تحلیل هیدرولیکی شبکه آبیاری بارانی با استفاده از نرم افزار WaterGEMS

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

یونس شکریان فرد ¹ ( گروه علوم و مهندسی آب، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز )
شهرام شاه محمدی کلالق ² ( دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز )

تاریخ دریافت : 1398/01/31 تاریخ پذیرش : 1398/09/19 تاریخ انتشار : 1398/11/01

کلید واژه: فشار, سرعت, پارامترهای طراحی, بهینه سازی, آبیاری بارانی,

چکیده مقاله :

در این تحقیق، شبکه آبیاری بارانی منطقه سیسان واقع در شهرستان بستان آباد استان آذربایجان شرقی با استفاده از نرم افزار WaterGEMS تحلیل هیدرولیکی گردید. این شبکه براساس موقعیت لوله های اصلی، نیمه اصلی و لترال ها به سه منطقه A، B و C تقسیم بندی شد. سپس با توجه به دور آبیاری، تعداد استقرار و آبپاش های شبکه، 9 سناریو تعریف شد. پارامترهای هیدرولیکی فشار و سرعت به ترتیب در گره ها و لوله ها قبل و بعد از بهینه سازی با نرم افزار WaterGEMS تحلیل شدند. نتایج تحلیل هیدرولیکی نشان داد؛ باتوجه به فشار مورد نیاز کارکرد آبپاش (40 مترآب) و فشار حداکثر تامین پمپ انتخابی شبکه (70 متر آب)، از نظر تامین فشار شبکه مشکلی یا محدودیتی وجود نداشت. به عبارتی، فشار در دامنه مجاز قرار داشت ولی با توجه به دامنه سرعت مجاز در خطوط اصلی و نیمه اصلی سیستم آبیاری بارانی، سرعت‌های بحرانی در 4 سناریو در منطقه B و 5 سناریو در منطقه C مشاهده شدند. با اعمال تغییرات لازم در قطر لوله‌ها و البته به شرط تغییرات مجاز در مقدار فشار (کمتر از 20 %)، مقادیر سرعت، بهینه شده و در دامنه مجاز قرار گرفتند. باتوجه به این که پارامترهای هیدرولیکی سامانه با کاهش در اندازه قطر لوله ها بهینه شدند، لذا سیستم طراحی شده بهینه با نرم افزار WaterGEMS، در مقایسه با سیستم طراحی و اجرا شده مورد مطالعه، منتج به کاهش 3/7 درصدی در هزینه های طرح گردید.

چکیده انگلیسی:

In this research, sprinkler irrigation network of Sysan area located in Bostanabad city in Azarbayjan Province was analyzed using WaterGEMS software. This irrigation network based on the position of the main, sub-main and lateral pipes divided into three A, B, and C zones and with regard to irrigation interval, the number of sets and sprinklers, 9 scenarios were defined. Hydraulic parameters (pressure and velocity) were analyzed in the nodes and the pipes before and after optimization with WaterGEMS, respectively. The hydraulic analysis indicated; based on the required pressure of the sprinkler operation (40 m-H2O) and the maximum supply pressure of the selective pump (70 m-H2O), there was no problem or limitation in supplying the network pressure. In the other words, the pressure aligned with standards. While according to permissible velocity in the sprinkler irrigation pipes, the critical velocities were observed in 4 scenarios in zone B and in 5 scenarios in zone C. By applying the necessary changes in the diameter of the pipes and provided that the pressure variations aligns with standards (less than 20%), the velocities were optimized and aligned with standards. Given that the hydraulic parameters were optimized by decreasing pipe diameter, the optimally designed system with WaterGEMS software led to a decrease of 7.3% in costs compared to the designed and implemented system.

منابع و مأخذ:

جری، ع. ح.، مهرانی، س. و بلوری، ح. 138۷. کاربرد تلفیقی نرم افزارهای GIS و WaterGEMS در مدیریت هیدرولیکی شبکههای توزیع آب شهری. دومین همایش ملی آب و فاضالب با رویکرد بهرهبرداری، تهران، دانشگاه صنعت آب و برق.

