امکانسنجی توسعه نیروگاه‌های برقابی در خطوط آبرسانی با بهره‌گیری از روش تحلیل سلسله مراتبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 موسسه عیرانتفاعی آل طه-تهران-ایران

2 استاد مدعو گروه مهندسی عمران موسسه غیرانتفاعی آل طه

چکیده

یکی از روش‌های کارآمد در مدیریت بهره‌برداری از شبکه‌های آبرسانی شهری،‌کنترل فشار مازاد موجود در برخی از نقاط سامانه است. بدین منظور،‌‌بهره گیری از پتانسیل ارتفاعی موجود در خطوط اصلی انتقال آب ثقلی به صورت تولید انرژی برقابی می‌تواند رهیافت مناسبی جهت مدیریت فشار آب در شبکه و استفاده بهینه از جریان عبوری، قلمداد گردد. در این مقاله، با استفاده از شبیه‌سازی هیدرولیکی جریان در شبکه آبرسانی مورد بررسی و استخراج پارامترهای هیدرولیکی مهم نظیر بارآبی خالص موجود در محل‌های محتمل نصب توربین آبی،‌دبی جریان ورودی به مخازن ذخیره آب شرب و با در نظر گرفتن وضعیت توپوگرافی مسیر انتقال جریان و تراز ارتفاعی نقاط(تعیین گرادیان هیدرولیکی)،‌توان تولیدی در نه سایت برقابی منتخب مورد محاسبه قرار‌‌گرفت و در ادامه به منظور تصمیم گیری جهت اولویت بندی ساخت و بهره‌برداری از پتانسیل‌های برقابی پیشنهادی و ارائه رهنمود به بهره‌برداران،سرمایه گذاران و متولیان امر از روش تصمیم‌گیری چندمعیاره سلسله مراتبی بر مبنای پنج معیار‌اصلی فنی،‌اقتصادی،‌سیاسی-اجتماعی،‌پدافند‌غیرعامل ومحیط‎زیستی استفاده گردید و با اخذ پرسشنامه‌های تهیه شده،‌سایت‌های برقابی منتخب رتبه‌بندی شدند. براساس تجزیه و تحلیل پاسخ‌های بدست آمده از طریق پرسشنامه و وزن‌دهی به هریک از معیارها و زیرمعیارها(توسط مقایسه زوجی)در محیط نرم افزار Expert Choice مشخص گردید که معیار فنی در رتبه اول،‌معیار اقتصادی در رتبه دوم، معیار زیست محیطی در رتبه سوم،‌پدافند غیرعامل در رتبه چهارم و معیارسیاسی-اجتماعی در رتبه پنجم قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده، سایت‌های نیروگاهی در مخزن1183،‌مخزن1453‌و مخزن57 به ترتیب با ظرفیت نصب3100، 4107، 1072 کیلووات در اولویت‌‌های‌اول تا سوم احداث و بهره‌برداری در شبکه آبرسانی مورد نظر،‌قرار گرفتند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility study of development and exploitation projects of hydroelectric power stations in urban main water supply systems using hierarchical analysis method (case study: part of Tehran main metropolitan water main pipeline system)

نویسندگان [English]

  • Rojin ziaeipourroudsari 1
  • Mohammad Reza Beheshti 2
1 Taha Institute of Higher Education,Tehran,Iran
2 Lar Consulting Engineers Co.
چکیده [English]

