شبکه های زیرساخت

نویسنده مقاله: علی محمد حسن وند (مشاهده رزومه)

پایه های اصلی اقتصادی و خدمات رفاهی (Utility Services) در هر جامعه ای به شبکه های زیر ساخت آن کشور بر میگردد و بدون تردید بخش عمده ای از دولت و وزارت خانه ها و نیز مهندسین مشاور و پیمانکاران در هر کشوری درگیر با شبکه های زیر ساخت هستند.روند رو به رشد شبکه هاي آب، برق، گاز، تلفن و … به عنوان سازمانهای بزرگ و زیر ساختهای کشور، امروزه بدون استفاده از سیستمهای اطلاعات مکانی و بدون داشتن یک GIS سازمانی قطعا ارزش افزوده مناسبی نخواهد داشت و به لحاظ اقتصادی میتوانند به ضرر منجر شوند که شاهد این موضوع در بسیاری از این سازمانها در کشور هستیم. اطلاعات این زیرساختها می توانند در قالب یک SDI سازمانی (که ضرورت آن بیشتر از خود GIS است) وارد یک سیستم GIS شده و بصورت یک شبکهGeometric Networkمدل شوند. این مدلسازیها در توسعه و بهره وری و اتوماسیون شبکه ها ، باعث جلوگیری از اتلاف بیهوده وقت و هزینه و انرژي خواهد شد. هرچند شهرداری ها ، راهداریها و امور حمل و نقل و شبکه های خیابانی هم به نوعی زیر ساخت حمل و نقل و ترانزیت محسوب میشوند ولی به دلیل اینکه ماهیت آنها اندکی با شبکه های زیرساخت فرق دارد و الگوریتمهای تحلیل شبکه در آنها شامل پارامتر سومی به نام گردش جریان است و مدلسازی جریان در آنها متفاوت است ، به بحث این آموزش ما مرتبط نمیشوند و نیاز به دوره جداگانه ای دارند. از آنجاییکه بحث ما بررسی شبکه ژئومتریک نتورک در شبکه های زیر ساخت است ، قبل از بررسی اصول ساخت یک شبکه زئومتریک نتورک در نرم افزار ArcGIS، لازم است به ساختار و المانهای شبکه های زیر گاز ، آب ، برق و مخابرات به عنوان عمده ترین شبکه های زیر ساخت یک کشور اشاره مختصری شود سپس مفاهیم پایه در یک شبکه ژئومتریک نتورک مطرح میشود و در جلسات بعدی به ساخت سه نمونه شبکه ژئومتریک نتورک گاز ، آب و برق به صورت مثال خواهیم پرداخت و در انتها چند نمونه تحلیل در یک شبکه واقعی توزیع برق را خواهیم دید

1- شبکه گاز

بطور معمول یک شبکه توزیع گاز شامل ایستگاه های تقلیل فشار (CGS,TBS,DRS) به عنوان منابع اصلی تغذیه کننده شبکه ، خطوط اصلی و فرعی ، خطوط شاحه ای ، خطوط تغذیه ، اتصالات ، شیرها ، لایه های تاسیسات و جفاطت کاتدی و … و نهایتا مشترکین ، بعنوان المانهای بین منبع و مشترک ، میباشد.واحد های کنترل شبکه ، تعمیر و نکهداری ، امور مشترکین ، امداد ، هیدرولیک شبکه و … در یک سیستم گازرسانی شهری فعال هستند.محاسبات بالانس شبکه ، طراحی خطوط و لوله ها ، برآورد بار وارده بر هر لوله ،برآورد مصرف هر مشترک ، محاسبه مشترکین منشعب از هر لوله و یا گره فرعی ، تعیین مشترکین دچار قطع جریان و …. به عنوان جند نمونه از آنالیزهایی محسوب میشوند که یک شبکه ژئومتریک گاز به راحتی قادر به پاسخ گویی به آنها خواهیم بود.

