نکاتی در طراحی شبکه توزیع آب:
انواع شبکه توزیع آب به دو دسته کلی زیر قابل تقسیم میباشد:
الف- نحوه لوله گذاری
ب- سیستم تأمین فشار
الف) تقسیمبندی شبکه توزیع آب از نظر نحوه لوله گذاری:
در این تقسیمبندی شبکه توزیع آب به سه دسته شاخهای، حلقوی و مختلط تفکیک میشود.
شبکه شاخهای:
در این سیستم همواره لولههایی با اقطار کوچکتر از لولههای با اقطار بزرگتر منشعب میشود. جهت جریان غالباً از لوله اصلی به لولههای فرعی است. در این سیستم چنانچه لوله اصلی دچار شکستگی شود موجب قطع آب در قسمتهای پایین دستی خواهد بود که این موضوع از معایب این سیستم شمرده میشود.
از دیگر معایب این سیستم راکد ماندن آب در زمان کاهش مصرف میباشد، که موجب رسوب گذاری در لوله و تغییر رنگ و مزه آب میشود. تغییرات فشار در این شبکهها عمدتاً به صورت خطی با توجه به میزان افتهای اصلی و جزئی است.
شبکه حلقوی:
در این سیستم شبکه از یک حلقه اصلی به صورت کمربندی و حلقههای درونی تشکیل شده و آب توسط حلقه اصلی به حلقههای درونی وارد وبه مصرف کننده میرسد. در این نوع از شبکه بسته به نوسانات مصرف جهت جریان تغییر مییابد. هزینه اجرای شبکههای حلقوی به دلیل طولانی شدن لوله گذاری افزایش مییابد.
همچنین به دلیل نامشخص بودن جهت جریان آب در لوله محاسبات آن پیچیده میباشد، البته ناگفته نماند که این نوع شبکه از مطلوبترین نوع شبکه توزیع آب به حساب میآید.
در رابطه با این شبکهها خاطر نشان میسازد به دلیل تغذیه جریان از نقاط مختلف، توزیع فشاری در حالت توازن نسبی قرار داشته و با توجه به اینکه توزیع و مصارف از یک حالت متعادلی بر خوردار است لذا تغییرات شدید فشاری قابل ملاحظه نمیباشد.
شبکه مختلط:
این سیستم همان طوری که از نامش پیداست تلفیقی از دو سیستم شبکه توزیع آب شاخهای وحلقوی است. با توجه به این موضوع که ایجاد شبکههای حلقوی علیرغم تمامیمزایای مرتبط با آن هزینه زیادی را در اجرا طلب مینماید، در اکثر شهرها بسته به وضعیت خیابانها ومعابر شهری شبکههای مختلط طراحی واجرا گردیده است.
ب) تقسیم بندی شبکه توزیع آب از نظر سیستم تأمین فشار:
جهت ایجاد جریان در یک شبکه توزیع آب و تأمین فشار لازم همواره سعی بر این است که از نیروی ثقل استفاده شود. شبکههای ثقلی با توجه به سادگی طرح آنها، در زمان بهرهبرداری از اطمینان بیشتری برخوردارند. در صورتی که به دلایل گوناگون ایجاد شبکه ثقلی امکان پذیر نباشد، فشار لازم در شبکه توزیع آب توسط ایستگاه پمپاژ تأمین میگردد. در هر حال شبکه توزیع از نظر تأمین فشار به انواع مختلف به شرح ذیل تقسیمبندی میشوند.
شبکه ثقلی نوع اول :
چنانچه منطقه مورد مطالعه از وسعت کمیبرخوردار باشد و اختلاف ارتفاع به حد کافی وجودداشته باشد، فشار تمامیمنطقه بوسیله یک یا چند مخزن با رقوم ارتفاعی یکسان تأمین میگردد.
