su temin, İletim ve dağıtım sistemleri modülasyonu

33
Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu PEYMAN ARBABHA OCAK 2019

Upload: others

Post on 22-Oct-2021

21 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri ModülasyonuPEYMAN ARBABHA

OCAK 2019

Page 2: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

İçindekiler

Amaç, Esas ve Temel Özeti

Proje Kavramı: Cazibeli ve Terfi İsale Hatları, Dağıtım Şebekeleri, Pompa İstasyonları

Optimum Boru Çapı

Su Dağıtım Şebekeleri

Kuyudan Su Temini

Su Kalite Analizleri

Sulama Sistemleri

2

Page 3: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Esas ve Temel Özeti

Modülasyon nedir?

Tanınmış yazılımlar:

EpaNet (EPA tarafından kurulmuş);

WaterCAD/WaterGEMS:

MIKE NET / MIKE (DHI)

Ekler (Extensions)

3

Page 4: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Esas ve Temel Özeti

Enerji ve Momentum denklemleri:

EGL1 = EGL2 + hf (EGL: Energy Grade Line, HGL: Hydraulic Grade Line)

𝑍1 +𝑃1

𝜸+

𝑣12

2𝑔= 𝑍2 +

𝑃2

𝜸+

𝑣22

2𝑔+ ℎ𝑓

hf = S . L + hfm (hfm: Minor Headloss)

𝑣 = 𝑘. 𝐶. 𝑅𝑥. 𝑆𝑦 (Hazen: 𝑣 = 0,85. 𝐶. (𝐷

4)0,63. 𝑆0,54 )

Yersel Kayıplar (Minor Headloss): ℎ𝑓𝑚 = 𝑘 .𝑣2

2𝑔

4

Zemin

ProfiliZemin

Profili

HGL1 HGL2

S = tg ( )

EGL1

HGL1

EGL2

HGL2

L

Page 5: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Esas ve Temel Özeti

HGL ‘den faydalanılması:

Negatif Basınçlar (Negative Pressures)

5

Zemin

Profili

Su

Teslim

Depo

Negatif

Basınç

Zemin

Profili

Su

Teslim

Depo

Page 6: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Esas ve Temel Özeti

Negatif Basınçlar:

6

Zemin

Profili

Su

Teslim

Depo

Negatif

Basınç

Zemin

Profili

Su

Teslim

Depo

Pompa

İstasyon

Pompa

Yükü

Page 7: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Esas ve Temel Özeti

Genel semboller ve tanımları:

7

Sembol (Object) Adı Veriler (inputs) Sonuçlar (outputs)

Node / Junction Koordinat

Zemin kotu

Teslim Debi

HGL

Basınç

Pipe / Link

Başlangıç-Bitiş

Uzunluk

Cinsi (C değeri) – Çapı

Yersel kayıp katsayısı (k)

Sürtünme kayıp miktarı

Akış debisi ve Hızı

Sürtünme eğimi

Reservoir / Tank Zemin Kotu / Su kotu

Min./Mak./Initial Kot

Giriş/Çıkış Debiler

Hacim Kontrol

Pump Pompa özelikler

Debi / Yük

Çıkış Debi / Yük

HGL

Page 8: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Cazibeli İsale Hatları

Başlangıç deposunun HGL ile tüm noktalara su iletmesine, Cazibeli

bir sistem denir;

İlk etapta tüm su teslim noktaları Junction olarak modellenecektir;

İlk Run için, hız 1,0 m/s olarak piyasada en yakın iç çapı seçip,

modülasyonu başlatabiliriz (Dikkat: 1,0 m/s her zaman optimum bir

hız sayılmaz);

Bütün Junction‘larda basınçları kontrol edip, gerekli düzeltmeleri

yapmalıyız;

Boru sınıflandırmaları sağlanacaktır;

Teslim noktalar depo ise, Junction’ı değiştirip, onu FCV / Reservoir

haline getirmeliyiz;

