مدیریت تقاضای آب با استفاده از تحلیل دینامیک سیستم

رشد روز افزون جمعیت، توسعه صنعت، گسترش شهرنشینی و بالا رفتن سطح رفاه، سبب افزایش تقاضای آب از یک سو و بدتر شدن کیفیت منابع محدود آب از سوی دیگر شده است. در میان مصارف مختلف آب، آب شهری به خاطر مسائل بهداشتی و نیازهای اولیه و اساسی انسان به آب و نیز احتمال بروز تنشهای اجتماعی، از حساسیت و اولویت بیشتری برخوردار است.

این مشکلات به همراه هزینه های بالای تامین آب، سازمانها را مجبور می سازد تا به سمت مدیریت تقاضا و برنامه های صرفه جویی آب، به عنوان یک راه حل کم هزینه، پایدار و قابل اعتماد روی آورند.

مدیریت منابع آب

 مدیریت منابع آب را می‌توان مجموعه‌ای از تمهیدات فنی، اداری و قانونی دانست که هدف آن برقراری تعادل و توازن میان تقاضا برای آب از یک سو و تأمین آب از سوی دیگر می‌باشد.

جنبه های مدیریت منابع آب:

-  مدیریت تأمین آب

-  مدیریت تقاضای آب

مدیریت یکپارچه منابع آب

 هدف از مدیریت یکپارچه منابع آب دستیابی به توسعه پایدار، کارامد و عادلانه منابع آب با استفاده همزمان از مدیریت تامین و تقاضای آب می باشد

  سیاست ها:

-        با آب باید به عنوان یک کالای اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی برخورد شود.

-       سیاست ها و گزینه‌هایی که مدیریت آب را هدایت می‌کند باید در چارچوبی یکپارچه تحلیل شود.

 

مدیریت تقاضای آب

مدیریت تقاضای آب به فعالیتهایی اطلاق می‌شود که کمک می‌کند تا تقاضای آب کاهش یابد، راندمان مصرف بهبود یابد و از آلوده شدن یا نابود شدن منابع جلوگیری ‌شود.

در شرایطی که بهترین فرصتهای تأمین آب، استفاده شده اند و فرصتهای حاشیه ای از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی بسیار پرهزینه هستند، مدیریت تقاضا یک ضرورت می باشد.

روشهای مدیریت تقاضا:

-      تکنیک های اقتصادی

-      تکنیک های سازه‌ای

-      تکنیک های بهره‌برداری

-      تکنیک های اقتصادی- اجتماعی

منابع مدیریت تقاضا:

-      کاهش مصرف آب، بدون اختلال در کیفیت زندگی

-      کاهش هزینه های بهره برداری

-      صرفه جویی در هزینه ها با به تأخیر انداختن اجرای طرحهای تأمین آب

-      کمک به حفظ محیط زیست بواسطه نوسازی منابع طبیعی آب

-      کاهش تولید آلودگی و عدم نیاز به تصفیه خانه های فاضلاب

-      صرفه جویی در مصرف انرژی بواسطة کاهش مصرف آب گرم

-      سوق دادن به سمت سیستم های پایدار تامین آب

 

اقدامات موثر در کاهش تقاضای آب:

-      برنامه های آگاهی عمومی

-      استفاده از قطعات کاهنده مصرف

-      کاهش آب به حساب نیامده

-      استفاده از منابع آبی غیر از آب شرب، برای آبیاری فضاهای سبز

-      نصب کنتور مجزا برای هر واحد در مجتمع های مسکونی

-      استفاده از شبکه های توزیع دوگانه آب

-     تغییر سیاست های قیمت گذاری آب

 

در طراحی برنامه های صرفه جویی آب، برنامه ریزان با مشکل یافتن طرحی با بیشترین بازده مواجه هستند. برخی برنامه ها مقرون به صرفه نیستند؛ در مورد برخی دیگر ممکن است درآمد حاصل نتواند هزینه های طرح را جبران کند یا اینکه طرح از نظر قابلیت پذیرش در جامعه شکست بخورد.

در دست داشتن برآوردهای قابل اعتماد از سود و هزینه های پتانسیل طرح های مختلف صرفه جویی آب و میزان ذخیره آب بواسطه اجرای چنین طرحهایی می تواند این امکان را به مدیران و برنامه ریزان بدهد که آگاهانه و دقیق تر تصمیم بگیرند.

 یکی از ابزارهای رسیدن به برآوردهای قابل اعتماد از میزان صرفه جویی آب توسط طرح های مختلف مطالعه میدانی(تجربی) آنها می باشد.

مراحل مطالعه میدانی طرح های صرفه جویی آب:

-      ایجاد یک پایگاه داده با استفاده از مشاهدات مصرف آب

-      انتخاب نمونه مناسب از جامعه

-      اجرای آزمایشات و جمع آوری داده ها

-      برآورد آماری مقدار ذخیره آب

-      برآورد پتانسیل سود و هزینه

 

در سال های اخیر اقدام به انتقال آب زاینده رود به کاشان شده است.