شبکه ثقلی نوع دوم:
در صورتی که وسعت و تغییرات ارتفاعی منطقه ناچیز نباشد، استفاده از یک یا چند مخزن با رقوم ارتفاعی یکسان امکانپذیر نبوده و در این حالت باید با نصب تأسیسات کاهش فشار از نوع مخزنی یا مکانیکی (شیر فشارشکن ) محدوده را به مناطق مختلف فشاری تقسیمبندی نمود.
شبکه ثقلی مرکب:
در مناطقی که از چند طرف به ارتفاعات طبیعی محدود میگردند، میتوان مخازن دیگری در ارتفاعات پایینتر از مخزن اصلی احداث نمود. با این روش در ساعات پیک مصرف همه مخازن به شبکه توزیع آب متصل بوده و در مدار بهرهبرداری قرار خواهند داشت، در ساعات کم مصرف برخی از مخازن در مدار قرار خواهند گرفت و به منظور جلوگیری از سرریز آب مخزن پایین دست نیاز به تهیه و نصب تأسیسات کنترل جریان (شیرهای کنترل جریان در ورودی مخازن) است.
از محاسن این سیستم کاهش قطر لولههای اصلی شبکه توزیع آب نسبت به حالت ثقلی ساده است، که باعث کاهش هزینههای اجرایی میگردد.
پمپاژ- ثقلی:
در صورتی که محل تأمین آب در پایین دست شهر باشد و شبکه توزیع در رقوم بالاتری از محلهای تأمین قرار داشته باشد ناگزیر باید آب را به شبکه توزیع پمپاژ نمود. که در ساعات کم مصرف آب پمپاژ شده وارد مخازن ذخیره میشود ودر ساعات پیک مصرف ایستگاه پمپاژ و مخزن همزمان شبکه توزیع را مشروب میسازند.
پمپاژ مستقیم :
چنانچه اختلاف ارتفاعی کافی در محدوده منطقه وجود نداشته باشد، توزیع و تأمین آب با پمپاژ مستقیم آب به شبکه توزیع صورت میگیرد. استفاده از این سیستم به دلیل نوسانات فشار در ساعات مختلف مصرف با اشکالات زیادی همراه خواهد بود و معمولاً در شرایط خاص و مناطق کوچک به کار برده میشود.
در این حالت ظرفیت و ارتفاع پمپاژ، به گونهای تعیین میگردد که علاوه بر تأمین آب مورد نیاز در حالت حداکثر مصرف، جبران نوسانات ساعتی فشار مورد نیاز در شبکه نیز تأمین شود. کنترل پمپها در این حالت توسط سوئیچهای فشاری و متناسب با مصرف در شبکه خواهد بود.
بدین نحو که در شرایط پیک مصرف کلیه پمپها روشن و متناسب با نیاز شبکه، آب مورد نیاز و فشار لازم را ایجاد مینماید. به تدریج با کاهش مصرف در شبکه بالطبع فشار افزایش یافته و دبی پمپها تقلیل مییابد. ولی قبل از اینکه پمپها در شرایط نامطلوب از لحاظ راندمان کاری قرار گیرند، توسط سوئیچهای فشاری و تابلو فرمان، پمپها به ترتیب یکی پس از دیگری خاموش میشوند.
به نحوی که سایر پمپهای روشن در شرایط کاملاً مناسب و مطلوب کاری قرار گیرند.
وبالعکس، با افزایش مصرف در شبکه و افزایش گذر حجمی، فشار هر پمپ کاهش یافته و کاهش فشار تا آنجایی ادامه خواهد یافت که فشار پمپها از یک مقدار حداقل کمتر نشود.
در این حالت نیز توسط سوئیچهای فشاری، پمپها به ترتیب و یکی پس از دیگری شروع به کار مینمایند به نحوی که کلیه پمپها در یک شرایط کاری مناسب از لحاظ راندمان قرار گیرند.
