6.1 Sonuçlar
Bu çalışma kapsamında su dağıtım şebekelerine dezenfeksiyon amaçlı kurulan ek klorlama istasyonlarından eklenmesi gereken klor miktarının belirlenen alt ve üst limitler arasında kalması sağlanarak; şebekeye eklenmesi gereken klor miktarı minimum olacak şekilde su kalitesinin artırılması, istasyon yerlerinin bilinmemesi halinde ek klorlama istasyonlarının şebekede hangi düğüm noktalarına yerleştirilmesi gerektiği, şebekeye klor enjeksiyon işleminin ne kadar sürede ve ne sıklıkta yapılması gerektiğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda ek klorlama istasyonlarının yerlerinin ve şebekeye eklenecek klor miktarlarının belirlenebildiği bir simülasyon optimizasyon modeli geliştirilerek farklı durumlar için ilgili problemin çözümü yapılmıştır.
Simülasyon aşamasında, kullanılan suyun kalitesinin artırılarak klor konsantrasyonu dağılımı bakımından üniform bir sistem oluşturmak için problem öncelikle matematiksel olarak ifade edilmiştir. Burada şebekeye eklenmesi gereken klor miktarının minimize edilmesi, klor miktarının belirtilen limitler arasında olmadığı durumlarda insan sağlığı bakımından zararlı etkilerinin ortaya çıkmasından ve büyük su dağıtım şebekelerinde harcanan klor miktarını azaltarak en ekonomik klorlama planının oluşturulması açısından önemlidir. Ek klorlama istasyonları kurulmadan yapılan dezenfeksiyon işlemlerinde, depo veya pompa istasyonu gibi şebeke bileşenlerinin olduğu noktalardan klor enjeksiyonunun, bu noktalar civarında yüksek, uç noktalarına doğru ise düşük klor konsantrasyonlarının gözlenmesine neden olmaktadır. Bu şekildeki bir dezenfeksiyon yaklaşımı ise şebeke kapsamında klor konsantrasyonlarının olması gereken alt limitten daha düşük veya üst limitten daha yüksek olması gibi durumların oluşmasına neden olmaktadır. Bu etkilerin önüne geçebilmek için şebekeye ek klorlama istasyonlarının kurulması ve bu ek klorlama istasyonlarından eklenen klor miktarının minimize edilmesi büyük önem taşımaktadır.
Şebekede ek klorlama istasyonlarının yerlerinin belirlenmesi de bu çalışma kapsamında ele alınan problemin amaçlarından biridir. Burada ek klorlama istasyonlarının sayısının yeterli sayıda olması ve şebeke üzerinde doğru noktalara yerleştirilmesi gerekmektedir. Az sayıda ek klorlama istasyonu olduğunda üniform klor dağılımından uzaklaşılmakta ve dezenfeksiyon işleminin tamamen gerçekleşememesi durumu ortaya çıkmaktadır. Fazla ek klorlama istasyonlarının kullanılması durumunda ise yatırım, işletme ve bakım maliyetleri artacaktır. Bu nedenle, optimum istasyon sayısının ne olması gerektiği karar vericiler tarafından cevaplanması gereken önemli bir konudur.
Bu çalışma kapsamında problemin çözümü aşamasındaki bir diğer amaç ise ek klorlama istasyonlarından şebekeye ne sıklıkta klor eklenmesi gerektiğini belirlemektir. Eklenen klorun şebekede ne kadar süre alt ve üst limit değerler arasında kalacağını belirlemek için ne kadar sürede ne kadar debi ile su çekildiğinin, kısace şebekenin hidrolik davranışının bilinmesi gerekmektedir.
Bütün bu amaçlar doğrultusunda problem ele alındığında sırasıyla, düğüm noktalarındaki konsantrasyon değerleri belirlenirken doğrusal süperpozisyon prensibinden yararlanılmıştır. Doğrusal süperpozisyon ilişkisini kullanarak şebekeye ait tepki matrisinin belirlenebilmesi için şebekenin hidrolik ve madde taşınınm süreçlerinin birlikte modellenebildiği EPANET modeli kullanılmıştır. Elde edilen tepki matrisi DGA tabanlı bir optimizasyon modeline entegre edilerek farklı ek klorlama istasyonu sayıları için optimum istasyon yerleri ve klor enjeksiyon miktarları belirlenmiştir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, yapılan çalışma kapsamında ek klorlama istasyonlarının yerleri bilinmeyen olarak ele alındığından şebekedeki her bir düğüm noktasının ek klorlama istasyonu olabileceği varsayımıdır. Geliştirilen optimizasyon modeli kapsamında farklı sayıdaki ek klorlama istasyonları için problemin çözümü gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon modeli kapsamında şebekeye klor ekleme işleminin ne kadar sürede ve ne sıklıkta yapılmasının en uygun çözüm olacağı araştırılmıştır. Bütün bu işlemlerin uygulaması gerçek bir şebeke üzerinde yapılmış ve elde edilen sonuçlar literatürde verilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca farklı DGA parametrelerinin ve farklı çözüm stratejilerinin çözüm üzerindeki etkisini belirlemek amacıyla detaylı bir
çoğunlukla azalma eğiliminde olduğunu göstermiştir. DGA tabanlı çözüm yaklaşımı ile su dağıtım şebekelerinde ek klorlama istasyonlarının sayılarının, yerlerinin ve optimum klorlama planlarının belirlenebildiğini görülmüştür.
6.2 Öneriler
Dünyada ve ülkemizde nüfus artışına bağlı olarak içme ve kullanma suyuna duyulan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu duruma paralel olarak daha büyük su dağıtım şebekelerine duyulan ihtiyaç artacaktır. Daha büyük şebekelerde daha fazla ek klorlama istasyonuna ihtiyaç duyulması durumunda bu istasyonların kurulumu da bir ekonomi problemi olacaktır. Bu tez çalışması kapsamında özellikleri bilinen gerçek bir şebeke üzerinde uygulama ve çözüm yapılarak optimum klorlama planları belirlenmiştir. Bu çalışma daha büyük su dağıtım şebekeleri için insan sağlığı açısından kaliteli su tüketimi sağlanması doğrultusunda geliştirilebilir. Büyük bir su dağıtım şebekesinde potansiyel ek klorlama istasyon yerlerinin sayısı artacağından optimizasyon problemindeki değişken sayısı da artmakta ve sonuç olarak çözüme ulaşmak daha da zorlaşmaktadır. Şebekedeki her düğüm noktası potansiyel istasyon noktası olarak ele alınmadığında ise matematiksel çözüm uzayı tam olarak araştırılamamaktadır. Bu kapsamda, geliştirilen model farklı optimizasyon formülasyonları kullanılarak bu zorluğun üstesinden gelebilecek şekilde yeniden düzenlenebilir. Ayrıca, ek klorlama istasyon sayılarının ne olması gerektiği probleminin çözümü detaylı olarak incelenmeli ve farklı alternatifler arasından en iyisinin seçilebildiği karar verme modelleri üzerinde çalışılması gerektiği sonucuna varılmıştır.