به دلایل زیر، ضرورت اجرای فعالیت های مدیریت تقاضا افزایش یافته است:

-      ارزش آب انتقال داده شده و قیمت تمام شده آن بیشتر است.

-      این طرح انتقال آب بین حوضه ای می باشد که مشکلات خاص خود را دارد. کاهش مقدار آب منتقل شده می تواند از شدت خسارات بکاهد.

-      بهبود کیفیت آب کاشان باعث بیشتر شدن جاذبه جمعیتی این شهر و افزایش مهاجرت به این شهر خواهد شد.

افزایش فشار آب و تامین نیاز آبی مشترکین، پس از اجرای طرح های بهسازی شبکه و بهره برداری از طرح انتقال آب، باعث ایجاد نگرش فراوانی آب در مشترکین و افزایش مصرف سرانه خواهد شد.

ضرورت مدیریت تقاضای آب کاشان:

 رشد سریع جمعیت باعث کاهش میزان سرانه آب تجدید پذیر شده است.

 

 برداشت بیش از اندازه از چاه های آب در شهر کاشان، سبب پایین رفتن مداوم سطح آب زیرزمینی و بدتر شدن کیفیت آب شده است.

 

 

     قطعات کاهنده مصرف:

یکی از روشهای صرفه‌جویی آب، ترغیب مصرف‌کنندگان به استفاده از وسایل و شیرآلاتی است که کم‌مصرف طراحی شده‌اند. از این طریق آب کمتری برای انجام یک کار معین مورد نیاز است، بدون آنکه باعث ناراحتی مصرف‌کننده شود.

 سرشیرهای کاهندة مصرف که روی شیرهای دستشویی، آشپزخانه و حمام برای ایجاد یک جریان آب محدود و کنترل شده نصب می‌شوند از جملة این قطعات می‌باشند. . این قطعات با مکانیزم مخصوص خود مثل مخلوط کردن آب با هوا، کاهش فشار و پودر کردن آب، مصرف آب را کاهش می‌دهند.

برای رسیدن به کاهش مطلوب در مصرف آب توسط این وسایل  دو نکته مهم زیر را باید در نظر گرفت:

-      نگهداری و اطمینان از نصب درست این وسایل

-      تعیین ساختار تعرفه ای مناسب برای آب که مکمل اجرای طرح استفاده از وسایل کاهنده مصرف می باشد

      ارزیابی استفاده از قطعات کاهنده مصرف آب (مطالعه میدانی):

      قبل از اینکه قطعات کاهنده مصرف به صورت وسیع مورد استفاده قرار گیرد باید در یک محدودة مطالعاتی، کارآیی، میزان   کاهش در مصرف آب و قابلیت پذیرش مردم ارزیابی شود و بعد از تحلیل اقتصادی، در سطح وسیع توزیع شود.

    به منظور برآورد پتانسیل صرفه جویی در مصرف آب بواسطه استفاده از قطعات کاهنده مصرف، همچنین شناخت قابلیت پذیرش این تجهیزات از طرف مردم، یک مطالعه میدانی در سطح شهر کاشان طراحی و اجرا گردید.

بررسی جمعیت و وضعیت آب شهر کاشان:

مصرف آب کاربری های مختلف در شهر کاشان:

روند تغییرات مصرف آب خانگی در مقایسه با مصرف کل آب شرب شهر کاشان طی سالهای اخیر

مراحل مختلف طرح:

مشترکین خانگی در گروه های سه گانه مصرف:

سرانه مصرف آب:

سرانه مصرف در سال های گذشته (با در نظر گرفتن آب به حساب نیامده):

پیش بینی سرانه مصرف آب در سال های آینده:

سرانه مصرف در سال های آینده با درنظر گرفتن آب به حساب نیامده:

نمودار سرانه مصرف آب در سال های آینده:

 

-      محصولات شرکت های مختلف بررسی و قطعات مناسب انتخاب شد.

-      300 مشترک خانگی به صورت تصادفی انتخاب شد.

-      با انجام مصاحبه اولیه و تکمیل پرسشنامه، خانواده هایی که تمایل به همکاری داشتند مشخص شدند.

-      از میان مشترکینی که جهت همکاری اعلام آمادگی کرده بودند، 80 مشترک انتخاب شد.

-      مشترکین انتخاب شده، به صورت تصادفی به دو گروه شاهد و تیمار تقسیم شدند.

-      10 مشترک از بین 80 مشترک ذکر شده، به صورت تصادفی انتخاب و درستی کارکرد کنتور آب منزل تست شد.

-      اولین قرائت کنتور آب منازل مشترکین شاهد و تیمار در تاریخ 17/1/84 انجام پذیرفت.

