Hydraulic Performance of Palestinian Water Distribution Systems(Jenin Water Supply Network as a Case Study)
Date
2003
Authors
Shaher Hussni Abdul Razaq Zyoud
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The design of municipal water distribution systems in Palestine is implemented by using universal design factors without taking into consideration the effects of local conditions such as intermittent pumping, which is a way of operating the water distribution systems in most cities of developing world. By this way the water systems are divided into several pressure zones through which water is pumped alternatively and provided a large number of homes with a high quantity of water in a shorter period.
This way makes the using of the roof storage tanks is very efficient during the non – pumping intervals, so that the hydraulic performance of the water networks expected to be affected by affecting the pressure and velocities values. To investigate the behavior of the water systems under the action of intermittent pumping, the Jenin water distribution network has been taken as a case study and a procedure of modeling the system as in reality depending on operational factors, ways of operating and managing the system, representing each cluster of houses by one consumption node, making control by check valves, modeling the system by using (WaterCad Program).
The outputs show that the network is exposed to relatively high values of pressure and velocity, which have negative effects on the performance of the network. The comparison of pressure results and field measurements at specific locations shows a reasonable and small difference. The modeling of the system as continuous supply system depending on assumptions considering with future water consumption, availability of water, overcoming the problems of high pressures by using pressure reducing valves at specific locations, and assuming steady state analysis, shows the ability of the existing system to serve the Jenin area and to cope the future extension. The output values of velocities are parallel reasonably to the assumed limits of velocities (0.1 m/s – 0.3 m/s) to avoid stagnation and quality water problems, also the pressure values are within the limits of the design pressures in the residential areas. Further evaluation has been carried out to investigate the daily water consumption, daily peak factors and to study the variations of water levels in roof tanks under the conditions of continuous supply by implementing an experiment of monitoring daily water consumption for different consumers at different locations for a period of 15 days. The average daily peak factor was calculated to be 2.0, and a value of 75 l/c/d was recorded as average daily water consumption.
Studying the reaction of domestic water meter on air in the intermittent water supply networks over a two supply periods in two locations in the system by applying an arrangement consists of a regular and additional water meter, check valves and air release valve shows that the readings of the regular water meter are larger than the measurements of the additional water meter with a range of 5% - 8%. This difference depends on factors of location; consumer’s behavior and pressure drop in the system. The evaluation study of the water hammer in the Jenin distribution system, which has been implemented to investigate the effects of this phenomena shows that the water hammer values increase by increasing the velocity of water in pipes, and the values of shock pressures were within the limits of the shock pressures in water pipes systems.
