میشوند در قالب متد نشت یابی آکوستیک کلاسه بندی میشوند. در این تکنیک با مکان یابی منشأ ایجاد امواج صوتی که در محل نشت پدید میآیند موقعیت نشت شناسایی میشود.
در این نوشتار ضمن تشریح فرآیند و روش اجرای کار در یک پایلوت عملیاتی با مقایسه مقدار حداقل جریان شبانه در آن پایلوت نتیجه گیری می گردد انجام عملیات نشت یابی چه اثری بر مقدار آب ورودی به منطقه در شرایط حداقل مصرف داشته است. مقایسه این پارامتر با توجه به اینکه سایر اقدامات به صورت روتین انجام می شده و عموماً تغییری در بهره برداری صورت نگرفته و نوع مصارف تغییر ویژه ای نداشته منتج به نتیجه گیری خواهد شد که نشت یابی چه اثری بر مقدار تقاضای آب خواهد داشت.
2. زمان و موقعیت جغرافیایی
انجام فعالیت نشت یابی در منطقه سعدی با قریب به 14000 فقره انشعاب و 110 کیلومتر طول شبکه از سال 96 آغاز شد و در سال 97 با حضور مشاور نشت یابی به صورت منسجم پیگیری گردید. موقعیت جغرافیایی این منطقه نسبت به کل محدوده تحت پوشش شرکت آب و فاضلاب شیراز در شکل شماره 1 دیده می شود. این فعالیت طی 40 شبانه روز صورت گرفته و هزینه انجام آن 348 میلیون ریال بوده است. در این فعالیت کل شبکه توزیع و انشعابات پیمایش گردیده است. موقعیت نشتهای شناسایی شده در تصویر شماره 2 قابل مشاهده است .
شکل 1 – موقعیت منطقه سعدی ، ویژگی های توپوگرافی
شکل 2- موقعیت نشت های شناسایی شده در منطقه سعدی
3. فرآیندها و روش اجرا
در مرحله اول نقشه ازبیلت شبکه باید در دسترس قرار گیرد. با استفاده از نشت یاب قلمی انشعابات بررسی می گردند. باید توجه داشت که در منطقه مورد نشت یابی باید تمامی انشعابات با استفاده از نشت یاب قلمی تست شوند. با توجه به اینکه معمولا نشت هر انشعاب از فاصله کمربند تا کنتور فقط بر روی همان انشعاب قابل تشخیص می باشد و بر روی انشعابات مجاور هیچگونه صدا یا علائم نشتی وجود ندارد .بنابراین بررسی تمامی انشعابات الزامی می باشد. در صورت تشخیص نشت در هریک از انشعابات باید به وسیله ژئوفن با حرکت در مسیر انشعاب ،محل نشت مشخص و نسبت به تعمیر آن اقدام گردد. پس از بررسی تمام انشعابات نسبت به کرولیت شبکه اقدام خواهد شد. خروجی کرولیت شبکه توسط ژئوفون به صورت نقطه نشت خواهد بود. پس از علامتگذاری محل نشت برنامه ریزی حفاری در دستور کار قرار میگیرد .
4. تبیین مسائل و چالشهای پروژه
4.1. عدم شناخت کامل شبکه آبرسانی عمدتاً منجر به بروز خطا در شناسایی موقعیت نشت می گردد .این موضوع باعث تحمیل هزینه های جانبی به کارفرما و طبیعتاً پیمانکار خواهد شد.
4.2. امکان اندازه گیری دقیق میزان بده و عمر نشت وجود ندارد و این موضوع بعضاً باعث اختلاف نظر در تخمین مقدار هدر رفت شده و توجیه انجام فعالیت را درگیر موضوعات تئوری – فنی می نماید .
4.3. برای تعیین موقعیت نشت نیاز به تست کلیه انشعابات است و عدم دسترسی به آنها معمولاً باعث نیاز به مراجعات مکرر و صرف زمان می گردد. این موضوع می تواند با در دسترس نبودن مشترک ایجاد شود یا عدم همکاری وی .
4.4. در کرولیت شبکه فاصله دو شیر شبکه مهم می باشد. در فواصل زیاد انجام کرولیت شبکه امکان پذیر نمی باشد و بنابراین فعالیت پیمایش کامل نمی شود.
4.5. با توجه به اینکه فعالیت نشت یابی مبتنی بر وجود صدا و شدت آن هم متاثر از فشار شبکه و سکوت در زمان پیمایش است، بهترین زمان اجرای پروژه نیمه شب بوده که حداقل مصرف آب در شبکه مقدار صدا حداقل ممکن است ولی امکان تست انشعاب در نیمه شب فراهم نیست و صرفاً کرولیت شبکه در نیمه شب انجام می پذیرد. این مسئله ضمن اینکه باعث افت دقت تست انشعاب می گردد باعث نیاز به پیش بینی تمهیدات خاص ایمنی و طبیعتاً افزایش هزینه ها می گردد.
