تحليل اقتصادي مديريت فشار در شبكه‌هاي توزيع آب

Economic Analysis of Pressure Management in Water Distribution Networks

مديريت فشار يكي از مؤثرترين روش‌هاي مديريت نشت در شبكه‌هاي توزيع آب است كه علاوه بر كاهش نشت، مزاياي بسياري براي شركت‌هاي آب و فاضلاب دارد. هدف از اين پژوهش تحليل اقتصادي مديريت فشار از طريق تحليل جامع سود- هزينه با در نظر گرفتن جوانب مختلف اجراي مديريت فشار در شبكه‌هاي توزيع آب است. به اين منظور يك مدل رياضي براي ارزيابي سود حاصل از اجراي مديريت فشار بر كاهش نشت، شكستگي‌ها، نشت‌يابي فعال، مصرف آب، مصرف انرژي، خسارات وارده به ساختمان‌ها و افزايش رضايت مشتريان و همچنين هزينه‌هاي ناشي از خريد، نصب، بهره‌برداري و نگهداري و كاهش درآمد حاصل از كاهش مصرف آب، توسعه داده شد. با استفاده از مدل توسعه داده شده، سود خالص و نسبت سود به هزينه براي هر طرح مديريت فشار قابل محاسبه است. به‌عنوان مطالعه موردي، سامانه مديريت فشار پيشرفته از طريق نصب شيرهاي كاهنده فشار مبتني بر زمان و جريان در يك ناحيه ايزوله واقع در شهر مشهد اجرا شد و سود خالص و نسبت سود به هزينه حاصل از اجراي آن توسط مدل رياضي توسعه داده شده در اين مقاله، تخمين زده شد. نتايج نشان داد كه سود خالص حاصل از اجراي سامانه مبتني بر جريان از سامانه مبتني بر زمان بيشتر است و نسبت سود به هزينه براي سامانه‌هاي مديريت فشار مبتني بر جريان و زمان به‌ ترتيب 3/7 و 3/2 به‌دست آمد. مدل رياضي توسعه داده شده در اين مطالعه به مديران و متخصصان صنعت آب براي درك جامعي از مزايا و توجيه اقتصادي اجراي طرح‌هاي مديريت فشار كمك خواهد كرد.

Pressure management (PM) is one of the most effective methods of leakage management in water distribution networks (WDNs). In addition to reducing leakage, it provides many benefits for water utilities. The purpose of this paper is an economic analysis of the PM through a comprehensive cost-benefit analysis, taking into account the various aspects of the implementation of PM in WDNs. For this purpose, a mathematical model was developed for evaluating the benefits arising from implementing PM on the reduction of leakage, pipe breaks, active leakage control, water consumption, energy consumption, building damages and the increase of customer satisfaction and the costs of purchase, installation, operation and maintenance, and revenue reduction due to the reduction of water consumption. Using the developed model, the net benefit and benefit/cost ratio can be calculated for each PM scheme. As a case study, the advanced PM system was implemented through the installation of time modulated (TM) and flow modulated (FM) pressure reducing valves (PRVs) in a district metered area (DMA) located in Mashhad city. The net benefit and benefit/cost ration was then estimated by the developed mathematical model. The results showed that the net benefit of PM system through FM is greater than TM and the benefit/cost ratio was obtained 3.7 and 3.2 respectively. The developed mathematical model will assist water managers and practitioners in comprehensive understanding of the benefits and economic justification for implementing PM schemes.