کالیبراسیون شبکه‌های توزیع آب با درنظر گرفتن عدم‌قطعیت متغیر فشار در گره‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران.

2 فارغ‌التحصیل کارشناسی‌ارشد، دانشکده فنی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران.

چکیده

با توجه به این‌که داده‌های مشاهداتی دارای عدم‌قطعیت‌های مختلف هستند، کالیبراسیون شبکه‌های توزیع آب براساس یک مقدار قطعی می‌تواند، نتایج مدل کالیبره شده را تحت‌تاثیر قراردهد. در این تحقیق، کالیبراسیون شبکه‌های توزیع آب با درنظر گرفتن عدم‌قطعیت مقادیر فشار در گره‌های شبکه بررسی می‌شود. برای این‌منظور سری داده‌های فشار به‌روش مونت‌کارلو برای گره‌های شبکه تولید و ضرایب هیزن-ویلیامز شبکه براساس این مقادیر به‌دست آمده و با تولید سری ضرایب هیزن-ویلیامز شبکه، مقادیر فشار محاسباتی در گره‌های شبکه محاسبه و نتایج دو فشار مقایسه شده است. کالیبراسیون مدل شبکه با الگوریتم دسته ذرات در لینک با مدل EPANET در محیط MATLAB انجام شده است. روش پیشنهادی بر روی شبکه نمونه دوحلقه‌ای و شبکه توزیع آب شهر صوفیان پیاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که اعمال عدم‌قطعیت فشارگرهی، منجر به مجموعه جواب‌های متعدد برای ضرایب هیزن-ویلیامز با دامنه تغییرات و انحراف معیار متفاوت می‌شود که با توجه به متوسط خطای مطلق 4 و 8/3 درصدی بین میانگین فشار گرهی در شبکه نمونه و شبکه واقعی در حالت غیرقطعی با حالت قطعی، روش پیشنهادی می‌تواند روش دقیق‌تری برای کالیبراسیون شبکه‌ها باشد، با این وجود چالش‌هایی در مدل‎سازی و زمان اجرای مدل‌های کالیبراسیون وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


 
تائبی، ا.، و چمنی، م.ر.، (1397)، شبکه‌های توزیع آب شهری، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، 604 ص.
تابش، م.، جاماسب، م.، و معینی، ر.، (1388)، "کالیبره­سازی مدل تحلیل هیدرولیکی شبکه­های توزیع آب با درنظر گرفتن انواع متغیرهای تنظیم و شرایط مصرف"، نشریه هیدرولیک، 4(3)، 69-78.‎
دینی، م.، و تابش، م.، (1392)، "کالیبراسیون هیدرولیکی شبکه‌های توزیع آب با درنظر گرفتن عدم­قطعیت داده‌ها"، دوازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، 7 آبان، کرج، ایران.
دینی، م.، و تابش، م.، (1395)، "مدل‌سازی شبکه‌های توزیع آب شهری با درنظر گرفتن تاثیر جنس، قطر و سن لوله‌ها در تنظیم ضرایب هیزن-ویلیامز شبکه"، نهمین کنگره ملی مهندسی عمران، 21 و 22 اردیبهشت، مشهد، ایران.
دینی، م.، محمدی­کلیبر، ا.، نورانی، و.، و هاشمی، س.، (1400)، "پهنه‌بندی احتمالاتی کارایی هیدرولیکی شبکه توزیع آب با اعمال عدم­قطعیت پارامترهای کلیدی"، نشریه مهندسی عمران و محیط­زیست دانشگاه تبریز، 53(2)، 50-60، https://doi.org/10.22034/JCEE.2021.44669.2007.
Branisavljevic, N., Prodanovic, D., and Ivetic, M., (2009), "Uncertainty reduction in water distribution network modelling using system inflow data", Urban Water Journal, 6(1), 69-79, https://doi.org/10.1080/15730620802600916.
Dini, M., Mohammadikaleibar, A., Hashemi, S., and Nourani, V., (2022), "Stochastic long-term reliability of water distribution networks using Monte Carlo simulation", Urban Water Journal, 19(2), 151-160, https://doi.org/10.1080/1573062X.2021.1971264.
Geranmehr M., Asghari K., and Chamani M.R., (2019), "Uncertainty analysis of water distribution networks using type-2 fuzzy sets and parallel genetic algorithm", Urban Water Journal, 16(3), 193-204, https://doi.org/10.1080/1573062X.2019.1648527.
Kang, D.S., Pasha, M.F.K., and Lansey, K., (2009), "Approximate methods for uncertainty analysis of water distribution systems", Urban Water Journal, 6(3), 233-249, https://doi.org/10.1080/15730620802566844.
Kennedy, J., and Elberhart, R., (1995), "Particle swarm optimization", Proceedings of IEEE International Conference on Nerural Networks, 4, 1942-1948.
Pasha, M.F.K., and Lansey, K., (2010), "Effect of parameter uncertainty on water quality predictions in distribution systems-case study", Journal of Hydroinformatics, 12(1), 1-21, https://doi.org/10.1080/15730620802566844.
Tabesh, M., Jamasb, B., and Moeini, R., (2011), "Calibration of water distribution hydraulic models: A comparison between pressure dependent and demand driven analyses", Urban Water Journal, 8(2), 93-102, https://doi.org/10.2166/hydro.2010.053.
Sumer, D., and Lansey, K., (2009), "Effect of uncertainty on water distribution system model design decisions", Journal of Water Resources Planning and Management, 135(1), 38-47, https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9496(2009)135:1(38).
Sivakumar, P., Prasad, R.K., and Chandramouli, S., (2016), "Uncertainty analysis of looped water distribution networks using linked EPANET-GA method", Water Resources Management, 30(1), 331-358, https://doi.org/10.1007/s11269-015-1165-x.
Seifollahi-Aghmiuni, S., Haddad, O.B., and Mariño, M.A., (2015), "Water distribution network risk analysis under simultaneous consumption and roughness uncertainties", Water Resources Management, 27(7), 2595-2610, https://doi.org/10.1007/s11269-013-0305-4.
Pérez, R., Sanz, G., Cugueró, M.À., Blesa, J., and Cugueró, J., (2015), "Parameter uncertainty modelling in water distribution network models", Procedia Engineering, 119, 583-592, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.911.