Ders 2: Su Miktarı Hesabı. Su temin şeması tasarımında kentsel kullanım amaçlı su miktarının hesaplanması için aşağıdaki veriler gereklidir:

Transkript

1 Hindistan Teknoloji Enstitüsü (IIT), Kanpur, Mühendislik Fakültesi, Su ve Atıksu Mühendisliği Dersi, 2 Ders 2: Su Miktarı Hesabı Su Miktarı Hesabı Su temin şeması tasarımında kentsel kullanım amaçlı su miktarının hesaplanması için aşağıdaki veriler gereklidir: 1. Su tüketim oranı (litre cinsinden kişi başına günlük su ihtiyacı [talebi] ) 2. Nüfus Miktar = Günlük su ihtiyacı x Nüfus Su Tüketim Oranı Halkın su ihtiyacının miktarını kesin bir şekilde tespit edebilmek çok zordur, çünkü su tüketimini etkileyen çok sayıda faktör vardır. Bir şehirde olabilecek çeşitli su ihtiyacı türleri tablodaki gibi sınıflara ayrılabilir: Çeşitli amaçlar için su tüketimleri: Tüketim Tipi Normal Aralık Ortalama % (litre / kişi / gün) 1 Evsel Tüketim Endüstriyel ve Ticari İhtiyaç Kamusal Kullanım (Yangınlar Dahil) Kayıplar ve Atıklar Yangınla Mücadele İçin Gerekli Su İhtiyacı: Yangınla mücadele için kişi başına gerekli su ihtiyacı ortalama olarak çok düşüktür ancak gerekli toplam miktar çok fazladır. Yangınla mücadele için gerekli toplam su ihtiyacı nüfusun bir fonksiyonu olarak değerlendirilir ve aşağıdaki formüllerle hesaplanır: Kurum / Kişi Formül ( P: Nüfus, 1=1000 Kişi) Q ( Q: Debi, Kişi İçin) 1 Amerikan Sigorta Birliği Q (L/dk)=4637 P ( P) Kuchling Formülü Q (L/dk)=3182 P Freeman Formülü Q (L/dk)= (P/5+10) Hindistan Kentsel Gelişim Bakanlığı Q (m 3 /gün)=100 P (P>50000 için) 31623

2 Kişi başına talebi etkileyen faktörler: a. Şehrin büyüklüğü: Kişi başına talep büyük şehirler için küçük şehirlere kıyasla genellikle daha fazladır. b. Sanayi kuruluşlarının faaliyetleri c. İklim şartları d. İnsanların alışkanlıkları ve ekonomik durumları e. Su kalitesi: Eğer su estetik ve tıbbi olarak güvenli ise, insanlar özel kuyular vb. gibi çarelere başvurmayacağından tüketim artacaktır. f. Dağıtım sistemindeki basınç (tazyik) g. Su yönetimindeki verimlilik: Su hatlarındaki sızıntılar ve kaçak kullanımlar incelemelerle en az seviyede tutulabilir. h. Suyun fiyatı i. Ölçüm ve fiyatlandırma yöntemi: Su ücreti iki farklı şekilde belirlenebilir; kullanılan miktara göre ve aylık sabit bir ücret şeklinde. Talepteki Dalgalanmalar Ortalama Günlük Kişi Başı Talep = 12 Ay İçin Gereken Miktar / (365 x Nüfus) Eğer su temini her zaman ortalama talep üzerinden karşılanırsa, dalgalanma durumundaki talepler karşılanamayacaktır. Mevsimsel Değişimler: Talep yaz aylarında zirve yapar. Yangınların genellikle yaz aylarında patlak vermesi de talebi arttırır. Günlük değişimler yapılan faaliyete bağlıdır. Örneğin pazar günleri insanlar daha fazla su kullanırlar bu da tüketimi günlük bazda arttırır. Saatlik değişimler çok geniş bir aralıkta olabileceği için çok önemlidir. Günlük talebin büyük kısmı sabah 6:00 10:00 ve akşamüzeri 04:00 08:00 saatleri arasında karşılanır. Günün kalan vakitlerindeki talep oldukça azdır. Dahası, eğer bir yangın patlak verirse, çok kısa bir süre içinde çok büyük miktarda suyu temin etmek gerekir, saatlik talep tahmin edilirken bu gibi durumlar da hesaba katılmalıdır. Sonuç olarak, zirve noktadaki talebe dahi cevap verebilecek miktarda su sistemde mevcut olmalıdır. Bütün dalgalanmaları karşılayabilmek için, isale hattı, rezervuarlar ve dağıtım boruları uygun şekilde ayarlanmalıdır. Suyu temin eden pompalar ve dağıtım sistemi maksimum talebi karşılayabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Talepteki aylık değişimler depolama rezervuarının tasarımını, saatlik değişimler ise pompaların ve servis rezervuarlarının tasarımını etkiler. Nüfus azaldıkça, dalgalanma oranı artar. Maksimum günlük talep = 1.8 x ortalama günlük talep Maksimum gündeki maksimum saatlik talep (maksimum talep) = 1.5 x ortalama saatlik talep = 1.5 x maksimum günlük talep / 24 = 1.5 x (1.8 x ort. günlük talep) / 24 = 2.7 x (ortalama günlük talep / 24) = 2.7 x (yıllık ortalama saatlik talep)