-      دو هفته بعد کارکرد کنتور آب برای بار دوم قرائت شد. در این تاریخ قطعات کاهنده مصرف در منازل مشترکین تیمارنصب شد و پرسشنامه های بررسی قابلیت پذیرش قطعات در اختیار آنها قرار گرفت.

-      پس از گذشت دو هفته دیگرکارکرد کنتور آب مشترکین شاهد و تیمار برای بار سوم قرائت شد.

-      فرمهای ثبت کارکرد کنتور جمع آوری شده و مورد بررسی قرار گرفت.

-      مصرف آب دو گروه تیمار و شاهد در دو هفته اول و دوم مورد ارزیابی آماری قرار گرفت. 

-      با استفاده از نتایج آماری حاصل از آزمایشات، تامین و تقاضای آب کاشان در سالهای آینده تحلیل و بررسی شد و هزینه ها و منافع استفاده از قطعات کاهنده مصرف در شهر کاشان ارزیابی شد.

-      فرمهای نظرسنجی در ارتباط با قابلیت پذیرش قطعات مطالعه شده و نظرات مشترکین مورد بررسی قرار گرفت.

انتخاب قطعات:

پس از بررسی محصولات شرکت های مختلف قطعات زیر برای انجام آزمایشات انتخاب شدند.

 -  سرشیر دستشویی

- سرشیر آشپزخانه 

- سردوش حمام

  

انتخاب نمونه:

فرآیند نمونه گیری شامل شش مرحله زیر می باشد:

-      بیان هدف

-      تعیین اندازه نمونه

-      انتخاب نمونه

-      جمع آوری داده های لازم از نمونه

-      تحلیل داده ها

-      نتیجه گیری در مورد جمعیت

اندازه نمونه:

    محدودیت های اصلی در تعیین اندازه نمونه:

•          پول

•          زمان

•          در دسترس بودن  

     

سه عامل در محاسبه اندازه نمونه به کار گرفته می شود:

-      اندازه جمعیت

-      دقت مورد نیاز

-      قابلیت اعتماد

 

سطح دقت، فاصله ایست در بالا و پایین میانگین نمونه که انتظار می رود میانگین جمعیت در آن فاصله قرار داشته باشد.

 سطح اعتماد، احتمال آن است که میانگین نمونه از میزان واقعی میانگین جمعیت بیش از سطح دقت تعیین شده، انحراف نداشته باشد.

تعداد نمونه هایی که در نهایت برای انجام محاسبات آماری برای هر یک از گروه های شاهد وتیمار مورد استفاده قرار گرفت بطور متوسط 26 می باشد.

درصورتی که سطح اعتماد را 80 درصد درنظر بگیریم، با استفاده از روابط مربوطه، سطح دقت 0.25 انحراف معیار بدست می آید.

این میزان سطح دقت (S.25 0) و سطح اعتماد (80 درصد) برای نتایج حاصل از مطالعه میدانی حاضر،کافی می باشد زیرا هدف از این تحقیق مشخص نمودن اهمیت استفاده از قطعات کاهنده مصرف و موثر بودن این قطعات در کاهش مصرف آب می باشد بنابراین برآورد تقریبی از میزان آب ذخیره شده بواسطه استفاده از این قطعات در سطح شهر کافی بوده و دقت بالا مورد نیاز نمی باشد. ضمن اینکه در آزمایشاتی که نیازمند صرف هزینه های بالا می باشند، عامل اصلی تعیین اندازه نمونه مسائل اقتصادی می باشد.

طرح نمونه گیری:

 برای نمونه گیری از روش نمونه گیری تصادفی طبقه بندی شده استفاده شده است.

مزایای این روش:

-          کاهش انحراف معیار داده ها

-          اطمینان بیشتر از اینکه نمونه معرف جامعه است خصوصا وقتی اندازه نمونه بزرگ نباشد

 

معیار های ممکن برای طبقه بندی مشترکین:

الف) میزان مصرف آب در گذشته که می تواند شامل بازه های زیر گردد:

            -  پایین تر از الگوی مصرف

            -  الگوی مصرف تا دو برابر الگوی مصرف

            -  بیش از دو برابر الگوی مصرف

ب) میزان درآمد خانوار

ج) توزیع فشار شبکه

 

طرح آزمایش:

طرح انتخاب شده برای آزمایش حاضر "طرح پیش آزمون و پس آزمون با گروه شاهد “ می باشد. نگاره این طرح به شکل زیر است.

 

 

نتایج آزمایشات:

 

ادامه کار:

-      بررسی فرم های تعیین قابلیت پذیرش قطعات و جمع بندی نظرات مشترکین

-      مطالعات آب به حساب نیامده

-      استفاده از حلقه های علت و معلولی برای نشان دادن اثرات فعالیتهای مدیریت تقاضای آب