واضح است عملکرد پمپها با توجه به دامنه تغییرات دبی وارتفاع آنهابه نحوی میباشد که در شرایط نامطلوب از لحاظ راندمان قرار نخواهند گرفت و از طرفی فشار بیشینه ایجاد شده توسط پمپها در شبکه از حد مجاز تجاوز نمینماید و پمپها در حداقل فشار نیز تأمین کننده حداقل فشار مورد نیاز در شبکه خواهند بود.
ذکر این نکته ضروریست که استفاده از سیستم سوئیچ فشاری این امکان را به وجود میآورد که پمپها همواره در شرایط مطلوب کاری قرار گیرند و از عمر مفید بیشتری برخوردار باشند و همچنین در میزان برق مصرفی نیز صرفه جویی گردد. از آنجائی که گذر حجمی پمپها با استفاده از سوئیچهای فشاری و راندمان مناسب بین دو حد بالا و پایین مصرف، تنظیم میگردد، بنابراین بر اثر خارج شدن یک پمپ از مدار، پمپهای در حال کار از لحاظ راندمان دچار اختلال نمیگردند.
پمپاژ مستقیم با کنترل توسط مخزن هوایی:
استفاده از سیستم پمپاژ مستقیم با معایب زیادی همراه است. لذا در اغلب موارد جهت ایجاد یک سیستم مطمئنتر از مخازن مابین محل مصرف و ایستگاه پمپاژ استفاده میگردد، که مخزن تعبیه شده وظیفه کنترل فشار کار پمپها را عهدهدار است. در این حالت پمپها برای حداکثر مصرف روزانه طراحی میشوند.
چنانچه مراکز مصرف مابین محل مخزن هوایی و ایستگاه پمپاژ واقع باشند و تأمین آب توسط مخزن هوایی و ایستگاه پمپاژ صورت گیرد، تغییرات دبی و فشار آب در خطوط لوله کمتر خواهد شد.
به طور کلی انواع فشار در شبکه توزیع آب عبارتند از:
فشار استاتیکی شبکه که با صفر فرض نمودن جریان در لولهها و در نظر گرفتن بلندترین سطح آب در مخزن به دست میآید. حداکثر فشار استاتیکی، نبایستی از حداکثر فشار مجاز در شبکه، بیشتر شود.
فشار دینامیکی شبکه که در هر نقطه از شبکه، با کاستن افت فشارها از فشار کلی، به دست میآید. حد اقل فشار دینامیکی بایستی از حداقل فشار مورد نیاز در شبکه بیشتر باشد.
تعاریف و اصطلاحات رایج در مدلسازی:
همانند سایر علوم، در مدلسازی اصطلاحات تخصصی خاصی رایج بوده که در ادامه برخی از آنها تشریح گردیده است.
سیستم:
به شبکهای از اجزای به هم پیوسته که قادر به پاسخگویی به یک یا چند محرک میباشند، اصطلاحاً سیستم اطلاق میشود، مانند سیستم انتقال و توزیع، سیستم جمعآوری فاضلاب و مانند آن.
مدل:
مدل آن چیزی است که سیستم را با غیر از خود سیستم تشریح میکند، یا به عبارتی، هر روش یا روند سازمان یافتهای که به منظور آنالیز مسائل و پیشبینی رفتار سیستم به کارگرفته میشود، مدل نام دارد.
شبیهسازی:
کاربرد مدل را شبیهسازی گویند.
متغییر:
کمیتی که در هر مرحله کار با مدل، قابل تغییر است را متغییر گویند. مانند مصارف.
پارامتر:
کمیتی که در هر مرحله کار با مدل، مقدارثابتی داشته و غیر قابل تغییر است. مانند ضریب زبری.
الگوریتم:
به مراحل یا روشهای محاسباتی، الگوریتم اطلاق میگردد.
هدف از مدلسازی و کاربردهای آن:
هدف اصلی تهیه یک مدل هیدرولیکی شبکه توزیع آب، حصول شناخت کافی و جامع از حالات مختلف موجود در سیستم به منظور ارتقاء کمی و کیفی طراحی و بهرهبرداری است.