3 Tasarım Dönemi ve Nüfus Tahmini Tasarım hesapları gelecekte oluşacağı tahmin edilen gereksinimleri sağlayacak şekilde yapılmalıdır. Oluşturulan su temin şemasıyla talebi karşılanacak olan bu döneme tasarım dönemi denir. Tasarım dönemi tahminleri aşağıdakilere istinaden gerçekleştirilir: Bileşenlerin kullanım ömrü (eskime, bozulma, kırılma vs. hesaba katılarak) Genişletilebilme imkanı Beklenen nüfus artışı (sanayi ve ticari gelişmeler, göç gibi faktörler hesaba katılarak) Mevcut kaynaklar Sistemin ilk dönem performansı Nüfus Tahmin Yöntemleri Gelecekteki nüfusları tahmin edebilmek için geliştirilmiş çeşitli yöntemler aşağıda belirtilmiştir. Belirli yöntemler, belirli vakalar ya da şehirler için, ağırlıklı olarak yöntemde tartışılan faktörlere göre seçilebilir. Hangi yöntemin uygun görülüp seçileceği tasarımcının bilgi ve takdirine kalmıştır. 1. Aritmetik Artış Yöntemi Bu yöntem nüfusun sabit bir oranla artacağının kabulüne dayanır. dp / dt = sabit = k; P0 + kt Bu yöntem büyük şehirler için daha uygundur. 2. Geometrik Artış Yöntemi Bu yöntem yüzdelik büyüme oranın sabit olduğu kabulüne dayanır. dp / dt = kp lnp = lnp0 + kt Bu yöntem dikkatli bir şekilde uygulanmalıdır. Hızlı büyüyen şehirler için görece kısa bir zaman diliminde fazla büyük sonuçlar verebilir. Bu yöntem, teorik olarak, büyümesini sınırlandıracak herhangi bir faktör bulunmayan şehirler için kullanılabilir, ancak şehirler büyüdükçe, büyüme hızlarında azalma gerçekleşmesi eğilimi vardır. 3. Artımlı Artış Yöntemi Büyüme oranının, geçmişte ortalama olarak artırımlı artışının pozitif ya da negatif oluşuna bağlı olarak devamlı bir surette arttığı ya da azaldığı varsayılır. Bilinen nüfus miktarına, ortalama aritmetik artış eklenerek gelecek on yıla ait nüfus hesaplanır. Bu nüfus ortalama artırımlı artışa eklenir, hesaplama ilk on yıl için bir kez, ikinci on yıl için iki kez, şeklinde tekrarlanarak sürdürülür. 4. Azalarak Artan Büyüme Yöntemi Bu yöntemde, yüzdelik artıştaki ortalama azalma miktarı hesaplanır ve gelecek on yılın artış yüzdesini hesaplamak için yüzdelik artıştaki ortalama azalma miktarı son yüzdelikten çıkarılır.