Preserving the environment and making fossilfuels viable for energy production, as well as power grid losses and low efficiency of thermal power plants, have drawn human attention to the use of alternative and renewable resourcesof energy such as hydroenergy.One of the most effective approaches to operational managementof the urbanwatersupply networks is to control thesurplus hydraulicpressure in somepartsof thesystem.Therefore,utilizing thepotential head along main gravitypipelines route to recoverenergy can be considered as a favourable strategy for optimum flowcontrol and management of thewaterpressure in the network.In this study,by applying hydraulic simulationof a given water supply network,the important hydraulicparameters suchas available netpressure head in various locationsof waterpipeline and water reservoirs inflow havebeen derived.Hence,by considering these essentialparameters and taking into account the topographicstatusof water transmission route and hydraulicgrade line elevation at each point,thepower output was calculated at nine selected hydropower sites.In addition,to Prioritizing theconstruction and operationof theproposed hydropower potentials and providing useful guidance to authorities,investors and executive managers,a multi-criteria decision-making analysis based on the analytic hierarchy process was conducted according to five key criteria including technical,economic,social, passivedefence and environmental aspects.Hence,a comprehensive multi-criteria model based on AHP and questionnaires has been developed to rank hydroenergy production in proposed sites in a water supply network.By analysing the expert questionnaires and weighting to each of thecriteria and sub-criteria(pairwise comparison)in theExpertChoicesoftware,it was found that thetechnical,economic,environmental,passivedefence and socialcriteria were ranked in first to fifth place,respectively.The results showed that microhydropower potential sites in R.1183,R.1453 and R.57reservoirs with installed capacityof3100,4107and1072KW respectively,were ranked in thefirst to third priorityof construction in thestudied watersupply network.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Feasibility
  • Analytic Hierarchy Process
  • Multi-criteria decision-making
  • Water Supply Network
  • Micro Hydropower plant
صلوی تبار، ع.، ضرغامی، م. و ابریشم چی ، ا . 1385. مدل پویایی سیستم در مدیریت آب شهری تهران. نشریه آب و فاضلاب، 3 (59): 12-28.
بهشتی، م.، صدقی، ح.و بابازاده، ح. 1387، توسعه مدل تلفیقی شبیه‌سازی و بهینه‌سازی طراحی و بهره‌برداران از مخازن برقابی، مجموعه مقالات دومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه‌های برقابی.
حسینی، ا. و باقری، ع. 1392. مدل‌سازی پویایی سیستم منابع آب دشت مشهد برای تحلیل استراتژی‌های توسعه پایدار. نشریه آب و فاضلاب، 4 (24): 28-39.
شهرکی، ع.، شهرکی، ج. و هاشمی منفرد، آ. 1395، بررسی رویکردهای مدیریتی بهره‌برداری منابع آب منطقه سیستان با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی فازی (FAHP). پژوهش‌های مدیریت عمومی، شماره 31: 98-73.
محمدی، ع. و وشتانی، م. 1394. امکان سنجی نصب نیروگاه‌های برقابی کوچک بر روی خطوط شبکه آبرسانی شهر تهران، فصلنامه تحقیقات مکانیک، شماره 7 (3): 5-1.
Afshar, A., Jemaa. Ben Jemaa. and Miguel , A. 1990. Optimization of hydropower plant integration in water supply system. Journal of Water Resources Planning and Management, 1990.116:665-675.
Keyes, A. M. and R. N. Palmer, The Role of object oriented simulation models in the drought preparedness studies, water management in the 90s, a time for Innovation, proceedings of 20th annual WRPMD Conference, American Society of Civil Engineers, New York, N. Y., 1993.
Fletcher, R., 1998. low –density , agrarian-based urbanism: a comparative view. Institute of Advanced Studies Insights. 2 (4), 2-19.
Kougias, I., Patsialis, T., Theodossiou, N. and Ganoulis, J. 2014. Hydropower projects within a municipal water supply system: optimum allocation and management using Harmony search.
Teegavarapu, R. and Simonovi, S. 2000. Short-term operation Model for coupled Hydropower Reservoirs. Journal of water Resources planning and management, 98-106.
Saysel, A., Barlas, Y. and Yenigun, O. 2002.Environmental Sustainability in an agriculture development Project:a system dynamics approach. Journal of Environmental management, 247-260.
Sofia, G., Tarolli, P., Cazorzi, F., Dalla Fontana, G. (2011). An objective approach for feature extraction: distribution analysis and statistical descriptors for scale choice and channel network identification. Hydrology and Earth system sciences, 15 (5): 1387-1402.
Carravetta, A. and Fecarotta, o., Delgiudice, G. and Ramos, H. 2014. Energy recovery in water systems by PATs: a comparisons among the different installation schemes. Procedia Engineering, IWA70:275-
Corcoran,L., Coughlan,p.,and Mcnabola,A. 2013.Energy recovery potential using micro hydropower in water supply networks in the UK and Ireland .journal of water science and technology :water supply, iwa13.2:552-560.
Saaty, T. L. 2000. Fundamentals of decision making and priority theory, 2nd Ed., PA: Rws Pub, Pittsburgh. 
[16]-Shadman,F., Sadeghipour,S., Moghavvemi, M.and Saidur,R2016.Drought and energy Security in key Asian countries. Renewable and Sustainable energy reviews 53:50-58.
Yousefi, H., Noorollahi, Y., Ehara, S., I toi R., Yousefi, A., Fujimitsua, Y., Nishijimaa Resources Map of Iran, Geothermics 39, 2010, pp. 140-151.