به طور کلی، از مدل و نتایج شبیهسازی حاصل از آن، در یک سیستم توزیع میتوان در مواردی به شرح ذیل استفاده نمود.
طراحی سیستم در ارتباط با اصلاح و توسعه : مدل وسیله مناسبی را در ارزیابی مهندسی شبکه توزیع آب پیشنهادی و موجود، تعریف نواقص، ارزیابی و برآورد آلترناتیوهای مطرح در اصلاح و توسعه سیستم در اختیار طراحان قرار میدهد.
آموزش بهرهبرداران: مدل وسیله آموزشی بسیار مناسبی را در آموزش و کمک به بهرهبرداران در ارتباط با شناخت سیستم و فهم اثرات اعمال سیاستها و روشهای بهرهبرداری بر کارایی سیستم در اختیار قرار میدهد.
طراحی روش بهرهبرداری توسط مدل: کارشناسان قادر به تجزیه و تحلیل سیستم موجود بوده و از طریق آن میتوانند استراتژیها و روشهای بهرهبرداری بهینه که در نهایت منجر به وضع قوانین و دستورالعملهای مفیدی میگردد را تدوین نمایند.
ارزیابی بهرهبرداری سیستم با نتایج حاصل از مدل: اطلاعات مفیدی را در اعمال سیاستهای مختلف بهرهبرداری بر کارآیی سیستم در اختیار قرار میدهد.
نگهداری سیستم: از طریق مدل امکان ارائه طرح سیستماتیک و بلند مدت در تأمین و نگهداری مبتنی بر پیشبینی و پیشگیری فراهم میگردد.
بهینهسازی سیستم در مواقع اضطراری: از طریق مدل میتوان به حالاتی که در مواقع خارج شدن بخشی از شبکه از موارد و انتقال بار بخشی از آن به بخش دیگر حادث میشود، شناخت پیدا کرده و بدین ترتیب اقدامات مقتضی را جهت کاهش هر چه بیشتر زیانها به کار بست.
وضعیت موجود: از طریق مدل میتوان تأسیسات مورد نیاز جهت تأمین آب را در مراحل مختلف توسعه شهر با توجه به منابع آبی موجود و مورد نیاز تعیین نمود.
- حل مسائل و مشکلات مطرح در فصول گرم سال و مواقع کم آبی و بحران
- مطالعات مربوط به تلفات آب شهری
- مطالعه، بررسی و ارزیابی سیستم همزمان با بهرهبرداری
- مطالعات مربوط به مدیریت انرژی
- مطالعات و ارزیابیهای اقتصادی شبکه توزیع آب
- انجام مطالعات کیفی و روندیابی کیفی
- تعیین اندازه و نوع تأسیسات مورد نیاز، از قبیل مخازن و ایستگاههای پمپاژ
- تعیین محل احداث تأسیسات مختلف
- تعیین اندازه، نوع و محل کارگذاری شیرآلات
- تعیین اندازه مناسب لولهها
- تعیین مصارف و تدابیر مورد نیاز آتشنشانی
- تعیین مناطق مختلف فشاری و تحلیل مسائل خاص هر منطقه
- تعیین نیازهای آبی و ظرفیت شبکه در نقاط و زمانهای مختلف
- تعیین میزان بار وارد به شبکههای مجاور و تعدیل بار
محدودیتهای مدلسازی :
به دلیل وجود برخی از محدودیتهای ذاتی در هر مدل، استفاده از آن در حالات مختلف دارای محدودیتهایی است
از جمله محدودیتهایی که در استفاده و کاربرد مدل در شبیه سازی سیستمهای انتقال و توزیع آب وجود دارد، موارد زیر قابل توجه است:
مدل کامپیوتری موجب بهبود کمیت و کیفیت اطلاعات پایه نمیگردد.
