بهینه‌سازی شبکه توزیع آب با رویکرد بیشینه‌سازی سود (مطالعه موردی: هماشهر استان کرمان)

نوع مقاله: مقالات علمی

نویسندگان

1 کارشناس امور آب و فاضلاب

2 عضو هییت علمی دانشگاه فردوسی مشهد

3 مسیول پروژه گل گهر سیرجان

10.22112/jwwse.2018.128930.1083

چکیده

امروزه جوامع بشری هزینه‌های بسیاری را برای تأمین نیاز آبی خود با هدف به حداکثر رساندن سود و به حداقل رساندن هزینه صرف می‌کنند. اگر هدف کاهش هزینه باشد، با کاهش هزینه لوله‌های مورد استفاده در شبکه به‌طوری‌که فشار آب در گره‌ها از حد پایین خود یعنی 14 متر آب کمتر نباشد، بخش عمده‌ای از این هدف تأمین خواهد شد. در این پژوهش بهینه‌سازی براساس تابع هدف دومنظوره بخشی از شبکه توزیع آب هماشهر واقع در استان کرمان مورد بررسی قرار گرفته است که با توجه به اقلیم خاص منطقه حایز اهمیت است. در بهینه‌سازی یک شبکه توزیع آب علاوه بر بعد مالی مسأله، باید به ابعاد دیگری همچون فشار، سرعت آب در لوله‌ها که در طراحی شبکه نقش اساسی دارد توجه کرد. در این تحقیق بعد فشار به عنوان تابع هدف دوم و اعمال سرعت به عنوان قید محدودیت در نظر گرفته شده است. اگر در این شبکه تابع هدف تنها بر اساس هزینه در نظر گرفته شود شبکه از لحاظ تأمین فشار مناسب در محل‌های مصرف با مشکل مواجه خواهد شد. بدین منظور در این مطالعه شبکه توزیع توسط مدل WaterGEMS تحلیل هیدرولیکی شده و بعد با استفاده از الگوریتم ژنتیک، بهینه‌سازی انجام گرفته است. در پایان بهینه‌سازی از بین چند سناریو براساس تابع دو هدفه انجام و سناریویی که از نظر کاهش هزینه و بهبود فشار شبکه در وضعیت مطلوبی قرار داشت انتخاب شد که بعد از بهینه‌سازی، در حدود 15 درصد از هزینه کل پروژه صرفه‌جویی صورت گرفته است.

کلیدواژه‌ها


بهزادیان، ک.، و اردشیر، ع.، (1387)، "طراحی نمونه‌برداری چندهدفه برای واسنجی مدل شبکه‌ توزیع آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی"، مجله آب و فاضلاب، 19(1)، 13-22.

تائبی، ا.، و چمنی، م. (1384)، شبکه‌های توزیع آب شهری، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان.

خلیفه، س.، (1395)، مطالعات مرحله اول و دوم پروژه شبکه توزیع آب شهر هماشهر، مهندسین مشاور هلیل آب کرمان.

معین‏الدینی، ا.، محمدرضاپور، ا.ا.، و زینعلی، م.ج.، (1395)، "بهینه‏سازی قطر لوله‏های شبکه آبرسانی شهری با استفاده از الگوریتم ژنتیک سریع آشفته و کرم شب‏تاب در مدل Relopt، مطالعه موردی: شهرک شهرداری کرمان"، مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 23(4)، 45-64.

معاونت نظارت راهبردی ریاست جمهوری، (1392)، "ضوابط طراحی سامانه‌های انتقال و توزیع آب شهری و روستایی"، نشریه 3-117 (بازنگری اول)، (نشریه 380-الف، طرح استانداردهای وزارت نیرو).

منزوی، م.ت.، (1388)، آبرسانی شهری، انتشارات دانشگاه تهران.

نظری، ع.، و میسمی‌، ح.، (1387)، آموزش کاربردی نرم افزار WaterGEMS، انتشارات مرکز ملی مقاوم‌سازی ایران، چاپ اول.

Alperovits, E., and Shamir, U., (1977), "Design of optimal water distribution systems", Journal of Water Resources Research, 13(6), 885-900.

Babayan, A., Kapelan, Z., Savic, D., and Walters, G., (2005), "Least-cost design of water distribution networks under demand uncertainty", Journal of Water Resources Planning and Management, 131(5), 375-382.

Celi, C.F.L., Iglesias-Rey, P.L., and Solano, F.J.M., (2017), "Energy optimization of supplied flows from multiple pumping stations in water distributions networks", Procedia Engineering, 186, 93-100.

Dandy, G.C., Simpson, A.R., and Murphy, L.J., (1996), "An improved Genetic Algorithm for pipe network optimization", Journal of Water Resources Research, 32(2), 449-458.

Kapelan, Z., Savic, D., and Walters, G.A., (2003), "Robust least cost design of water distribution systems using Gas", Proceedings of Computer Control for Water Industry (CCWI), London (UK), 147-155.

Korkana, P., Kanakoudis, V., Makrysopoulos, A., Patelis, M., and Gonelas, K., (2016), "Developing an optimization algorithm to form district metered areas in a water distribution system", Procedia Engineering, 162, 530-536.

Lima, G.M., Brentan, B.M., and Luvizotto Jr, E., (2018), "Optimal design of water supply networks using an energy recovery approach", Renewable Energy, 117, 404-413.

Tolson, B.A., Maier, H.R., Simpson, A.R., and Lence, B.J., (2004). "Genetic Algorithms for reliability-based optimization of water distribution systems", Journal of Water Resources Planning and Management, 130(1), 63-72.