8

Page 9: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Cazibeli İsale Hatları 9

Hendek genişliği

He

nd

ek

de

rin

liğ

i

Do

lgu

De

rin

liğ

i

Dolgu derinliği > Don derinliği

BTK: Boru Taban Kotu

BEK: Boru Eksen Kotu

5m bağlantı

boru

5m bağlantı

boru

Debi Kontrol

Vana (FCV)

Depo

Depo

Aynı HGL,C artırınca, Debi artır

Page 10: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Cazibeli İsale Hatları 10

Depo

Su

Teslim

Depo

Su

Teslim

Depo

Su

Teslim

Depo

Su

Teslim

Basınç

Kırıcı

Vana

Depo

Su

Teslim

Maslak

Page 11: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Terfi İsale Hatları

Başlangıç deposunun HGL yetersiz nedeniyle, yeterli enerji pompa ile

sisteme verip, HGL miktarı artıracaktır.

İlk Run için pompa yeri, Junction ile modellenecektir. İlerde, Junction

yerine pompa kullanacaktır.

11

Emme Borusu

2x5m pompa

bağlantı borular

10m KolektörEmme Borular

bağlantı borular

eşit olmalı

Terfi Borular

10m Kolektör

Page 12: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Pompa İstasyonları

Pompa çizgisi: Pompa’nın özeliklerine göre işletilebilen yük/debi çizgisidir. Aşağıdaki seçenekler ile pompa modülasyonunu sağlayabiliriz:

Multiple Point: Pompa çizgisi üzerinden çeşitli yük/debi noktalarını seçip modele gireceğiz. Fazla nokta → dikkatli çizgi

Standard 3 Points: Shutoff, İşletme Noktası (Design Operating) ve Maksimum Operating noktası ile modellenecektir

Extended Points: Standard 3 Point gibi kalacak, ancak Maksimum Extended noktasına da eklenecek

Design Point (1 Point): yukarıdaki seçenekler pompa bilgileri ile yapılacaktır. İlk etaplarda en uygun seçenek 1 Point olarak sadece hesaplanan yük ve debiye göre modellenecektir.

Constant Power: Mevcut pompalara ait modeli veya yük/debi ile ilgili herhangi bir bilgi olmadan sadece pompanın elektrik tüketimine göre modülasyonun yapılması uygundur.

12

Pompa ÇizgisiBEP (Best Efficiency Point)

İşletme Noktası

Verim Çizgisi

Shutoff

Max.

Operating

Max.

Extended

Page 13: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Pompa İstasyonlar/Terfi Hatları 13

Emme Borular

bağlantı borular

eşit olmalı

Terfi Borular

10m Kolektör

h ≤ NPSH

Su

Teslim

hStatik

hf = s.L

0,75 hstatik ≤ hf

Su

Teslim

hStatik

hf = s.L

0,75 hstatik > hf

Page 14: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Terfi İsale Hatları 14

Su

Teslim

Su

Teslim

Debi Kontrol Vana

Su

Teslim

Page 15: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Optimum Boru Çapı

Maliyet ve İşletme açısından en uygun boru çapına, Optimum Boru Çapı denir.

Cazibeli sistemlerde belirli bir yönetim bulunmamaktadır. Aşağıdaki konular, bazı kullanılabilir yöntemleri gösterilmiştir:

Çeşitli boru çapı/cinsi kombinasyonu kullanarak Optimum çözümler elde edilecek;

Birden fazla Su Teslim noktası olan isale hatlarda ve noktalarda %50’den fazla basınç bulunması durumunda, sistemi cazibeli/terfi bir şekilde değiştirip, Optimum Boru Çapının elde edilip edilmeyeceğı kontrol edilmelidir;

Yüksek basınçlı boru sınıflarında (16 bar dan daha fazla), tam cazibeli yerine cazibeli/terfili bir sistemi ve daha düşük boru sınıflardan kullanıp, Optimum Boru Çapını kontrol edilmesi gerekir;

Terfi İsale Hatlarda, çeşitli boru çaplarının yatırım maliyeti ile işletme maliyeti (Enerji maliyeti dahil) hesaplanacak ya da birim su fiyatına göre, Optimum Boru Çapı seçilecektir.