مدل تنها میتواند اطلاعات مورد نیاز موضوع را از اطلاعات پایه استخراج نماید و هرگز برای غلبه بر کمبودها و نواقص اطلاعاتی نیست.
هیچ مدلی قادر به تولید نتایج کاملاً دقیقی نبوده، چراکه هر مدل دارای کمبودها و نواقصی در نشان دادن کل سیستم است. به عبارت دیگر، با توجه به اینکه هر سیستمی از فرایندها و مکانیزمهای پیچیده و متنوعی تأثیر میپذیرد و نمیتوان تمام آنها را در یک مدل جای داد، لذا نتایج صد درصد مطابق واقعیت نخواهند بود.
اعداد و نتایج به دست آمده توسط مدل کامپیوتری کاملتر از محاسبات دستی نبوده و تنها تفاوت آن در سرعت و دقت انجام عملیات و محاسبات است.
عموماً نتایج یک مدل به صورت اعداد، نمودارها و شکلها بوده و تفسیر نهایی آنها با توجه به شرایط محلی و سایر شرایط موجود به عهده کارشناس مدلسازی است.
مدل تنها یک نرم افزار کاربردی نبوده که پس از نصب بر روی کامپیوتر تنها به یک اپراتور جهت ورود اطلاعات و اخذ نتایج از آن نیاز باشد، بلکه بایستی کاربر آشنایی کافی به اصول هیدرولیک، کیفیت آب و مدلسازی داشته باشد.
استفاده از مدل به منظور پیشبینی حالتها و پاسخها در شبکه توزیع و رسیدن به یک سری شرایط تعریف شده، مستلزم آنالیز و تفسیر دقیق اجزای مختلف مدل است.
شبیهسازی یک سیستم نسبت به حالتهای مختلف، نیازمند به کار بردن فرضیاتی است که انتخاب آنها تأثیر مهمی بر نتایج دارد. باوجود واقعیتهای فوق، یک مدل وسیلهای با ارزش در نشان دادن رفتار سیستم تحت شرایط مختلف بوده و توسط آن میتوان به سؤالاتی پاسخ گفت که بدون مدل پاسخ به آنها بسیار دشوار و گاهی غیرممکن است.
معمولاً مدلها تمامیاجزاء سیستم را مدل نمیکنند، چراکه:
بیشتر شبکههای توزیع بسیار وسیع و گسترده هستند.
در بیشتر شبکههای توزیع، تنها اسکلت سیستم برای راحتی کار، مدل میشود.
اینکه چه لولههایی برای راحتی کار، حذف شوند تأثیر مهمی در مدل خواهد داشت.
تهیه مدل هیدرولیکی شبکه توزیع آب:
در طی یکی دو دهه اخیر با رشد صنعت کامپیوتر و روشهای جمعآوری، پردازش، ذخیرهسازی آمار و اطلاعات و استفاده از آنها در نشان دادن و شبیهسازی وضعیت موجود، پیشبینی وضعیت آینده (که در مدیریت شبکه توزیع آب بسیار مفید و ضروری میباشد) مطابق با سایر علوم و فنون جهش فوق العادهای پیدا نموده و چشمانداز جدیدی را در مقابل متخصصین امر گشوده است.
امروزه روشهای آنالیز شبکه توزیع آب به صورت یک تکنیک مطرح و کارا در شناخت رفتار هیدرولیکی و کیفی، ارزیابی طرحهای توسعه، بهرهبرداری و به طور کلی غلبه بر خلافهای اطلاعاتی، مورد پذیرش قرار گرفته است. در این راستا، علیرغم این حقیقت که هنوز ابهامات بسیاری در توصیف روابط پایه که تاثیر پارامترهای فرایندی را در سیستمهای آبی نشان میدهد، وجود دارد، از مدلها میتوان به عنوان ابزار مؤثر و مناسب در برآوردهای کمی و کیفی متغییرهای فرایندی استفاده نمود.
