Có cách nào để giảm rò rỉ và thiệt hại cơ sở hạ tầng khi bật và tắt nước ở quy mô của thành phố không?

Cape Town, Nam Phi đang trải qua một đợt hạn hán cực kỳ nghiêm trọng , với ước tính đặt ngày 21 tháng 4 năm 2018 là ngày thành phố sẽ buộc phải đóng cửa tất cả các nguồn cung cấp nước của thành phố và bắt đầu phân phối nước, ngoại trừ các dịch vụ thiết yếu như bệnh viện.

Một giải pháp khả thi là trì hoãn ngày này bằng cách tắt và bật nguồn cung trong khoảng thời gian dự kiến ​​trong vài tháng tới. Tuy nhiên, các chuyên gia đã nói rằng đây không phải là một giải pháp có thể thực hiện được, bởi vì các đường ống không có nghĩa vụ phải đối phó với sự thay đổi áp suất và rò rỉ này và các thiệt hại cơ sở hạ tầng khác sẽ xảy ra.

Có cách nào để một thành phố có thể thực hiện một hệ thống phân phối nước, nơi nước đóng và tắt theo định kỳ, trong khi giảm thiểu rò rỉ và thiệt hại cho cơ sở hạ tầng?

Thật khó để cung cấp một câu trả lời hữu ích cho câu hỏi này mà không có thêm thông tin. Ví dụ, áp suất hệ thống - psi / bar vận hành là gì? Sau khi lắp đặt đường ống dẫn nước bằng sắt dễ uốn, và đã thử nghiệm áp lực để lắp đặt mới (do vết nứt chân tóc trong đường ống mới), tôi có thể xác nhận rằng các tác động có thể có khả năng tàn phá cơ sở hạ tầng - đặc biệt là đường và có thể là các nền móng / công trình chôn cất khác. Ngoài những tiêu cực rõ ràng liên quan đến sự gián đoạn giao thông và phục hồi, cũng sẽ có những mất mát đáng kể về nước nếu điều này xảy ra.

Khi sử dụng ống nhựa HDPE, một trong những yếu tố dự báo tuổi thọ là tính chất tuần hoàn của áp suất. Áp lực tuần hoàn có thể không dẫn đến thất bại thảm khốc, vì nó có thể đối với sắt dễ uốn, nhưng chắc chắn sẽ rút ngắn tuổi thọ của mạng.

Bản chất của thiết kế mạng về các điểm kiểm soát là gì? Mạng thậm chí có thể được kiểm soát? Các van, tees và kết nối chung có thể sẽ là phần dễ vỡ nhất của hệ thống.

Tuy nhiên, theo quan điểm của tôi, cơ hội tốt nhất để thực hiện thành công chương trình như vậy là tắt một phần mạng theo lịch quay theo cách mà về cơ bản toàn bộ mạng sẽ có cơ hội duy trì áp lực - hoặc ít nhất là đảm bảo rằng phần của mạng có rủi ro sẽ được giảm thiểu. Điều này sẽ yêu cầu van điểm cuối tuy nhiên. Tùy thuộc vào bản chất của mạng, có thể cài đặt chúng tại các vị trí chiến lược.

Cho dù cách tiếp cận như vậy là kinh tế, hoặc sẽ cung cấp bất kỳ lợi ích nào về việc giảm tiêu thụ nước, là một câu hỏi khác. Tôi đoán là nó có thể không, nhưng một lần nữa, một chương trình phân phối cũng có thể không được thi hành.

Vấn đề với các hệ thống cũ và chưa được bảo trì (đây là Nam Phi) là các đường ống trở nên giòn, rỉ và khớp dễ vỡ và mạng sẽ không thể xử lý các lực tạm thời của các van đóng mở liên tục, ngay cả khi nó được thực hiện từ từ. Các mạng nói chung không được thiết kế để chịu được tải tuần hoàn lớn như vậy theo bất kỳ cách nào vì nguồn nước là "thường" không đổi.