من الشائع في فلسطين تنفيذ تصميم شبكات المياه باستخدام معايير تصميم عالمية, دون الأخذ بعين الاعتبار تأثيرات الظروف المحلية التي تؤثر على أداء شبكات توزيع المياه, كنظام الضخ المتقطع, والذي يمثل أسلوب تشغيل شبكات التوزيع في معظم مدن الدول النامية, حيث يتم تقسيم شبكات المياه الى قطاعات متعددة, ويضخ الماء بصورة متناوبة, وضمن مدة محددة, ويؤدي هذا الأسلوب الى استخدام خزانات جمع المياه على الأسطح المنزلية بصورة فعالة خلال فترات انقطاع الضخ، وبذلك يتوقع أن يتأثر الأداء الهيدروليكي لشبكات توزيع المياه بتأثر قيم السرعة والضغط. لتحري سلوك شبكات المياه تحت تأثير الضخ المتقطع, تم دراسة شبكة مياه مدينة جنين كنموذج يمثل أنظمة الضخ المتقطع, وتمثيلها بصورة مقاربة للواقع, وذلك بحساب معاملات التشغيل بتقسيم الزمن الحقيقي للضخ على الزمن المستهدف والذي يوفر كميات المياه المطلوبة في ظروف الضخ المستمر, ودراسة أسلوب تشغيل وادارة الشبكة, وتمثيل كل مجموعة من نقاط الاستهلاك المتجاورة والمتقاربة في المنسوب بنقطة استهلاك واحدة, مع تنفيذ تحكم بالضخ الى نقاط الاستهلاك المختلفة باستخدام محابس تحكم بالاعتماد على أسلوب تشغيل الشبكة الفعلي حيث أشارت ,(WaterCad) والمتبع من قبل الجهات المسئولة, ثم نمذجة ذلك باستخدام برنامج نتائج التحليل الى أن شبكة مياه جنين تتعرض الى قيم عالية من السرعة والضغط, والتي تؤثر سلبا على أداء الشبكة, كما ان مقارنة نتائج قيم الضغط مع قيم ضغط ناتجة من دراسات حقلية أظهرت بعض التقارب. تم تحليل وتصميم شبكة مياه جنين باعتبارها نظام تزويد مستمر, وبالاعتماد على فرضيات تتعلق بالاستهلاك المستقبلي للمياه, توفر كميات المياه اللازمة للأغراض المختلفة, والتغلب على مشاكل الضغط المرتفع في الشبكة باستخدام محابس تخفض الضغط في أماكن محددة في الشبكة. أشارت نتائج التحليل الى قدرة الشبكة على خدمة المدينة, واستيعاب التوسع المستقبلي, وكانت نتائج قيم السرعة موازية الى حد مقبول للقيم التصميمية للسرعة في شبكات توزيع المياه ( 0.1 م/ث – 0.3 م/ث ) المعتمدة لدى سلطة المياه الفلسطينية, والتي تستخدم لتجنب مشاكل ركود المياه, وتأثر النوعية سلبا في شبكات التوزيع. أما بالنسبة لقيم الضغط فقد كانت ضمن القيم التصميمية المستخدمة في المناطق السكنية. تم انجاز تقييم اضافي, يتضمن دراسة الاستهلاك اليومي, معامل الذروة للاستهلاك اليومي, ودراسة التغيرات اليومية في استهلاك الماء من خزانات المياه في ظروف التزويد المستمر وذلك بتنفيذ مراقبة يومية للاستهلاك المائي لعدة مستهلكين في قطاعات مختلفة من الشبكة ولمدة 15 يوما, وكان معدل معامل الذروة للاستهلاك اليومي 2.0 , ومعدل الاستهلاك اليومي 75لتر/شخص/يوم, وبمقارنة هذه النتائج مع نتائج دراسات سابقة, كان هناك تقارب في القيم, ويمكن الإشارة هنا الى انه من العوامل التي تؤثر على الاستهلاك اليومي اضافة الى عادات الاستهلاك, أعداد السكان, مستوى المعيشة, اختلاف أوقات التزويد, وقيم الضغط في الشبكة. تم دراسة تفاعل وتأثير الهواء المضغوط والممتص في أنظمة الضخ المتقطع على قراءات عدادات المياه, خلال فترتين من التزويد, وفي موقعين مختلفين بتطبيق تجربة تتكون من عداد مياه, عداد مياه أضافي، محبس تحكم، ومحبس لتفريغ الهواء . أظهرت النتائج أن قراءات عداد 8) من قراءات عداد المياه الإضافي والذي يقع بعد محبس % - المياه الأصلي أكبر بنسبة(% 5 تفريغ الهواء وذلك بفعل الهواء المضغوط, ولم تتحسن قراءة العداد الأصلي بفعل الهواء المسحوب عند اغلاق خط التزويد. ان نسبة الاختلاف في القيم تعتمد على عدة عوامل منها الموقع, سلوك المستهلك, وتغيرات الضغط في الشبكة. أظهرت دراسة ظاهرة المطرقة المائية في شبكة مياه جنين بأن قيم الضغط الناتجة عن المطرقة المائية تزداد بزيادة سرعة الماء في الأنابيب, وتعتمد قيمتها على عدة عوامل مثل نوعية الأنابيب, القطر, وطول الأنابيب. حيث كانت نتائج الحسابات لقيم الضغط ضمن الحدود المقبولة لقيم الضط الناتجة عن المطرقة المائية في شبكات المياه.
