بهینه‌سازی مخازن ذخیره‌سازی آب باران جمع‌آوری شده از بام ساختمان‌ها (مطالعه موردی: شهر رشت)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سازه های آبی/ دانشگاه گیلان.

2 استادیار / گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان.

چکیده

برای اجرای سامانه استحصال آب باران (RWH) بر بام منازل مسکونی، مهم‌ترین و پرهزینه‌ترین جزء، مخزن ذخیره‌سازی آب باران است. بنابراین انتخاب مخزنی با ابعاد مناسب، امری مهم است. در این تحقیق ابتدا چهار بام با مساحت‌های 100، 150، 200 و 250 مترمربع در شهر رشت انتخاب شد و سپس برای هریک از بام‌ها با توجه به فضای در دسترس و مقدار تقاضا، مخزنی با حجم مشخص به ترتیب برابر با 5، 6، 8 و 10 مترمکعب انتخاب و در نهایت نحوه عملکرد و امکان‌سنجی هر یک از مخازن با در نظر گرفتن مساحت بام، ضریب رواناب پوشش بام، بارندگی روزانه و میزان تقاضای روزانه مورد بررسی قرار گرفت. ضریب اعتمادپذیری این مخازن در سه سال شاخص ترسالی، نرمال و خشکسالی بین 100 تا 81 درصد برآورد شد. میزان تقاضا در این تحقیق برابر با آب مورد نیاز برای آبیاری چمن کشت شده در فضای سبز هر یک از ساختمان‌ها در فصول گرم سال در نظر گرفته شده است. سپس برای هر یک از ساختمان‌ها با در نظر گرفتن ضریب اعتمادپذیری مورد انتظار از مخازن (70، 80 و 90 درصد)، حجم بهینه مخزن با استفاده از روش برنامه‌ریزی خطی مختلط عددصحیح در نرم‌افزار LINGO.17 برآورد گردیده است. این احجام در سه سال شاخص ترسالی، نرمال و خشک‌سالی با اعتمادپذیری‌های مختلف بین 4/1 تا 7/12 مترمکعب است. در نهایت نیز برای یکی از بام‌ها در میزان‌ تقاضاهای متغیر، حجم مخزن برای هر کدام از میزان تقاضا‌ها برآورد و بررسی شد که نتایج حاصل بین 55/0 تا 27/5 مترمکعب محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization Of Rainwater Storage Tanks For Building (Case Study: Guilan_Rasht)

نویسندگان [English]

  • Samaneh Nojoumi Siahmard 1
  • Behnam Shafiei Sabet 2
  • Somaye Janatrostami 2
1 Master of Science, Hydraulic Structures, Water Engineering Department, University of Guilan, Iran
2 Assistant Prof., Water Engineering Department, University of Guilan, Iran.
چکیده [English]

Rasht is one of the richest cities in rainfall in Iran, and because of collecting rain from the roof of the buildings a considerable amount of water can be stored, then designing and implementing of rainwater collection systems in Rasht can collect and save a significant amount of rainwater for uses like: green-space irrigation or Non-drinkable usages as whole. The catchment bank (rainwater storage bank) is the most important and expensive component of rainwater harvesting system (RWH) implementation on the roof of residential buildings. The reliability of these storage banks was estimated between 100% and 81% in three years of wetness, drought and normal index. The demand amount of this research is considered equal to the water needed for the irrigation of the cultivated grass in the green space of each building in the hot seasons. Then, we have estimated the optimum volume of storage bank using mixed integer linear programming method in LINGO.17 software for each of the buildings considering the expected reliability coefficient of the storage banks (70, 80 and 90%). These volumes are between 1.4 and 12.7 cubic meters in three years of wetness, drought and normal index with different reliabilities. Finally, we have estimated the storage bank volume of each demand for one of the roofs in different demands and the results were calculated between 0.55 and 5.27 cubic meters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rainwater
  • tank
  • Building Roof
  • RWH
  • LINGO.17
Adham A, Wesseling J G, Riksen M, Ouessar M, Ritsema c J (2016) A water harvesting model for optimizing rainwater harvesting in the wadi Oum Zessar watershed, Tunisia. Agricultural Water Management 176:191-202
Ansari H, Sharifan H, Davary K (2009) Irrigation principles and practices. Jahad Daneshgahi Mashhad, 316p
Campisano A, Modica C )2012( Optimal sizing of storage tanks for domestic rainwater harvesting in Sicily. Resources Conservation and Recycling 63:9-16
 Ghahraman B, Sepaskhah A R (2005) Reservoirs operation management. Iran-Water Resources Research 1(2):1-15 (In Persian)
Haghbin S, Alimohammadi S (2018) Development of flexible rule curve for reservoir operation via fuzzy approach. Iran-Water Resources Research 13(4):132-143 (In Persian)
Kinkade-Levario H (2007) Design for water. New Society Publishers, 240 Pages
Lee K E, Mokhtar M, Hanafiah M M, Halim A A, Badusah J (2016) Rainwater harvesting as an alternative water resource in Malaysia: Potential. Policies and Development Journal of Cleaner Production 126:1-5
Loucks D P, Van Beek E (2005) Water resources systems planning and management. UNESCO
Meftah Halaghi M, Dehghani A A, Mosaedi A, Eslami H R (2011) Estimation of shortage volume of Voshmgir reservoir in multi dam systems operation. Journal of Water and Soil Conservation 18(1):215-231
Mun J S, Han M Y (2012) Design and operational parameters of a rooftop rainwater harvesting system: Definition, sensitivity and verification. Journal of Environmental Management 93:147-153
Nguyena D C, Han M Y (2017) Proposal of simple and reasonable method for design of rainwater harvesting system from limited rainfall data. Resources, Conservation & Recycling 126:219-227
Okoye C O, Solyalıb O, Akıntug B (2015) Optimal sizing of storage tanks in domestic rainwater harvesting systems: A linear programming approach. Resources, Conservation and Recycling 104:131-140
Pelak N, Porporto A (2016) Sizing a rainwater harvesting cistern by minimizing costs. Journal of Hydrology 541:1340-1347
Qaderi K, Samani J M V, Mousavi S J, Eslami H R , Arab D R (2010) Optimal operation modeling of reservoirs using Mixed Integer Linear Programming (MILP). Iran-Water Resources Research 6(1):15-27 (In Persian)
Rahimi D, Movahdi S, Barghi H (2010) Assessment of drought severity using normal precipitation index (Case study: Sistan and Baluchestan Province). Geography and Environmental Planning 20(4):43-56 (In Persian)
RHRG (2001) Development Technology Unit, Recommendations for designing Rainwater Harvesting system tanks. Domestic Roofwater Harvesting Research Programme, O-DEV Contract No. ERB IC18 CT98 027, Milestone A6: Report A4, University of Warwick
Rostad N, Foti R, Montalto F A (2016) Harvesting rooftop runoff to flush toilets: Drawing conclusions from four major U.S. Cities. Resources, Conservation & Recycling 108:97-106
Sample D, Liu J (2014) Optimizing rainwater harvesting systems for the dual purposes of water supply and runoff capture. Journal of Cleaner Production 75:174-194
Silva S S, Ghisi E (2016) Uncertainty analysis of daily potable water demand on the performance evaluation of rainwater harvesting systems in residential buildings. Journal of Environmental Management 180:82-93
Ward S, Memon F A, Butler D (2010) Rainwater harvesting: Model-based design evaluation. Water Science & Technology 61:85-96