Một giải pháp khác có thể là đóng các van giữa chừng để làm chậm dòng chảy đến mức nhỏ giọt để mọi người tiêu thụ nước chậm hơn. Các ưu điểm khác là rò rỉ trong hệ thống và vòi sẽ mất ít nước hơn và có thể dừng lại do giảm áp suất.

Tuy nhiên, vấn đề với điều này là một số người có thể không có nước do mất đầu trong mạng và xâm thực có thể xảy ra ở các van đóng một nửa gây ra thiệt hại cho nó.

Chỉ là một bản cập nhật:

Trong một cuộc phỏng vấn trên đài phát thanh sáng nay, 24 tháng 1, thủ tướng của Western Cape lưu ý rằng họ thực sự đang giảm đáng kể áp lực nước của vùng ngoại ô không chịu giảm lượng nước tiêu thụ.

Chỉnh sửa dựa trên nhận xét của Johnathan:

Tôi biết có các quy định về áp lực nước tối thiểu và tối đa để phục vụ hệ thống. Áp lực vẫn có thể được điều chỉnh để duy trì trong các giới hạn này, nhưng như một giải pháp tạm thời để mở rộng nguồn nước, có áp lực nước thấp hơn định mức sẽ tốt hơn một chút so với việc mọi người đi bộ hoặc lái xe để thu thập khẩu phần tối thiểu 25 lít nước hàng ngày; đó là những gì sẽ xảy ra nếu không có gì thay đổi vào ngày 21 tháng 4 năm 2018.

Tôi chỉ là một sinh viên kỹ thuật cơ khí và tôi không biết hệ thống cấp nước hoạt động chính xác như thế nào. Ngoài ra, một số hệ thống có thiết kế đặc biệt của riêng chúng tôi nên tôi không thể giải thích chi tiết. Tuy nhiên, bỏ qua áp lực trước khi nước vào hệ thống có thể là giải pháp. Tôi không biết làm thế nào để làm điều đó hoặc thậm chí liệu nó có thể.

Chỉnh sửa: Tôi có một ý tưởng để vượt qua áp lực nhưng tôi không thể đảm bảo rằng nó tương thích với hệ thống hiện tại ở nước bạn.

Đặc biệt trong các hệ thống nhà máy nước cũ, có các tháp nước hoặc các cấu trúc tương tự nơi nước được lưu trữ ở mức cao hơn các tòa nhà công cộng. Khi số lượng và chiều cao của các tòa nhà đã tăng lên, các cấu trúc này đã trở nên không đủ để cung cấp áp lực thuận tiện. Để khắc phục vấn đề này, máy bơm nước thường được sử dụng.

Như tôi đã nói trước đây, tôi không biết hệ thống cấp nước hoạt động như thế nào và hệ thống của bạn được thiết kế như thế nào; vì vậy, tôi không thể đảm bảo rằng giải pháp của mình sẽ hoạt động nhưng tôi có các giải pháp khác nhau cho các loại hệ thống khác nhau. Hy vọng một trong những điều này là thuận tiện cho bạn.

Nếu máy bơm nước được đặt ở lối ra của tháp nước, áp suất do máy bơm cung cấp có thể giảm chỉ bằng cách điều chỉnh chúng. Tuy nhiên, nếu các máy bơm được đặt tại mỗi tòa nhà riêng lẻ, thì không có gì để làm với máy bơm.

Nếu không có máy bơm nước hoặc chúng được đặt tại mỗi tòa nhà riêng lẻ, áp suất phải được giảm ngay sau khi nước thoát ra khỏi tháp nước. Câu hỏi là làm thế nào để bỏ qua áp lực trong trường hợp này. Nếu một container có kích thước đủ được đặt ở mức thấp hơn mức của các tòa nhà công cộng ngay sau khi nước thoát khỏi tháp, phần lớn áp lực sẽ bị chặn bởi container này. Nếu áp suất không đủ sau quá trình này, máy bơm nước có thể được sử dụng lại để tăng áp suất lên mức thuận tiện.