من الشائع في فلسطين تنفيذ تصميم شبكات المياه باستخدام معايير تصميم عالمية, دون الأخذ بعين الاعتبار تأثيرات الظروف المحلية التي تؤثر على أداء شبكات توزيع المياه, كنظام الضخ المتقطع, والذي يمثل أسلوب تشغيل شبكات التوزيع في معظم مدن الدول النامية, حيث يتم تقسيم شبكات المياه الى قطاعات متعددة, ويضخ الماء بصورة متناوبة, وضمن مدة محددة, ويؤدي هذا الأسلوب الى استخدام خزانات جمع المياه على الأسطح المنزلية بصورة فعالة خلال فترات انقطاع الضخ، وبذلك يتوقع أن يتأثر الأداء الهيدروليكي لشبكات توزيع المياه بتأثر قيم السرعة والضغط. لتحري سلوك شبكات المياه تحت تأثير الضخ المتقطع, تم دراسة شبكة مياه مدينة جنين كنموذج يمثل أنظمة الضخ المتقطع, وتمثيلها بصورة مقاربة للواقع, وذلك بحساب معاملات التشغيل بتقسيم الزمن الحقيقي للضخ على الزمن المستهدف والذي يوفر كميات المياه المطلوبة في ظروف الضخ المستمر, ودراسة أسلوب تشغيل وادارة الشبكة, وتمثيل كل مجموعة من نقاط الاستهلاك المتجاورة والمتقاربة في المنسوب بنقطة استهلاك واحدة, مع تنفيذ تحكم بالضخ الى نقاط الاستهلاك المختلفة باستخدام محابس تحكم بالاعتماد على أسلوب تشغيل الشبكة الفعلي حيث أشارت ,(WaterCad) والمتبع من قبل الجهات المسئولة, ثم نمذجة ذلك باستخدام برنامج نتائج التحليل الى أن شبكة مياه جنين تتعرض الى قيم عالية من السرعة والضغط, والتي تؤثر سلبا على أداء الشبكة, كما ان مقارنة نتائج قيم الضغط مع قيم ضغط ناتجة من دراسات حقلية أظهرت بعض التقارب. تم تحليل وتصميم شبكة مياه جنين باعتبارها نظام تزويد مستمر, وبالاعتماد على فرضيات تتعلق بالاستهلاك المستقبلي للمياه, توفر كميات المياه اللازمة للأغراض المختلفة, والتغلب على مشاكل الضغط المرتفع في الشبكة باستخدام محابس تخفض الضغط في أماكن محددة في الشبكة. أشارت نتائج التحليل الى قدرة الشبكة على خدمة المدينة, واستيعاب التوسع المستقبلي, وكانت نتائج قيم السرعة موازية الى حد مقبول للقيم التصميمية للسرعة في شبكات توزيع المياه ( 0.1 م/ث – 0.3 م/ث ) المعتمدة لدى سلطة المياه الفلسطينية, والتي تستخدم لتجنب مشاكل ركود المياه, وتأثر النوعية سلبا في شبكات التوزيع. أما بالنسبة لقيم الضغط فقد كانت ضمن القيم التصميمية المستخدمة في المناطق السكنية. تم انجاز تقييم اضافي, يتضمن دراسة الاستهلاك اليومي, معامل الذروة للاستهلاك اليومي, ودراسة التغيرات اليومية في استهلاك الماء من خزانات المياه في ظروف التزويد المستمر وذلك بتنفيذ مراقبة يومية للاستهلاك المائي لعدة مستهلكين في قطاعات مختلفة من الشبكة ولمدة 15 يوما, وكان معدل معامل الذروة للاستهلاك اليومي 2.0 , ومعدل الاستهلاك اليومي 75لتر/شخص/يوم, وبمقارنة هذه النتائج مع نتائج دراسات سابقة, كان هناك تقارب في القيم, ويمكن الإشارة هنا الى انه من العوامل التي تؤثر على الاستهلاك اليومي اضافة الى عادات الاستهلاك, أعداد السكان, مستوى المعيشة, اختلاف أوقات التزويد, وقيم الضغط في الشبكة. تم دراسة تفاعل وتأثير الهواء المضغوط والممتص في أنظمة الضخ المتقطع على قراءات عدادات المياه, خلال فترتين من التزويد, وفي موقعين مختلفين بتطبيق تجربة تتكون من عداد مياه, عداد مياه أضافي، محبس تحكم، ومحبس لتفريغ الهواء . أظهرت النتائج أن قراءات عداد 8) من قراءات عداد المياه الإضافي والذي يقع بعد محبس % - المياه الأصلي أكبر بنسبة(% 5 تفريغ الهواء وذلك بفعل الهواء المضغوط, ولم تتحسن قراءة العداد الأصلي بفعل الهواء المسحوب عند اغلاق خط التزويد. ان نسبة الاختلاف في القيم تعتمد على عدة عوامل منها الموقع, سلوك المستهلك, وتغيرات الضغط في الشبكة. أظهرت دراسة ظاهرة المطرقة المائية في شبكة مياه جنين بأن قيم الضغط الناتجة عن المطرقة المائية تزداد بزيادة سرعة الماء في الأنابيب, وتعتمد قيمتها على عدة عوامل مثل نوعية الأنابيب, القطر, وطول الأنابيب. حيث كانت نتائج الحسابات لقيم الضغط ضمن الحدود المقبولة لقيم الضط الناتجة عن المطرقة المائية في شبكات المياه.