الملخص

تعتمد الطرق التقليدية في تصميم شبكات توزيع المياه على استيفاء الاحتياجات المائية المطلوبة والضغوطات المحددة عند نقاط الاستهلاك شريطة أن تكون كل مكونات الشبكة داخل الخدمة. لكن هناك عدة أسباب تجعل أحد مكونات الشبكة خارج الخدمة لفترة زمنية معينة. فالزيادة المفاجئة في ضغط الشبكة أو الأحمال المرورية الثقيلة قد تؤدي إلى انفجار الأنبوب أو على الأقل حدوث تسريب عند وصلات الأنابيب وبالتالي انقطاع المياه عن بعض المستهلكين إلى حين إصلاح أو استبدال الأنبوب. بناء عليه، فإن التوجه الحالي لمنهجيات تصميم شبكات المياه يهدف إلى الوصول لتصاميم قادرة على أداء وظيفتها تحت الحالات التشغيلية الطبيعية وحالات الأعطال. إن عملية المحاكاة الدقيقة لكل الأعطال الممكن حدوثها للشبكة حتى ولو كانت شبكة صغيرة يعتبر أمرا غير عملي وعملية مستهلكة للوقت والذي يجعل من الضروري إنشاء مقاييس بديلة لتقييم حالات الأعطال بطريقة غير معقدة. تعتبر أنتروبيا الشبكة من ضمن المقاييس التي تم إنشاؤها والتي ترتبط بعلاقة قوية مع طرق المقاييس الدقيقة. إلا أن حساب أنتروبيا الشبكات يتطلب توظيف طرق حل تكرارية لحل معادلات غير خطية في حالة الشبكات متعددة المصادر. تم في هذه الدراسة اقتراح مقياس جديد وسهل الحساب. يعتمد المقياس الجديد على مبدأ تراكم اتجاهات التدفق بالأنابيب فقط ولا يتطلب حل معادلات هيدروليكية وحل معادلات غير خطية. تم الحصول على نتائج محفزة عند تطبيق المقياس المقترح على شبكة مرجعية من أدبيات البحث.

ABSTRACT

Water distribution networks are conventionally designed to satisfy required water demands and prescribed pressures at consumption points conditioned on that all network components are being in service. However, a network component could be unavailable for a certain period due to several reasons. A sudden increase in pressure or heavy traffic loading could result in pipe burst or, at least, leakage at pipe joints, which in turn makes some consumers suffer a shortage of water supply until the pipe is either repaired or replaced. As such, the current trend of water network design approaches aims to produce designs capable of operating under both normal and failure conditions. The fact that the accurate simulation of all possible failures, even for a small network, is a time-consuming and an impractical process makes it essential to establish alternative measures for assessing failure conditions in an uncomplicated manner. Among the established measures, the network entropy has been found to be strongly correlated with accurate measures. However, the evaluation of network entropy involves deploying iterative methods for solving non-linear equations for multiple source networks. In this study, a new and simple to calculate measure is suggested. The new measure is based on the accumulation of pipe flow directions only and does not require solving hydraulic equations and any further non-linear equations. The results are encouraging when applying the suggested measure to benchmark network in literature.