การบริหารจัดการแรงดันน้ำในระบบเส้นท่อประธานของ การประปานครหลวง

Abstract

Purpose of the study is to analyze water pipeline management of Metropolitan Waterworks Authority (MWA) for supporting MWA readiness to develop water pressure management of main pipeline to reach goal of the 3rd MWA Strategic Plan (2012-2016). Researcher had conducted an analysis and comparison of MWA current water pressure management in particular with main pipeline with other waterworks organizations in a few developed countries. Some aspects relating to appropriate technology for planning water pressure management, for example, water pressure of the main pipeline, pipeline strength, numbers and types of water meters, amount of water gauge, air release valve, etc. were thoroughly examined. Additionally, software development and main pipeline prototype are other effective managing tools for MWA to control water pressure to reach their target. Findings revealed rate of water pressure of main pipeline of MWA being quite lower than the rate of developed countries that the significant reason of low pressure of water supply to households. Consequently, consumers have to use water pumps to supply water to various parts of buildings, offices and houses. Despite this study did not consider volume of water leaks, MWA volume of water leaks as a result of water pressure management is higher than those of the developed countries. Those countries mostly used pressure reducing valve together with high pressure of water supply on the basis of using various types of pressure reducing valves to fit their works and budget. Water meter accuracy is an another important factor affecting accuracy of measurement and volume of water loss, then, the water meters should be installed correctly, kept regular maintenance and checking. Though it has non-standard of checking period, foreign countries favorably done every 3-5 years. MWA might randomly select water meters to check their accuracy in laboratory of some countries, i.e., Germany, Brazil, South Korea, etc. EPAnet, an easy download and easy to use freeware, what MWA chose to use with water pressure management system. It is preferable to develop EPAnet to be compatible with entire computing platforms, using JavaScript instead of C language, and using mathematical formula instead of Hazen-Williams formula to get more precise and accurate calculation of Friction head loss in water pipes. Moreover, reference pressure level should be based on mean sea level standard and being absolute pressure. In comparison basic development of software with the prototype one, finding of correlation of each MWA pump station (totaling 4 sampled stations) is significantly high at 85-87% beyond average correlation at 78%. Obviously, the EPAnet software development could be used effectively as tool for prediction to be more accurate and realistic.