15

Page 16: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Optimum Boru Çapı 16

L1 – D1 L2 – D2

Page 17: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Optimum Boru Çapı 17

Çelik Boru

PE Boru

Su Teslim NoktasıP=63m

%52 toplam

debi

P=7,5m

P=8m

P=17m

P=14m

Pstatik=205m

Pstatik=197m

HGL=1420m

V=0,51 m/s

V=0,49 m/s

V=0,35 m/s

V=0,89 m/s

P=5m

%52 toplam

debi

P=7,5m

P=8m

P=17m

P=14m

Pstatik=147m

Pstatik=139m

HGL=1362m

V=0,90 m/s

V=1,05 m/s

P=4m

P=4m

P=4m

P=4m

Page 18: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Optimum Boru Çapı 18M

aliy

et

Boru ÇapıYatırım Maliyeti

V=

1 m

/s

Ma

liy

et

Boru Çapıİşletme Maliyeti

V=

1 m

/s

Ma

liy

et

Boru ÇapıYatırım ve

İşletme

Maliyetleri

V=

1 m

/s

Vaziyet 1

Vaziyet 3

Vaziyet 2

Page 19: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Dağıtım Şebekeleri

Basınç Katları topoğrafıye göre ayarlanmalıdır (genelde 65 m statik

kota göre);

Her Basınç Kat için ayrı bir depo yerleşmelidir. Depo yerleşimi

mümkün olmayan şebekelerde, PRV (Pressure Reduce Valve) ile

Basınç Katları ayarlanmalıdır;

Şebekenin iskeleti, yani Ana Hatlar ve Ana Looplar, çizilmelidir;

Bir Basınç Katında 2 veya 3 dan fazla Ana Loop varsa, DMA ‘ya

(District Metering Area) dikkat edilmelidir;

Junction lara dağıtım debisi verilmelidir (Şehirlik ve konutlara dikkat

edilmesi gerekiyor).

19

Page 20: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Dağıtım Şebekeleri 20

ZK=65m

ZK=85m

ZK=110m

ZK=130m

ZK=120m

ZK=135m

PRV1

HGL=85m

PRV2

HGL=85m

Page 21: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Dağıtım Şebekeleri 21

Debimetre

Page 22: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Dağıtım Şebekeleri 22

Thiessen Polygon

Page 23: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Dağıtım Şebekeleri 23

Gerçek Yaklaşım

Page 24: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Kuyudan Su Temini

Her kuyun Statik ve Dinamik su seviyesi ve pompanın kotları modele girilecektir;

Yeraltı suyu Reservoir olarak ve pompa ile Reservoir arasındaki bağlantılar boru ile modellenecektir. Pompadan önce Borunun çapı, kuyun çapı olarak ve pompa ile kuyun zemin kotu, pompanın modeline göre ayarlanacaktır;

İlk etaplarda pompa “1 Point” olarak modellenecektir. Pompanın debisi, kuyudan alınacak debi olarak ve pompanın yükü, statik kot farkı x 1,1 olarak modellenecektir. İleride pompa yükü ayarlanacaktır;

Kuyudan su toplama iletim hattının çapları, debiye göre ve 1 m/s hız olarak belirlenmiş olup, ilerideki etaplarda optimum boru çapları hesaplanacaktır;

Birçok kuyuyu bir araya getirip birbirine bağlayıp, tek bir toplama sistemi ile su iletmesini sağlamak iyi bir çözüm değildir. İşletme süresinde, her zaman bütün kuyular beraber çalışmayacak ve bu durumlarda, pompalar doğru bir şekilde çalışmayabilir. Bu yüzden 5’ten fazla kuyunun bağlı olduğu bir sistem öneremiyorum;

Sistem ne olursa olsun, işletme şartlarının her zaman kontrolu gerekmektedir.