4 5. Basit Grafik Yöntemi Bu yöntemde mevcut verilerle bir nüfus zaman grafiği çizilir. Oluşan yay istenilen yıla doğru düzgün bir şekilde uzatılır. Bu yöntem çok yakın sonuçlar verebilmekle beraber diğer yöntemlerle birlikte kullanılmalıdır. 6. Karşılaştırmalı Grafik Yöntemi Bu yöntemde, şartları ve karakteristikleri birbirine benzeyen şehirler seçilerek nüfus tahminleri yapılır. Seçilen şehirlerden gelişmekte olanın geçmişte gelişmiş olana benzer bir trendle büyüyeceği varsayılır. 7. Oran Yöntemi Bu yöntemde, son yıldaki yerel nüfus ve ülke nüfusları nüfus sayımı kayıtlarına bakılarak tespit edilir. Ardından her on yıl için yerel nüfus ve ulusal nüfus oranları tespit edilir. Daha sonra oranlar ve zaman grafiği çizilir ve grafik tasarım dönemine kadar uzatılarak tasarım dönemine ait oran tespit edilir. Bulunan oran tasarım dönemi sonundaki beklenen ulusal nüfusla çarpılarak tasarım dönemine ait yerel nüfus hesaplanmış olur. Sakıncaları: Bu yöntem, - Ulusal nüfus tahmininin kesinliğine bağlıdır. - Nüfusun bir şehirden ötekine kaymasına sebep olabilecek özel şartları dikkate almaz. 8. Lojistik Eğrisi Yöntemi Nüfustaki değişimden üç faktör sorumludur: (i) (ii) (iii) Doğumlar, Ölümler, Göçler Lojistik eğrisi yöntemi, çeşitli etkenler sıra dışı koşullar meydana getirmediği sürece, nüfus muhtemelen sınırlı bir alan ve sınırlı ekonomik fırsatlara sahip olan diğer canlıların çoğalma eğrisi karakteristiğini takip edecektir. Bu eğri S şeklindedir ve lojistik eğrisi olarak bilinir.

5 Çözümlü Örnek: Farklı Yöntemlerle Nüfus Tahmini Problem: Aşağıdaki tabloda şehrin farklı yıllara ait nüfus sayım sonuçları verilmiştir. Tablodaki verileri kullanarak bu şehrin 1981, 1991, 1994 ve 2001 yıllarındaki muhtemel nüfus değerlerini farklı yöntemlerle tahmin ediniz. Yıl Nüfus: (x1000) Çözüm: Yıl Nüfus: (x1000) Her On Yıl İçin Artış Artımlı Artış Her On Yıl İçin Yüzdelik Artım (5+60) x100= (2+65) x100= (9+63) x100= (7+72) x100= (10+79) x100= (8+89) x100= (23+97) x100= Net Değerler Ortalamalar =artma; - = azalma Aritmetik Artış Yöntemi: P n = P + ni Her on yıl için ortalama artış = i = 8.57 Yıllara göre nüfus, 1981= 1971 yılındaki nüfus + ni, burada n=1 (on yıl) = =

6 1991= 1971 yılındaki nüfus + ni, burada n=2 (on yıl) = x 8.57 = = 1971 yılındaki nüfus + ni, burada n=3 (on yıl) = x 8.57 = = 1991 yılındaki nüfus + (2001 yılındaki nüfus ) x 3/10 = (8.57) x 3/10 = Artımlı Artış Yöntemi: Yıllara göre nüfus, 1981= 1971 yılındaki nüfus + her on yıl için ortalama artış + ortalama artımlı artış = = = 1981 yılındaki nüfus = = = 1991 yılındaki nüfus = = = 1991 yılındaki nüfus x 3/10 = = Geometrik Artış Yöntemi: Her on yıl başına ortalama yüzdelik artış = P n = P (1+i/100) n 1981 yılındaki nüfus = 1971 yılındaki nüfus x (1+i/100) n = 120 x ( /100), i = 10.66, n = 1 = 120 x /100 = yılındaki nüfus = 1971 yılındaki nüfus x (1+i/100) n = 120 x ( /100) 2, i = 10.66, n = 2 = 120 x = yılındaki nüfus = 1971 yılındaki nüfus x (1+i/100) n = 120 x ( /100) 3, i = 10.66, n = 3

7 = 120 x = yılındaki nüfus = (15.84 x 3/10) = enve-muhammed.blogspot.com