مدیریت بهینه فشار در جهت حداقل سازی نشت در سیستم‌های توزیع آب با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی رقابت استعماری

Subject Areas : Irrigation and Drainage

جعفر جعفری اصل ¹ , بهرام سامی کشکولی ² , مهدی بهرامی ³

1 - دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی عمران- مهندسی و مدیریت منابع آب، گروه مهندسی عمران، دانشگاه یاسوج، یاسوج،ایران.
2 - دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه سازه‌های آبی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
3 - استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه فسا، فسا، ایران.

Received: 2015-07-05 Accepted : 2015-11-15 Published : 2015-10-01

Keywords:

Abstract :

یکی از روش‌های کاهش نشت در سیستم‌ های توزیع آب، مدیریت فشار شبکه با قرار دادن شیرهای کنترل فشار در مسیر جریان و تنظیم بهینه این شیرها در شبکه آب می‌باشد. در این پژوهش مسئله مدیریت بهینه فشار در شبکه ‌های توزیع آب در جهت حداقل سازی نشت مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور برای در نظر گرفتن مسائل جانمایی و تنظیمات بهینه شیرهای فشار‌شکن رویکردی ارائه ‌شده است که در آن بهینه‌ سازی هم ‌زمان جانمایی شیرها و بهینه‌ سازی تنظیمات شیرها مورد توجه قرارگرفته است. در این پژوهش برای حل این مسئله از مدل بهینه‌ سازی- شبیه ‌سازی مبتنی بر یکی از الگوریتم ‌های بهینه‌ سازی فراکاوشی تحت عنوان الگوریتم رقابت استعماری (ICA) استفاده شد. در این مدل الگوریتم بهینه‌ سازی ICA در محیط MATLAB با شبیه ‌ساز هیدرولیکی مدل EPANET تلفیق شد. نتایج نشان داد که ضمن رعایت کلیه قیود مسئله با به کاربردن روش ارائه ‌شده برای جانمایی و تنظیم بهینه شیرهای فشارشکن میزان نشت متوسط شبکه در سه دوره شرایط نیاز آبی ماکزیمم، متوسط و مینیمم ضمن تأمین قید فشار حداقلی در شبکه، 12 درصد کاهش یافت. که نشان می ‌دهد، روش ارائه ‌شده در تنظیم سطح فشار برای حداقل کردن نشت در شبکه موفق بوده است.

References:

پورکاظمی،ح. م. فتاحی، س. مظاهری، ب. اسدی. (1392). بهینه‌سازی سبد پروژه‌های با اثر متقابل با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری، مجله مدیریت صنعتی، دوره 5 ، شماره 1، ص 1-20.

تابش، م .، واسطی، م. ( 1385 ). کاهش میزان نشت در شبکه‌های توزیع آب شهری از طریق حداقل نمودن فشار اضافی در شبکه. پایان‌نامه کارشناسی ارشد- گرایش مهندسی عمران آب- دانشکده فنی دانشگاه تهران.

Araujo, L. S., Ramos, H., and Coelho, S. T. (2006). Pressure control for leakage minimisation in water distribution systems management. Journal of Water Resources Management, 20, 133-149.

Atashpaz-Gargari. E., Hashemzadeh. F., Rajabioun. R. and Lucas. C., (2008). Colonial Competitive Algorithm, a novel approach for PID controller design in MIMO distillation column process. International Journal of Intelligent Computing and Cybernetics, Vol. 1 No. 3, 2008, pp. 337–355.

Committee for the Vigilance on the Use of Water Resources (COVIRI). (2006). Relazione annuale al Parlamento sullo stato dei servizi idrici. Anno 2005. Autorità di Vigilanza sulle risorse idriche e sui rifiuti (in Italian).

Jowitt, P. W., and Xu, C. (1990). Optimal valve control in water distribution networks. J. Water Resour. Plann. Manage., 116(4), 455–472.

Nicolini, M. (2011).Optimal pressure management in water networks: Increased efficiency and reduced energy costs. Defense Science Research Conference and Expo (DSR), IEEE, Singapore,1-4.

Nicolini, M., and Zovatto, L. (2009).Optimal location and control of pressure reducing valves in water networks. Journal of Water Resources Planning andManagement, 135(3), 178-187.

Roshani, E., & Filion, Y. (2014). WDS leakage management through pressure control and pipes rehabilitation using an optimization approach. Procedia Engineering, 89, 21-28.

Rossman, L. A. (2000). Epanet 2, users manual, EPA/600/R-00/057, U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, OH.

Saldarriaga, J., & Salcedo, C. A. (2015). Determination of Optimal Location and Settings of Pressure Reducing Valves in Water Distribution Networks for Minimizing Water Losses. Procedia Engineering, 119, 973-983.

Thornton, J. and Lambert, A. (2005). Progress in practical prediction of pressure: Leakage, pressure: Burst frequency and pressure: Consumption relationships. Proceedings of IWA Special Conference 'Leakage 2005', Halifax, Nova Scotia, Canada