DECISION SUPPORT SYSTEM FOR RISK AND WATER QUALITY MANAGEMENT IN WATER DISTRIBUTION NETWORK. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Final_Dissertation.pdf Download (8MB) | Preview

Arabic Abstract

إن الهدف الأساسي و التحدي الرئيس عند ضخ المياه في شبكات التوزيع هو أن تكون هذه المياه كافية من ناحية الكمية و مقبولة من ناحية الجودة كذلك. يكتسب علم تقييم المخاطر لشبكات توزيع المياه مزيدا من الأهمية على مستوى العالم و ذلك لتعدد الأسباب التي قد تؤثر في تشغيل شبكات التوزيع إضافة إلى شح البيانات لبعض العوامل المؤثر في شبكات التوزيع. بعض هذه العوامل لها علاقة بجودة المياه و كميته و كذلك حالة البنية التحتية لشبكة التوزيع. إن تدهور جودة المياه في شبكات التوزيع سيؤدي إلى فشل في توزيع المياه حسب الجودة المرجوة، والذي سيكون خطرا و حرجا خاصة أنه لا توجد حماية لمستخدمي الشبكة في حال تلوث المياه أثناء التوزيع. في هذا البحث تم تطوير نظام دعم القرارات (Decision Support System - DSS) لتقييم المخاطر و قابلية الإصابة و الحساسية لمختلف المناطق في شبكة توزيع المياه و التي قد تؤدي لفشل عام لنظام التوزيع ناتج عن تدهور جودة المياه و عدم كفاية المياه و حالة البنية التحتية للشبكة. إضافة إلى ما سبق، فقد تم استخدام عامل الطلب على المياه إضافة إلى المخاطر و قابلية الإصابة و الحساسية لتطوير نظام لمراقبة جودة المياه. و لتحقيق هذه أهداف هذا البحث، فإنه تم تطوير مؤشر لقابلية الإصابة، و الذي يمثل إحتمالية فشل نظام التوزيع و ذلك باستخدام نماذج اتخاذ القرار متعددة المعايير. كما تم تطوير مؤشر الحساسية والذي يبين التأثير المتوقع. كما تم استخدام أساليب الحوسبة الناعمة (Soft computing methods) مثل (Fuzzy Synthetic Evaluation-FSE) و كذلك (Fuzzy Rule-Based-FRB) لتطوير هذه المؤشرات. بالإضافة لما سبق، فقد تم تطوير مؤشر للمخاطر مبني على مؤشرا القابلية للإصابة و الحساسية، و تم استخدام نظم المعلومات الجغرافية (GIS) لعرض هذه المؤشرات. كما تم استخدام أدوات أخرى مثل (WaterGEM) لتمثيل المحاكاة الهيدروليكة لشبكة توزيع المياه و الطرق الضبابية (fuzzy-based) لفرز المناطق حسب الأولوية في الخطورة و قابلية الإصابة و الحساسية في شبكة التوزيع. كما تم استخدام الطرق المثلى (Optimization techniques) مثل برمجة الأعداد الصحيحة المختلطة و طريقة اتخاذ القرار متعددة المعايير لتطوير النظام الأمثل لمراقبة جودة المياه. تم تطبيق (DSS) على شبكة المياه في مدينة الخبر بالمملكة العربية السعودية لدراسة قابلية الإصابة و الحساسية لشبكة المياه إضافة إلى الإدارة اللإستراتيجية للمخاطر على الشبكة للتحكم و/أو تقليل المخاطر الكلية الناتجة عند فشل الشبكة.

English Abstract

Delivering water in sufficient quantity and acceptable quality is the main objective of water distribution networks (WDN) and at the same time is the main challenge. WDN risk assessment is gaining importance worldwide due to the wide range of factors that could alter the operation of WDN and the scarcity of data of some of these parameters. Some of these factors are relevant to water quality, quantity and the condition of the infrastructure itself. The deterioration of water quality in the WDN leads to failure at the water quality level, which can be critical because it is closest to the point of delivery and there are virtually no safety barriers before consumption. This research developed a decision support system (DSS) to identify the risk, vulnerable and sensitive locations in WDN that may lead to overall system failure caused by deterioration, insufficient and/or critical conditions of water quality, quantity and infrastructure, respectively. In addition, using water demand and the identified risk, vulnerable and sensitive locations, water quality monitoring system was developed. To achieve the objectives of this research, an aggregate vulnerability index, representing likelihood of system failure, was developed using multi-criteria decision models. Similarly, the potential impacts (consequences) in terms of sensitivity index were evaluated. Advanced soft computing methods including fuzzy synthetic evaluation (FSE) and fuzzy rule-based (FRB) were used to develop these indices. In addition, a risk index based on both vulnerability and sensitivity indices was developed, and Geographic Information System (GIS) was used for data display. Other tools, such as WaterGEMs (for hydraulic simulations of distribution network) and (fuzzy-based) techniques were implemented for the prioritization of regions based on risk, vulnerability and sensitivity in distribution network. Optimization techniques including mixed integer programming (MIP) and multi-criteria decision making (MCDM) were used to develop water quality monitoring system. The developed DSS was applied to a local water distribution network (Al-Khobar WDN) to study the vulnerability and sensitivity of the network and recommend a suitable risk management strategy, which was used to manage, control and/or reduce the overall risk of failure of the network.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Civil Engineering > Water and Environmental Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Zahrani, Muhammad
Committee Members:	Al-Suwaiyan, Mohammed and Vohra, Muhammad and Ratrout, Nedal and Alassar, Rajai
Depositing User:	AMIN ABO-MONASAR (g200702470)
Date Deposited:	05 Aug 2014 08:37
Last Modified:	01 Nov 2019 15:43
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139342