بی نام، 1383. ضوابط و معیارهای فنی آبیاری تحت فشار (طراحی). نشریه شماره 286.

توکلی، ر. 1394. مدیریت فشار در شبکه توزیع آب روستایی جهت کاهش نشت با استفاده از شیرهای هوشمند فشار در محیط (مطالعه موردی: مجتمع آبرسانی علی آباد لوله شهرستان بیرجند). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسالمی واحد فردوس.

جهانگیر، م.، بارانی، غ. و جهانگیر، ع. 1391 .مدیریت هوشمند فشار و کاهش نشت شبکههای آبرسانی در محیط WaterGEMS مطالعه موردی مجتمع آبرسانی دوحصاران خراسان جنوبی. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری وآب، 4 (13): 45-55.

ستارزاده، ا.، ذاکری نیری، م.، خضری، س. و فاضلی، م. 1393 .کاربرد نرمافزار مدلسازی WaterGEMS در طرحهای اصالح و توسعه شبکههای توزیع آب بهمنظور کاهش هدر رفت واقعی و ارائه مدل هیدرولیکی پایلوت شهر نسیم شهر. دومین همایش ملی بحران آب (تغییر اقلیم، آب و محیط زیست) دانشگاه شهرکرد.

جاعی، ع.، پناهی، م.، شیردلی، ع. و اجاقلو، ح. 1394 .بهینهسازی هیدرولیکی شبکههای آبیاری قطرهای در اراضی شیبدار با نرم افزار WaterGEMSمبتنی بر الگوریتم ژنتیک. کنفرانس و نمایشگاه مهندسی آب، تهران.

صفوی نژاد، م.، حسینی، ج. و شبان، م. 1393 .آنالیز طرح خطوط انتقال آب با استفاده از نرم افزار WaterGEMS ،مطالعه موردی: مجتمع روستایی خوسف خراسان جنوبی. اولین کنگره ملی مهندسی ساخت و ارزیابی پروژههای عمرانی، گرگان.

محمودی، ع. و نصرالهی، م. 1393. آموزش جامع نرمافزارهای کاربردی مهندسی آب. انتشارات ناقوس.

نامداری، ط. و طالب بیدختی، ن. 1388 .کالیبراسیون مدل تحلیلی هیدرولیکی WaterGEMS با استفاده از الگوریتم ژنتیک )مطالعه موردی روی شهر فراشبند(. سومین همایش ملی آب و فاضالب با رویکرد بهرهبرداری، دانشگاه صنعت آب و برق تهران.

نظری، ع. 1390. طراحی شبکههای آبرسانی WaterGEMS . تهران، انتشارات الیاس.

Bentley Systems, Incorporated. 2007. WaterGEMS v8 Users, Haestad Methods Solution Center, 27 Siemon Co Dr. Suite200W, Watertown, CT06795, USA.

Ghadami-Firouzabadi, A. and Arabfard, M. 2013. Optimizing the hydraulic designing of pressurized irrigation network on the lands of village Era by using the computerized model WaterGems. International Journal of Agriculture and Crop Sciences 5(10): 1045-1052.

Keller, J. 1990. Sprinkle and Trickle Irrigation, Springer Science and Business Media, LLC. Roy, P.K., Konar, A., Banerjee, G., Paul, S., Mazumdar, A. and Chkraborty, R. 2015. Development and hydraulic analysis of a proposed drinking water distribution network using WaterGEMS and GIS. Pollution Research 34(2): 371-379.

Serajizadeh, M., Musavi-Jahromi, SH., Heidanejad, M. and Ghomayshi, M. 2012. Qualitative and hydraulic comparison of cement Asbestos and Polyethylene pipes using WaterGems software. International Journal of Agriculture and Crop Sciences 4(24): 1849-1855.

Sonaje, N.P. and Joshi, M.G. 2015. A review of modeling and application of water distribution networks (WDN) softwares. International Journal of Technical Research and Applications, 3(5):174-178.

Sumithra, R.P., Nethaji Mariappan, V.E. and Amarnath, J. 2013. Feasibility analysis and design of water distribution system for Tirunelvelli Corporation using Loop and WaterGems software. International Journal of Applied Bioengineering, Vol.7, No.1.