4.6. رفع نشت های شناسایی شده مخصوصا نشت هایی که بر روی خطوط اصلی بوده و در مسیر تردد وسایط نقلیه می باشند نیاز به اخذ مجوز های لازم از شهرداری و راهنمایی رانندگی داشته و روند اجرای کار را کند می نمایند.
4.7. استفاده از متد آکوستیک نیاز به تامین حداقل 2 اتمسفر فشار دارد بنابراین در شبکه هایی که فشار کمتر است امکان نشت یابی به این روش وجود ندارد .
5. تجارب مرتبط
براساس مقاله آقای دکتر تابش و همکاران (مهر ماه 85) امکان تعیین زمان نشت یابی و نوسازی شبکه های توزیع آب شهری با استفاده از تحلیل اطلاعات حوادث وجود دارد .همچنین روش های نوین نشت یابی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و بدون نیاز به فعالیت وسیع اجرایی با استفاده از خروجی نرم افزار ها در تعیین محدوده های نشت توسط آقایان عطاری و فغفور مغربی معرفی شده است.
اخیراً مجریان نشت یابی با استفاده از اطلاعات زمین شناسی و با تشخیص رطوبت های تحت فشار نسبت به تعیین محدوده های مشکوک به نشت اقدام کرده و در مدت زمان بسیار محدود محل نشت شناسایی می گردد. بر این اساس حتی با استفاده از خروجی نرم افزار ها و اطلاعات و آمار موجود می توان نقاط احتمالی نشت را شناسایی و سپس با دستگاههای مناسب به تعیین محل دقیق پرداخت .به این مفهوم که در مدت زمان کوتاه تر به نتیجه مناسب دست پیدا کرد.
6. نتیجهگیری و جمعبندی
طبق اطلاعات جدول و نمودار شماره 1، این فعالیت منجر به کاهش حجم آب ورودی به منطقه به میزان 185000 مترمکعب در شش ماهه اول سال 97 نسبت به دوره مشابه سال 96 و کاهش دبی لحظه ای متوسط ورودی از 165 به 153 لیتر در ثانیه گردید. حداقل جریان شبانه در دوره مذکور از 117 لیتر در ثانیه در سال 95 به 98 لیتر در ثانیه در سال 96 و سپس به 83 لیتر در ثانیه در سال 97 کاهش پیدا کرده است. با توجه به بافت جمعیتی منطقه و رشد قارچی مشترکین غیر مجاز ، نظر به اینکه تغییرات فاحشی در بهره برداری منطقه اتفاق نیوفتاده کاهش حداقل جریان شبانه به مثابه کاهش مقدار نشت از شبکه بوده و کاهش حجم ورودی علیرغم شرایط مطرح شده گویای تاثیر فعالیت مذکور در مدیریت تقاضا بوده است. با فرض قیمت تمام شده متوسط 12000 ریال به ازای هر مترمکعب، با ذخیره سالانه بیش از 185000 مترمکعب آب، قریب 222 میلیون ریال در هزینه ها صرفه جویی شده است .
جدول 1 – اطلاعات حجم آب ورودی و مصرف ثبت شده
لیتربرثانیه
|
مترمکعب درروز
|
مترمکعب در دوره
|
شرح
|
سال
|
160
|
13,824
|
2,571,264
|
ورودی به منطقه
|
95
|
87
|
7,526
|
1,399,923
|
مصرف
|
|
|
45.6%
|
آب بدون درآمد
|
165
|
14,238
|
2,648,402
|
ورودی به منطقه
|
96
|
92
|
7,981
|
1,484,635
|
مصرف
|
|
|
43.9%
|
آب بدون درآمد
|
153
|
13,241
|
2,463,000
|
ورودی به منطقه
|
97
|
88.9
|
7,643
|
1,421,661
|
مصرف
|
|
|
42.3%
|
آب بدون درآمد
|
نمودار 1 – روند تغییرات حداقل جریان شبانه (LPS)
1.تقدیر و تشکر
در این مختصر از جناب آقای مهندس جهانمرد معاونت محترم بهره برداری و آقای مهندس صفری رئیس محترم اداره بهره برداری در منطقه یک شیراز به دلیل راهنمایی ها و مساعدت های انجام گرفته و ازکارشناسان محترم دفتر آب بدون درآمد آبفا شیراز که استفاده از نظرات آنها منجر به ارتقا سطح فعالیت صورت گرفته گردید تقدیر و تشکر می گردد. اهتمام پرسنل شرکت مهندسی مشاور مدد آب در استفاده از تجهیزات مناسب باعث کسب نتیجه درخور گردید که شایسته قدردانی است .
2.مستندات تکمیلی موردنیاز
در راستای انجام این فعالیت از خدمات شرکت مهندسین مشاور مدد آب تهران استفاده شده است .