2- شبکه آب

یک شبکه آب شهری شامل لایه های : ایستگاه پمپاژ یا تلمبه خانه ، لترال ها یا لوله های اصلی و فرعی شبکه (مثل لوله های آزبست با قطر 150 میلیمتر) ، مخازن زمینی و هوایی ،ایستگاه کلر زنی ، شیر آلات (valve) برای قطع و وصل مشترک یا شبکه ، شیر کنترل هوا ، شیرهای آتش نشانی ، چاه ها ، فشارسنجها ، جریان سنج ها ، حوضچه شیر آلات(منهول) و نهایتا کنتور مشترکین
عوارضی مثل پارسلها ، بلوکها و معابر از عناصر شبکه آب محسوب نمیشوند حتی اگر لازم باشد معابر ویرایش و اصلاح شوند جون تاثیری در تحلیل جریان آب شبکه ندارند
انواع شبکه توزیع آب از نظر آرایش خطوط لوله و هیدرولیک
شبکه شاخه ای: این نوع شبکه از یک یا چند خط اصلی تشکیل شده است که خطوط فرعی مانند شاخه های درخت از آن منشعب می شوند تا سرانجام به دست مصرف کننده برسد. جهت جریان درتمام ساعات درکلیه لوله ها ثابت و از مخزن به سمت مصرف کننده می باشد
شبکه حلقوی: این نوع شبکه از حداقل دو لوله که به صورت یک حلقه به هم ارتباط داشته باشند تشکیل شده است
شبکه درهم: دراین نوع شبکه آرایش لوله ها به صورت ترکیبی از شبک ههای شاخه ای و حلقوی میباشد

3-اجزاء شبکه جمع آوری فاضلاب

انشعابات منازل ، لوله های فرعی ، لوله های نیمه اصلی ، لوله های اصلی و خطوط انتقال فاضلاب
انواع شبکه های جمع آوری فاضلاب
شبکه های مجزا : در این شبکه ها فاضلاب و روانابهای سطحی بطور جداگانه جمع آوری می گردد
شبکه های مرکب: در این شبکه ها آب باران و فاضلاب باهم جمع آوری می شوند
شبکه های نیمه مرکب : در برخی شهرها که به دلیل وجود دو بخش قدیمی با کوچه های باریک و بخش جدید با کوچه های پهن امکان اجرای شبکه مجزا در همه جا وجود ندارد از ترکیبی از دو شبکه استفاده می گردد

4- شبکه آبیاری و زهکشی

یک شبکه آبیاری و زهکشی از دو بخش تشکیل میشود شبکه ابیاری و شبکه زهکشی . شبکه آبیاری وطیفه آبرسانی به واحدهای زراعی (به عنوان مشترکین شبکه) ، را از ایستگاه پمپاژ و از طریق لوله های اصلی و فرعی و شیرهایی که به آنها متصلند و یا از طریق کانال اتنقال ، به عهده دارد و شبکه زهکشی آب مازاد و زه آب را از طریق لترالها و کالکتورها و کانال روباز زه کش اصلی به سمت پمپهای زهکشی هدایت میکند.واحدهای زراعی و جاده های دسترسی و چاه های مشاهده ای دراین سیستم از اجزای شبکه ژئومتریک نتورک در نظر گرفته

در شبکه آبیاری و زهکشی قطر لوله ها ، دبی جریان ، قطر لترال ها و پارامترهای هیدرولیکی جریان میتوانند به عنوان وزن تعریف شوند.وزن در شبکه ژئومتریک نتورک معادل COST (Meters) در شبکه های Network یا شبکه های حمل و نقل محسوب میشود
در زمينه مديريت بهينه شبكه هاي آبياري و زهكشي مطالعات زيادي صورت گرفته است از جمله: تهيه مدلي جهت برآورد آب مورد نياز بر مبناي الگوي كشت گياهان ،تعيين مقدار تقاضا ،تخصيص مقدار آب مورد نياز و همچنين كنترل و تعيين راندمان آبياري ،مديريت بهينه بهره برداري از شبكه آبياري باراني بر اساس بيلان رطوبتي خاك
شبكه آبياري شامل پمپها،لوله هاي اصلي و لوله هاي فرعي (در سیستم آبیاری کم فشار این لوله ها به جای نهرهای خاکی میشوند) کانالهای فرعی وشیرهاست ، اجزاء شبكه زهكشي شامل پمپها،زهكشهاي اصلي (کانال های روباز)، كلكتورها ،لترالها و منهولهاست و اجزاء كشت شامل واحدهاي زراعي،جاده سرويسها ، چاههاي مشاهده اي و … است. اطلاعات لوله ها شامل سرعت و دبی جریان ، فشارآب ، عمق لوله ، قطر لوله و جنس لوله و اطلاعات پمپها شامل نوع پمپ ، هد پمپ و قدرت پمپ است و …
منهولها براي مطالعه و مديريت كلكتورها ايجاد شده اند وشناسائي مكان و تعداد دقيق منهولهاي واقع روي يك كلكتور كمك شاياني به مديران آبياري و زهكشي مي كند
شبکه آبیاری زهکشی شامل سه دسته داده است
1- شبکه آبیاری
2- شبکه زهکشی
3- واحدهای زراعی