مراحل مدلسازی شبکه توزیع آب :
جهت تهیه مدل یک سیستم توزیع بایستی مراحل مختلفی به شرح زیر صورت پذیرد:
الف)تعریف موضوع:
اولین گام در تهیه یک مدل تعیین موضوع است. در این راستا، مدلسازی شبکه توزیع آب نیز از این قاعده مستثنی نخواهدبود. برخی از موضوعات کلی که غالباً بر مبنای آنها اقدام به تهیه مدل میگردد، عبارت است از :
- مطالعه طرحهای جامع آب
- مطالعه و بررسی کیفیت آب
- برآورد کارآیی شبکه توزیع آب
- مطالعات مربوط به مدیریت انرژی
- طرحهای اصلاح و ترمیم
- برقراری ارتباط با شبکههای مجاور
- طراحی سیستم توزیع جدید
- بهرهبرداری
ب)انتخاب مدل :
موضوعات مطرح در انتخاب یک مدل بسیار زیاد بوده و توانایی مدلها در برآوردن این نیازها بستگی خاص به آنها خواهد داشت. در انتخاب یک مدل سئوالات مختلفی مطرح بوده که در صورت پاسخ به آنها، به راحتی با مرور قابلیتهای نرمافزارهای موجود و دردسترس، میتوان نرم افزار مورد نظر را انتخاب و مورد استفاده قرار داد. از جمله سئوالات مطرح عبارتند از :
- میزان پرداختن به به جزئیات در مدل
- مدل، کلیه لولههای موجود در شبکه توزیع آب را شبیه سازی کند.
- مدل، کلیه شیرآلات، پمپها، مخازن و سایر سیستمهای کنترلی را شبیه سازی کند.
- شیرهای مجزا سازی را در شبیهسازی در نظر بگیرد.
- مصرف و الگوهای آن با چه جزئیاتی مورد استفاده قرار گیرد.
- میزان پرداختن به جزئیات جغرافیایی به عنوان مثال موقعیت لولهها و گرهها در مدل نشان دهنده موقعیت واقعی آنها در سیستم توزیع باشد.
- گزارشها، نمودارها و نقشههای کاربردی و مناسبی را به عنوان خروجی به ما بدهد.
ج)کالیبراسیون مدل :
کالیبراسیون دینامیک
کالیبراسیون ساده
د)نوع شبیه سازی مورد نیاز :
- دائمییا استاتیکی
- دوره گسترش یافته یا دینامیکی
- کیفی
- نحوه ربط مدل با سایر برنامههای کاربردی از جمله GIS وCAD، بانکهای اطلاعاتی و …
- نیازهای سخت افزاری
- نیازهای نرم افزاری
- نوع خروجیهای مورد نیاز
- میزان اطلاعات موجود، قابل دسترسی و تهیه
- ملاحظات فنی و اقتصادی
- پرسنل آموزش دیده
- دادهها و اطلاعات مورد نیاز
- راحتی استفاده و کاربرد
علاوه بر موارد فوق، در انتخاب یک مدل برای یک هدف خاص بایستی نسبت به برخی از نیازهای عمومی نیز شناخت کافی داشت.
ه)جمع آوری و سازماندهی اطلاعات :
اطلاعات مورد نیاز در مدلهای شبکه توزیع آب به دو دسته کمی و کیفی تقسیم میگردند.
اطلاعات کمی:
اطلاعات کمی مورد نیاز درمدلسازی شبکه توزیع آب، شامل موارد زیر میباشند:
- اطلاعات مربوط به شبکه (توپوگرافی، شرایط جغرافیایی، نقشه و موقعیت مسیرهای لوله گذاری)
- اطلاعات مربوط به مصرف (مصارف خانگی، تجاری، صنعتی و… به همراه آمارهای مصرف)
اطلاعات کیفی:
در صورتی که تهیه مدل کیفی آب در یک سیستم توزیع مد نظر باشد، اطلاعات آنالیز کیفی آب و معیارها و اهداف کیفی شبکه مورد نیاز است.