การศึกษาฉบับนี้เป็นการศึกษาเพื่อเตรียมความพร้อมให้กับการประปานครหลวงสำหรับพัฒนาการบริหารจัดการแรงดันน้ำในท่อประธานของการประปานครหลวงให้สามารถบรรลุได้ตามยุทธศาสตร์การบริหารการประปานครหลวง ฉบับที่ 3 (2555-2559) โดยทำการศึกษา เปรียบเทียบ และวิเคราะห์การบริหารจัดการแรงดันน้ำในท่อประธานปัจจุบันของการประปานครหลวงกับหน่วยงานที่ดูแลเรื่องน้ำประปาของประเทศที่พัฒนาแล้ว เพื่อตรวจสอบถึงความพร้อมของการประปานครหลวง และเทคโนโลยีที่เหมาะสมสำหรับการวางแผนในการบริหารจัดการแรงดันน้ำของท่อประธาน เช่น ขนาดของแรงดันน้ำในท่อประธาน ความแข็งแรงของท่อ จำนวนและประเภทของมาตรวัดน้ำ จำนวนของมาตรวัดแรงดัน การติดตั้งประตูระบายอากาศ เป็นต้น นอกจากนี้การพัฒนาซอฟแวร์และต้นแบบโครงสร้างของท่อประธานเพื่อใช้ในการศึกษาแรงดันน้ำในท่อประธานก็เป็นอีกวิธีหนึ่งที่สามารถใช้ในการบริหารจัดการแรงดันน้ำให้ได้ตามเป้าหมายที่การประปานครหลวงได้วางเอาไว้ จากการศึกษาพบว่า แรงดันน้ำในท่อประธานของการประปานครหลวงนั้นยังมีค่าต่ำค่อนข้างมากเมื่อเปรียบเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้ว ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้แรงดันน้ำที่ทำหน้าที่ส่งจ่ายน้ำประปาไปยังผู้บริโภคมีค่าที่ต่ำ และผู้บริโภคเองก็มีความจำเป็นที่จะต้องใช้ปั๊มน้ำในการสูบส่งน้ำประปาไปยังจุดต่างๆ ของอาคาร สถานประกอบการ ที่อยู่อาศัย นอกจากนี้ปริมาณน้ำสูญเสียของการประปานครหลวงก็มีค่าที่ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับตัวอย่างประเทศที่พัฒนาแล้วที่นำมาเปรียบเทียบ โดยแม้ว่างานศึกษานี้จะไม่ได้พิจารณาประเด็นของปริมาณน้ำสูญเสียมากนัก แต่การบริหารจัดการแรงดันน้ำก็เป็นอีกส่วนสำคัญที่มีผลกระทบอย่างชัดเจนต่อปริมาณน้ำสูญเสีย สำหรับวิธีการบริหารจัดการแรงดันน้ำในตัวอย่างของประเทศที่พัฒนาแล้วพบว่าส่วนใหญ่นิยมใช้วาล์วลดแรงดันควบคู่ไปกับการส่งจ่ายน้ำด้วยแรงดันที่สูง โดยมีระบบการควบคุมการทำงานของวาล์วลดแรงดันหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับความเหมาะสมกับการใช้งาน และงบประมาณ ความเที่ยงตรงของมาตรวัดน้ำก็เป็นอีกหนึ่งสิ่งที่มีนัยต่อความถูกต้องในการวัด และยังเป็นอีกสาเหตุที่จะก่อให้เกิดปริมาณน้ำสูญเสียได้ มาตรวัดน้ำควรติดตั้งให้ถูกต้องตามมาตรฐาน มีการบำรุงรักษาและสอบเทียบอยู่เป็นประจำ ถึงแม้ว่าจะไม่มีระยะเวลาในการสอบเทียบที่เป็นมาตรฐาน แต่ในต่างประเทศก็นิยมสอบเทียบมาตรวัดทุกๆ 3-5 ปี โดยการประปานครหลวงอาจจะใช้วิธีการสุ่มในการส่งมาตรวัดน้ำเพื่อส่งไปสอบเทียบในห้องปฏิบัติการในต่างประเทศ เช่น ประเทศเยอรมันนี ประเทศบราซิล ประเทศเกาหลี เป็นต้น สำหรับซอฟแวร์ที่ กปน. นำมาใช้ในระบบบริหารจัดการแรงดันน้ำ คือ EPAnet ซึ่งเป็นฟรีแวร์ ที่สามารถดาวน์โหลดได้ ง่ายต่อการพัฒนาและใช้งาน ควรพัฒนาซอฟแวร์ให้สามารถทำงานได้บนทุก Platform โดยการใช้ภาษา JAVA แทนภาษาซีที่มีความยุ่งยากในการพัฒนา และใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ แทนการใช้ตาราง Hazen William ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแม่นยำและถูกต้องในการคำนวณหาเฮดสูญเสียในเส้นท่อ นอกจากนี้การอ้างอิงระดับแรงดันน้ำควรอ้างอิงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง (ร.ท.ก) ตามหลักสากล และต้องเป็นค่าแรงดันสัมบูรณ์ (absolute pressure) จากการพัฒนาซอฟแวร์ในเบื้องต้นโดยเปรียบเทียบผลกับซอฟแวร์ต้นแบบ โดยใช้ข้อมูลจริงที่ได้มาจากการประปานครหลวงของสถานีสูบจ่ายจำนวน 4 สถานีมาใช้ในการสอบเทียบ พบว่าค่าสหสัมพันธ์ (Correlation) ของแต่ละสถานีสูบสูงถึง 85-87% จากค่าสหสัมพันธ์ประมาณ 78% ซึ่งสามารถทำนายผลได้ถูกต้องและใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากขึ้น