Μέθοδοι επίλυσης κλειστών δικτύων ύδρευσης οικισμών. Δίκτυο μελέτης : οικισμού Μανδρακίου Νισύρου

Abstract

Τα δίκτυα ύδρευσης χρησιμοποιούνται από την αρχαιότητα για να μεταφέρουν και να διανέμουν νερό από τις περιοχές αποθήκευσης στις περιοχές κατανάλωσης. Σήμερα ελάχιστοι είναι οι οικισμοί στον Ελλαδικό χώρο που ικανοποιούν τις ανάγκες τους για νερό χωρίς την ύπαρξη δικτύου ύδρευσης. Το γεγονός αυτό δε σημαίνει βέβαια, ότι όλα υφιστάμενα δίκτυα λειτουργούν αποτελεσματικά καθώς ένα μεγάλο ποσοστό αυτών σημειώνει προβλήματα λειτουργίας και μεγάλες διαρροές νερού. Δεδομένης της μεγάλης ανάγκης για εξοικονόμηση νερού, είναι απαραίτητη η επιδιόρθωση των παλιών ή η κατασκευή νέων δικτύων. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας συνεισφέρει πλέον σε μεγάλο βαθμό τόσο στο σχεδιασμό όσο και στην κατασκευή των δικτύων, μέσω των προγραμμάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών και την χρήση νέων τύπων υλικών. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελείται από δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος αναφέρονται οι βασικές έννοιες που συναντώνται κατά το σχεδιασμό των δικτύων ύδρευσης και οι Ελληνικοί κανονισμοί για την κατασκευή τους. Ακολουθεί η ανάλυση τριών ευρέως διαδεδομένων μεθόδων επίλυσης κλειστών δικτύων ύδρευσης, Αυτές είναι, με τη σειρά που αναλύονται, η Q – Cross, η Newton – Raphson και η Γραμμική. Μετά από περιγραφή της θεωρίας τους, που γίνεται στο δεύτερο κεφάλαιο, παρατίθεται η επίλυση τριών διαφορετικών παραδειγμάτων δικτύων ύδρευσης με κάθε μια από αυτές. Τα παραδείγματα βρίσκονται στο τρίτο, τέταρτο και πέμπτο κεφάλαιο. Μέσω των παραδειγμάτων, καθίσταται σαφής όχι μόνο ο τρόπος επίλυσης κάθε μεθόδου, αλλά και η επιρροή που έχει στη λειτουργία του δικτύου η επιλογή των υδραυλικών χαρακτηριστικών των αγωγών. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι οι μέθοδοι αυτοί είναι το οργανικό κομμάτι του σχεδιασμού των δικτύων ύδρευσης, μιας και μέσω αυτών γίνονται όλοι οι υπολογισμοί και λαμβάνονται οι αποφάσεις για τις διαστάσεις και τη μορφή των δικτύων. Επιπλέον οι αλγόριθμοι των μεθόδων (ή μέρη αυτών) χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη των προγραμμάτων επίλυσης δικτύων ύδρευσης. Στο δεύτερο μέρος περιγράφεται η λειτουργία του δικτυού του οικισμού της πρωτεύουσας της Νισύρου, του Μανδρακίου. Είναι ένα δίκτυο που δύσκολα ικανοποιεί τις ανάγκες των κατοίκων για νερό, κυρίως λόγο των μεγάλων διαρροών που εμφανίζει. Η περιγραφή έγινε μετά από επίσκεψη στο νησί και ανάλυση της προϋπάρχουσας μελέτης ύδρευσης του οικισμού, η οποία συνοδεύονταν και από σχέδια που αποτύπωναν το δίκτυο. Η επίλυση του δικτύου έγινε με τη χρήση του ελεύθερου προγράμματος επίλυσης δικτύων ύδρευσης “EPANET”. Η περιγραφή της υπάρχουσας κατάστασης ύδρευσης του οικισμού και οι υδραυλικοί υπολογισμοί βρίσκονται στο έβδομο και όγδοο κεφάλαιο αντίστοιχα. Στα δύο τελευταία κεφάλαια αναλύονται τα συμπεράσματα από τη λειτουργία του δικτύου και προτείνονται κατάλληλες λύσεις.

The networks of water supply are used from the antiquity in order to transport and distribute water from the regions of storage to the regions of consumption. Nowadays the settlements in Greece which satisfy their needs for water without the existence of a network of water supply are very few. This fact does not mean of course, that all the existing networks function efficiently. A big percentage of them mark problems of operation and big escapes of water. Given the fact that that we are in big need on saving water, it is essential to repair the old networks or manufacture new ones. The growth of technology contributes to a large extent in planning as well as in manufacturing of networks, by using computer programming and new types of materials. The present diploma thesis is constituted by two parts. In the first part the basic principles and ideas for the design of water supplies are presented as well as the Greek regulations for them. The analysis of the three most widely spread methods for the solution of close water supplies is given next. These methods are the Q-Cross, the Newton – Raphson and the Linear method. The methods are described theoretically in Chapter 2. A solution of three different examples of networks, one for each method, are given in Chapters 3, 4, 5 respectively. Via the examples given, is rendered explicitly not only the algorithm of the solution of each method, but also the impact that has in the operation of the network the choice of hydraulic characteristics of conductors. It is important to be stressed that these methods are the organic piece of planning of networks of a water supply and they determine all the calculations and the decisions on dimensions and the form of networks. Moreover the algorithms of the methods (or parts of them) are used for the development of computer programs for the solution of the networks of a water supply. Α description of the operation of the water network of the capital of Nisyros, Mandraki is presented in the second part. This network hardly satisfies the needs of residents for water, because big escapes of water are present. This description is a product of a visit in the island and the extended analysis of pre-existing studies of the water supply there. The solution of network was given by using the free program for the solution of networks of a water supply “ EPANET ”. The description of existing state of the water supply of the settlement and the hydraulic calculations can be found in the seventh and eighth chapter respectively. In the final two chapters conclusions from the operation of the networks are drowned and proposals for the enhancement of the system are made.