بررسی و تعین معیارها و محدودیتها :
در تهیه مدل هیدولیکی و ارائه سناریوهای بهرهبرداری، همواره به این نکته توجه میگردد که فشار و جریان در خطوط لوله، درحد مطلوب و در محدوده معیارهای موجود قرار گیرد. از این رو در این بخش، مبانی معیارهای مورد نظر تشریح گردیده است.
الف) دبی جریان :
سیستم آبرسانی شامل خطوط انتقال و شبکه توزیع آب بایستی بتواند آب مورد نیاز کلیه مصرفکنندگان و همچنین حداکثر نیاز شبانه روزی مصرفکنندگان بخصوص در روزهای گرم فصل تابستان برای تمام دوره طرح و درهنگام بهرهبرداری را تامین نماید. بنابراین سیستم آبرسانی بر طبق نیازهای آبی تعیین شده میبایست در طول دوران بهرهبرداری، ظرفیت انتقال و توزیع آب به میزان مورد نیاز را دارا باشد.
ب) سرعت جریان :
به طور کلی سرعت جریان در خطوط لوله از سه نقطه نظر زیر بایستی مورد توجه و بررسی کامل در امر طراحی و بهرهبرداری (تهیه مدل هیدرولیکی) قرار گیرد.
سرعت آب در لولههای انتقالی توزیع، نباید از حدی بیشتر گردد. زیرا افزایش سرعت آب از یک رو براساس معادلات هیدرولیکی سبب افزایش افت فشار شده و افزایش فشار، سبب بالا رفتن ارتفاع رانش پمپها و به طور کلی هزینههای ثابت و جاری ایستگاه پمپاژ و سیستم توزیع میگردد.
بر اساس رابطه برداری تغییر مقدار حرکت، مقدار نیروی وارد در زانوئیها و سه راهیها بر اثر تغییر جهت و سرعت جریان بالا، موجب شکستن لولهها بخصوص در اتصالات میگردد. همچنین به علت احتمال بستن ناگهانی شیرهای قطع و وصل در یک بخش، ضربه فشاری در سایر قسمتهای دیگر ایجاد میشود که احتمال شکسته شدن آن نقاط را بالا میبرد، مقدار این ضربه رابطه مستقیم با مقدار سرعت دارد.
سرعت زیاد آب باعث فرسایش جدار داخلی لولهها، بویژه در دهانه لوله و در محل اتصال دو لوله میگردد و چنانچه این مطلب مورد توجه و ملاحظه قرار نگیرد، عمر مفید خطوط لوله کاهش مییابد.
با توجه به موارد فوق، انتخاب حداکثر و حداقل برای سرعت آب درلولهها ضروری است و در این راستا محدودیت سرعت معمولاً به صورت زیر در نظر گرفته میشود.
بیشترین مقدار سرعت آب درلولههای با قطر کوچکتر از 500 میلیمتر برابر 2 متربرثانیه و در لولههای با قطر برابر و یا بزرگتر از 500 میلمتر برابر 2.5 متربرثانیه درنظر گرفته میشود.
حداقل سرعت آب در خطوط لوله آبرسانی بدین جهت مورد توجه قرار میگیرد که از طرفی در اثر سرعت کم، رسوب در لولهها ایجاد میگردد و از طرف دیگر گازهای محلول در آب به صورت حبابهایی درمیآیند که در قسمتهای بلند خطوط لوله جمع شده و جریان آب را مختل میسازند و نیز سبب تغییر مزه آب میشود. طبق استانداردهای قابل قبول دنیا حداقل سرعت 0.3 الی 0.6 متربرثانیه درنظر گرفته میشود.
