بهینه‌سازی هزینه پمپاژ چاه‌های آب شرب شهری با استفاده از الگوریتم فرا ابتکاریPSO
محورهای موضوعی : برگرفته از پایان نامهمسعود عبدی 1 , حسین ابراهیمی 2 , ابوالفضل اکبرپور 3
1 - گروه عمران ، واحد بین الملل کیش، دانشگاه آزاد اسلامی ، جزیره کیش، ایران
2 - گروه علوم و مهندسی آب، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران ، ایران
3 - گروه عمران، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
کلید واژه: آب زیرزمینی, PSO, الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات, پمپاژ,
چکیده مقاله :
هدف: ابداع فن آوری های نو و بهره گیری از روش های پیشرفته و نرم افزارها در محیط متخلخل کمک زیادی در حل مسایل مرتبط با آبهای زیرزمینی و بهینه سازی آن کرده است. در مناطقی که آب شرب از طریق ذخایر آب زیرزمینی تامین میشود استفاده روشهای نوین در جهت بهینه سازی اقتصادی کمک زیادی خواهد کرد. هزینه های پمپاژ و میزان مصرف آب باید کنترل و بهینه شده و اثرات متقابل آنها بررسی می شود. تامین اب شرب از منابع آب زیرزمینی باید بر طبق یک برنامه دقیق از پیش طراحی شده انجام گیرد تا هم از نقطه نظر هزینه پمپاژ و هم از نظر انرژی بهینه شده و آب با قیمت مناسب و صرف انرژی بهینه به مصرف کننده تحویل شود.
روش: در این مطالعه از الگوریتم فراابتکاری ازدحام ذرات (PSO) به منظوره بهینه سازی پمپاژ چاه های آب زیرزمینی که تامین کننده آب شرب هستند استفاده شد. از داده های میزان افت سطح ایستابی و هزینه ی مورد نیاز برای پمپاژ در چاه های طرح تامین اب شرب شهر مشهد استفاده شد. نتایج نشان میدهد که با بهرهگیری از الگوریتمPSO علاوه بر تامین قیود مسئله ، میتوان هرینه استحصال آب را کم کرد.
یافتهها: نتایج نشان میدهد که با یکسان نگه داشتن تعداد چاه در طرح موجود و با اعمال این الگوریتم هزینه پمپاژ4.3 درصد کاهش می یابد. همچنین نتایح تحلیل حساسیت نشان میدهد برای یک مقدار مشخص و ثابت آب، با افزایش 100 درصدی نرخ پمپاژ با دو حلقه چاه نیاز آبی مورد نظر تامین میشود و هزینه های کل حدود 56 درصد کاهش مییابد. همچنین با کاهش نرخ پمپاژ، تعداد چاه مورد نیاز برای تامین نیاز آبی مشخص به 7 حلقه افزایش یافته و هزینه های کل 26 درصد افزایش مییابد.
The interaction effect of pumping costs and water consumption must be controlled and optimized. Supplying drinking water from underground water resources must be done according to a precise pre-designed plan so that It is optimized for both pumping and energy costs and Water should be delivered to the consumer at a reasonable price and with optimal energy consumption. In this study particle swarm metaheuristic algorithm (PSO) was used to optimize the pumping of groundwater wells that supply drinking water. The data of rate of shortage of statistic surface and the required cost were used for pumping in the Mashhad drinking water supply wells. The results show that by using the PSO algorithm, in addition to providing problem constraints, water extraction could be reduced. Results show that by keeping the number of wells the same in the current design and by applying this algorithm the cost of pumping is reduced by 4.3%. The results of sensitivity analysis also show that for a certain amount of water With a 100% increase in pumping rates with two wells, the water demand will be provided and the total costs will be reduced by about 56 percent. Also by reducing the pumping rate the number of required wells for supplying certain water needs has increased to seven and the total costs will be increased by 26 percent.
_||_