بررسي تأثير عوامل مؤثر بر تغيير ضريب زبري هيزن - ويليامز لوله‌هاي چدني در طول دوره بهره‌برداري

Studying the Effect of Factors Influencing the Change in Hazen-Williams Roughness Coefficient of Cas t Iron Pipes during Operation Period

با توجه به اهميت فشار كافي در تأمين تقاضاي مصرف ­كنندگان در شبكه ­هاي توزيع آب، بررسي عوامل مؤثر بر تغيير فشار ضرورت مي­ يابد كه زبري لوله ­ها به صورت مستقيم بر روي فشار گره­ ها تأثيرگذارند. بنابراين بررسي عوامل مؤثر بر تغيير ضريب زبري (ضريب هيزن-ويليامز) در شبكه­ هاي آب اهميت پيدا مي­كند. قطر لوله ­ها، عمر لوله ­ها و خورندگي آب از جمله عوامل مؤثر در تغيير ضريب زبري لوله­ ها هستند كه در اين مقاله مورد ارزيابي قرار مي­ گيرند. تغييرات ضريب زبري با هركدام از عوامل مذكور رسم مي­ شود و با برازش نمودارهاي حاصله مي­توان روابط تقريبي ضريب زبري را به دست آورد. در نهايت با تركيب روابط به­ دست آمده، يك رابطه كلي براي ضريب زبري حاصل مي­شود. همچنين در اين مقاله از لوله­ هاي چدني كه داده­ هاي آزمايشگاهي آن در اختيار است، براي به­ دست آوردن رابطه رياضي استفاده مي­شود. با وجود اين، به جاي استفاده از ضريب زبري لوله ­هاي نو در تحليل و طراحي از ضريب زبري در انتهاي دوره طرح با درنظر گرفتن عوامل مؤثر مذكور استفاده خواهد شد. براي ارزيابي نتايج روش ارائه­ شده، شبكه دوحلقه ­اي در دو حالت معمول و واقعي مورد بررسي قرار مي­ گيرد. نتايج نشان مي­دهد اگر براي طراحي از ضريب زبري لوله­ هاي نو استفاده شود، فشار شبكه در انتهاي دوره طرح بيش از 25 درصد كاهش مي­يابد ولي در هزينه لوله­ ها در ابتداي دوره طرح حدود 50 درصد صرفه­ جويي مي‌شود. بنابراين براي تضمين وجود فشار كافي و ارضاي تقاضا در انتهاي دوره طرح بايد افزايش هزينه اجراي شبكه در ابتداي دوره طرح را پذيرفت.

Considering the importance of sufficient pressure in supplying demand in water distribution networks, it is necessary to study the factors affecting pressure variation, that the roughness of pipes directly affects the pressure of nodes. Therefore, the study of factors affecting the change in roughness coefficient (Hasen-Williams) in water distribution networks is important. Pipes diameter, age and corrosion are among factors affecting the change in the roughness coefficient of pipes that are evaluated in this paper. The roughness coefficients were plotted against each of the above mentioned factors, and the approximate relations of the roughness coefficient was obtained by fitting to the obtained graphs. Finally, by combining the relations obtained, a general relation is obtained for the roughness coefficient. Also, in this paper, the cast iron pipes, for which laboratory data is available, were used to obtain a mathematical relationship.Then again, instead of using the roughness coefficient of new pipes in analysis and design, the roughness coefficient for the end of the design period was used, taking into account the effective factors mentioned.To evaluate the results of the proposed method, a two-loop network was investigated in two common and real situations. The results showed that if the roughness coefficient of new pipes at the end of design period is used for designing, there will be a save of about 50% in cost of pipes, but then the network pressure at the end of design period will be reduced by more than 25%. Therefore, in order to ensure that there is sufficient pressure and demand satisfaction throughout the design period, it is necessary to accept an increase in the cost of network implementation at the beginning of the project.