24

Page 25: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Kuyudan Su Temini 25

Zemin Kotu

D1

Dinamik Kotu

Statik Kotu

Pompa Kotu

L1

L2

D2

Din

am

ik K

otu

Po

mp

a K

otu

Ze

min

Ko

tu

L1

D1

L2

D2

Page 26: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Kuyudan Su Temini 26

Q3

Q1

Q2

Q1+

Q2+

Q3

Q3

Q1

Q2

Q1+

Q2+

Q3

Q4Q1+Q2+Q3+Q4

Q3

Q1

Q2

Q1+

Q2+

Q3

Q4

Page 27: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Kalite Analizleri

Genelde su dağıtım şebekelerinde su kalite analizleri gerekmektedir. Su analizleri, isale hatlar için de yapabilir;

Su içinde hangi parametrenin değerlenmesi gerekirse, parametrenin iki değerinin bilinmesi gerekmektedir:

Bulk Rate: Su içinde belirli bir sürede parametrenin fiziksel veya kimyasal yoğunluk oranının değişmesine Bulk rate denir. Örneğin: Klorun yoğunluğu zamanda azalır. Zaman birimde (1 günde veya 1 saatte) kaç ml klor azalma miktarına Klor Bulk Rate miktarı denir. Azalma oranı miktarı suyun özeliklerine bağlıdır ve bir kaynaktan kaynağa değişir. Laboratuvar analizleri ile Balk Rate miktarı bulunacaktır. Başka örnek ise su sertliği veya EC dir. Bu parametreler zamanda sabittir.

Wall Rate: Parametre ile borunun iç çevresinin etkileşimine Wall Rate denir. Parametrelerin bazıları borunun içinde çökeltilir (sedimantasyon). Bu nedenle parametrenin yoğunluğu borunun uzunluğu boyunca azaltılacaktır. Örneğin: Klor ve sertliği ile boru arasında etkileşim vardır. Bu etkileşim borunun cinsine bağlıdır. Genelde parametreler plastik borular ile, diğer borulara karşı (özelikle Çelik veya Düktile ait iç kaplama beton boruları) daha düşüktür. Wall Rate zamana bağlı bir değer değil, sadece uzunluğa bağlı bir değerdir.

27

Page 28: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Kalite Analizleri

Hidrolik tasarımın sonuçlarının tamalanmasından sonra, EPS (Extended Period

Simulation) bir model hazırlanacaktır. Genelde 24 saat bir sürede, zamanda değişen

debi katsayıları bir tablo şeklinde modellenecektir. Bu katsayılar, belirtilen zamanlarda,

teslim edilen su noktalarda (Junctions) veya isale hatlarında uygulanacaktır;

28

ZamanKat

sayısıZaman

Kat

sayısıZaman

Kat

sayısı

00:00 0,10 08:00 1,30 16:00 0,90

01:00 0,10 09:00 1,20 17:00 1,00

02:00 0,05 10:00 1,10 18:00 1,10

03:00 0,05 11:00 1,15 19:00 1,40

04:00 0,10 12:00 1,25 20:00 1,30

05:00 0,50 13:00 1,20 21:00 1,20

06:00 0,80 14:00 1,35 22:00 0,80

07:00 1,10 15:00 1,10 23:00 0,10

Page 29: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Kalite Analizleri

Genelde klorun belirli bir yoğunluğu depolardan sisteme girilip dağıtılacaktır. Klor günde belirli bir zamanda veya sürekli bir şekilde sistemde girilecektir. Ancak sisteme girilen klor miktarı 1 mg/l den daha fazla olmamalıdır. Aksi halinde zararlı kimyasal maddeler teşkil edilecektir. Diğer parametreler için (sertlik veya EC) birden fazla kaynak varsa, farklı miktarları modele verilecektir;