5- شبکه آبراهه

مدیریت مناسب منابع آب بدون داشتن شناخت و درک صحیح از خصوصیات هندسی و هیدرولوژیکی یک حوضه آبخیز امری ناممکن است. برای دستیابی به اطلاعات هیدرولوژیکی هر محدوده جغرافیایی، به ناچار باید به مطالعه و بررسی حوضه های آبریز آن محدوده پرداخت. امروزه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی می توان محاسبات لازم را با سرعت و دقت بسیار بالایی انجام داد. شبکه هندسی ابراهه توسط نرم افزار قدرتمند ArcHydro در محیط نرم افزاری ArcGISنتایج متفاوتی از تولید آن بصورت عادی در محیط ArcGIS دارد و …

6- شبکه مخابرات

یک شبکه مخابرات تلفن ثابت معمولا از مراکز مخابراتی اغاز میشود که در زیر زمین آن مرکز یا محوطه آن مرکز ، حوضچه های مخابراتی قرار دارند (بلوکهای بتنی 4 در 6 وجهی برای قرار دادن داکتهای مخابراتی در آنها ) ، در طبقات بالای مرکز تلفن اطاقهای کابل (بوخت)، ام دی اف ، سوئیچ و PCM قرار دارند که عملیات سوئیچینگ را نهایتا انجام میدهند ، بعد از حوضچه در سطح شهر به کافو ها میرسیم و نهایتا به پستهای مخابراتی و بعد بصورت هوایی از پستها زوج سیمهای مخابراتی بصورت 20 زوج ، 50 زوج و … به مشترکین میرسند.تا قبل از پست ، کانالها و در داحل کانالها لوله های پی وی سی قرار دارند که سیمها در آنها دسته بندی شده اند.ترکیب پیچیده حوضچه های مخابراتی( حوضچه ها در کانالهای نزدیگ مرکز یا هم کف یا زیر زمین مرکز، قرار دارند) در هر طرف کانال یک حوضچه قرار دارد یعنی در دو طرف و در هر طرف 4 تا 6 وجه هست و نهایتا حاصلصرب انها تعداد داکتهای هر کانال را تعیین میکند و در هر مرکز مخابراتی تعدادی حوضچه وجود دارد و لذا هزاران زوج سیم در این داکتها و کانالها قرار میکیرند. به عنوان منبع اصلی توزیع خطوط شاید سخت ترین بحش مدیریت دیتابیس مکانی یک سیستم محابراتی حوضچه های مخابراتی باشند.در یک شبکه مخابراتی ارتباط مراکز تلفن از طریق خطوط E1 یا Trunk انجام میشود. مشترکین فیبر نوری از کافو تغذیه نمیشوند. کابلهای فیبر نوری از حوضچه مستقیم به اونو (ONU) میروند که خودش سوئیج و ام دی اف دارد.

7- شبکه توزیع برق

شبکه توزیع برق هم مانند شبکه مخابرات نسبتا پیچیده و از تعداد زیادی المان تشکیل شده است.منبع توزیع انرژی در یک شبکه توزیع برق ایستگاه های فوق توزیعی هستند که معمولا در حواشی شهر قرار دارند.این ایستگاه ها و یا پست های فوق توزیع با دریافت برق از شبکه انتقال (در سطح ولتاژهای 400و 132 و 230 کیلوولت) با ترانسفورماتورهای فوق توزیع آنها را به جریانهای 20 کیلوولت ( و در برخی استانهای کشور به جریان های 33 و 11 کیلوولت) تبدیل کرده و از پست خارج شده (خطوط خارج شده از پست فوق توزیع را فیدر میگویند) و وارد شهر میشوند.

سوالات خود را میتوانید در زیر همین مقاله بپرسید

موفق و پیروز باشید