ج) فشار :
حداکثر فشار در خطوط لوله باید به اندازهای باشد که لولهها بتوانند، فشار موجود را مخصوصاً در محل اتصالات در بدترین شرایط کار لوله، یعنی شرایط استاتیکی، تحمل کنند. فشار زیاد خطر شکستن لولهها را در نقاط پست و گود فراهم مینماید از طرف دیگر فشار در مقدار نشت و تلفات آب نقش موثری دارد و همچنین باعث بالا رفتن کلاس کاری لوله و در نتیجه افزایش هزینههای تاسیسات آبرسانی میشود.
محدود کردن فشار در شبکه از آن جهت اهمیت دارد که در زمان حداکثر مصرف و برداشت آب، هیچ نقطهای از شهر، نباید فشار کمتر از 3 متر گردد و همچنین اضافه شدن فشار نباید موجب ازدیاد مصرف و بخصوص تلفات آب شود.
منطقاً دیدگاه کلی در تهیه مدل هیدرولیکی شبکه توزیع آب به منظور کاهش تلفات باید به صورتی باشد که با در نظر داشتن جنبههای فنی و اقتصادی، فشارها در سطوح عمده تحت پوشش با رعایت مقادیر حداقل لازم، کمترین مقدار ممکن باشد.
حداکثر فشار موقعی مطرح میشود که خطر ترکیدن لوله در نقاط ضعیف شبکه، بخصوص در شب هنگام که جریان آب داخل شبکه خیلی کند و در نتیجه افت فشار به حداقل ممکن میرسد و نهایتاً فشار هیدرولیکی به حداکثر خود یعنی معادل فشار استاتیکی نزدیک میگردد، وجود دارد و این امر میتواند موجب شکستن لولهها، اتصالات و شیرآلات شود.
بنابراین با توجه به فشار کار لولههای موجود و لولههای پیشنهادی که برای فشار 6 الی 12 اتمسفر و بیشتر، ساخته میشوند و همچنین توجه به امکان پوسیدگی آنها پس از کارگذاری (در لولههای فلزی)، عدم پاسخگویی فشارپذیری لولهها در عمل نسبت به فشار اسمی، وجود ضعف شبکه در محلهای اتصال و عمل نصب متعلقات خط لوله و علاوه بر آن با عنایت به پیشبینی استاندارد صنعت آب کشور، حداکثر فشار مجاز شبکه توزیع آب به مقدار مناسبی برحسب ستون آب تعیین و محدود میگردد.
حداقل فشار آب در شبکه توزیع آب باید به اندازهای باشد که در ابتدای هر انشعاب، فشار لازم برای مصرفکننده در لوله وجود داشته باشد. این فشار باید افت فشار در کنتور و متعلقات، طبقات و ارتفاع ساختمان و حداقل فشار لازم در آخرین طبقه ساختمان را در پیک مصرف ماههای گرم سال تأمین نماید که برای شهرهایی که احداث ساختمانها تا سه طبقه مجاز باشد حداقل 20متر ستون آب در نظر گرفته شود. محدوده فشار حدالامکان بین 20 تا 40 متر ستون آب رعایت شود.
لازم به ذکر است، برطبق استاندارد صنعت آب کشور و براساس کیفیت اجرای شبکه توزیع آب و لوله کشی داخل ساختمانها در ایران، حد اکثر فشار مجاز شبکه برابر50 متر ستون آب توصیه شده است. حداقل فشار مجاز نیز بایستی به اندازهای باشد که با توجه به افتهای فشار شبکه و داخل ساختمان و همچنین تغییرات سطح آب در هیچ یک از نقاط برداشت در داخل ساختمانها، حداقل فشار از 3 متر ستون آب کمتر نباشد.
حداقل فشار شبکه برای ساختمانهای یک طبقه 14 متر و برای هر طبقه اضافی 4 متر، جهت تأمین ارتفاع و افت فشارهای داخلی ساختمان بر عدد فوق افزوده میشود.