Laboratuvar sonuçlarına göre, klor için Bulk Rate miktarı modele verilecektir. Genelde klor Bulk Rate miktarı -0,90 (mg/l)(1-n)/gün ile -0,10 (mg/l)(1-n)/gün arasında olacaktır (klor yoğunluğunu zamanda azalması sebebiyle değeri eksidir). Sertlik ve EC’nın Bulk Rate‘i sıfırdır;

Klor Wall Rate miktarının bulunması için, Laboratuvar testleri gerekmektedir. Genelde, PE boruları veya iç kaplama epoksi olan Çelik/Düktil boruları için klor Wall Rate miktarı -0,01 ile -0,07 m/gün arasında değişecektir. Beton iç kaplaması Çelik/Düktil boruları ise, klor Wall Rate miktarı -0,03 ile -0,20 m/gün arasında değişecektir;

29

Page 30: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Kalite Analizleri

Modülasyonun sonuçlarına göre, klor miktarları bütün noktalarda hesaplanacaktır. Genelde su dağıtım şebekelerinde, klor miktarı hiç bir noktada 0,30 mg/l den daha düşük olmamalıdır. Aksi halinde, akış hızı değiştirilmesi (boru çapları değişmesi) veya sisteme düşük klorun olduğu noktalarda klor enjeksiyonu yapılmalıdır;

İsale hatlar ise, boy uzunluğuna nerede klor miktarı düşerse, o noktalarda klor enjeksiyonu gerekmektedir;

Enjeksiyonun hangi zamanlarda ve günlerde kaç mg/l olarak hesaplandığının bulunması için modülasyonun yapılıp gerekli değerler elde edilmelidir;

Şebeke içinden farklı kaynaklardan gelen EC veya sertliğin etkisini hesaplamak ve onları karıştırmak amacıyla bir EPS modeli hazırlanmalıdır;

30

Page 31: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Su Kalite Analizleri

Başka bir konu ise, Su Bekleme Süresi veya Su Ömrü (Water Age) dir;

Genelde, düşük debi hatlarında, su sirkülasyonu olmayacak ve bazen uzun bir süre beklenecektir;

Su bekleme süresinin 2 gündan fazla olmaması gerekmektedir. Bu nedenle Water Age analizleri gerekmektedir;

Yine de, EPS bir modülasyon hazırlayıp, modülasyonu en az 120 saat (5 gün) için Run yaparız. Sonuç olarak, şebekede su bekleme süresinde modelden alınacaktır;

48 saatten fazla su bekleme boruları için, çeşitli çözümler bulunmaktadır:

Boru çapı küçüklenmesi;

Loop sistemi değişmesi;

Şebekeye bölünmesi ve uzak yer alan noktaların başka bir kaynaktan beslenmesi;

31

Page 32: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Sulama Sistemleri

Sulamak (Sprinkle) basınca göre, debiye ayarlanacaktır;

Sulamaklar Junction olarak modellenecektir, ancak EmitterCoefficient (fışkırtan katsayısı) bir değeri verilmelidir. Bu değer, fabrika tarafından alınabilir;

Bütün alanlar beraber su veremeyecektir ve bir sulama programı gerekmektedir. Bu yüzden aynı zamanda bütün debi ana hattan geçmeyecektir;

32

1. Gün 2. Gün 3. Gün

4. Gün

Sulamak (Sprinkle)

Q1 Q2 Q3

Q4

Q = Max (Q1, Q2, Q3, Q4)

Page 33: Su Temin, İletim ve Dağıtım Sistemleri Modülasyonu

Dinlemek için teşekkür ettim…..

33

Modülasyon ile ilgili herhangi bir sorunuz varsa, her

zaman email gönderebilirsiniz:

Email: [email protected]

WhatsApp: +90 537 9965877