علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

ایجاد نواحی مجزای اندازه‌گیری در شبکه توزیع آب با استفاده از شاخص‌های انتخاب بهینه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 دانشیار، گروه عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.
3 استادیار، گروه عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
چکیده
تخمین هدررفت، مدیریت فشار و مدیریت در شرایط اضطراری از مزایای ایجاد ناحیه‌های مجزای اندازه‌گیری (DMA۱) در شبکه­های توزیع آب است. اما توسعه غیراصولی شبکه‌ها به‌صورت سنتی با لحاظ اهم شاخص‌ها در ایجاد DMA این موضوع را به یک مسئله پیچیده تبدیل‌ کرده است. در این تحقیق یک روش برای ایجاد نواحی مجزای اندازه‌گیری با شاخص‌های انتخاب بهینه ارائه ‌شد. بدین منظور از سه شبکه توزیع آب بالرما۲، مدنا۳ و دی تاون۴ به دو روش گیروان-نیومن5 و فست نیومن6 که مبتنی بر معیار پیمانگی7 هستند، برای خوشه‌بندی8 استفاده شد. سپس به کمک الگوریتم ژنتیک9 و نرم‌افزار ایپنت10 باهدف کاهش هزینه در ناحیه بندی فیزیکی با رعایت قید حداقل فشار گره‌ای تعیین شد و به کمک شاخص‌های هزینه‌ای، هیدرولیکی و کیفی نتایج پهنه‌بندی حاصل تحقیق تحلیل شد و اثربخشی آن‌ها مورد بحث قرار گرفت. نتایج نشان داد که شاخص‌های مذکور می‌تواند منجر به انتخاب بهینه بهترین طرح پیشنهادی برای اصلاح شبکه‌های سنتی موجود و ایجاد DMA در شبکه‌های توزیع آب باشد. معیار هزینه و پیمانگی نسبت به سایر شاخص‌ها اثرگذاری بیشتری در تعیین تعداد بهینه نواحی داشتند. روش گیروان-نیومن نتایج مناسب‌تری را نسبت به روش فست نیومن ارائه کرد.
کلیدواژه‌ها

 
صادقی، ع ر.، جوادیان‎زاده، م م.، و پوردارا، ه.، (1400)، "ایجاد خودکار نواحی اندازه‎گیری مجزا در شبکه‎های توزیع آب شهری با استفاده از الگوریتم ساختار جامعه و الگوریتم ژنتیک با هدف توزیع عادلانه فشار شبکه"، تحقیقات منابع آب ایران، 17(2)، 142-153.
OP310، (1400)، دستورالعمل ملاحظات اجرا و تکمیل پهنهبندی شبکه توزیع آب، شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور، معاونت راهبردی و نظارت بر بهره‎برداری، 9-55.
Bader, D.A., Meyerhenke, H., Sanders, P., and Wagner, D., (2013), Graph partitioning and graph clustering, American Mathematical Society Providence, RI.
Bianchotti, J.D., Denardi, M., Castro-Gama, M., and Puccini, G.D., (2021), “Sectorization for water distribution systems with multiple sources: A performance indices comparison”, Water, 13(2), 131.
Bragalli, C., D’Ambrosio, C., Lee, J., Lodi, A., and Toth, P., (2012), “On the optimal design of water distribution networks: a practical MINLP approach”, Optimization and Engineering, 13(2), 219-246.
Bui, X.K., Marlim, M.S., and Kang, D., (2021),  “Optimal design of district metered areas in a water distribution network using coupled self-organizing map and community structure algorithm”, Water, 13(6), 836.
Grayman, W.M., Murray, R., and Savic, D.A., (2009), “Effects of redesign of water systems for security and water quality factors”, In: World Environmental and Water Resources Congress 2009, Great Rivers, (pp. 1-11), https://doi.org/10.18063/JSC.2015.01.004.
Liu, J., and Han, R.,  (2018), “Spectral clustering and multicriteria decision for design of district metered areas”, Journal of Water Resources Planning and Management, 144(5), 04018013.
Mambretti, S., Raimondi, A., and Stroppa, F.F., (2021), “Graph theory and community detection for elementary DMA design”, Sustainable Water Resources Management XI: Effective Approaches for River Basins and Urban Catchments, 250, 121 Effective.
Marchi, A., Salomons, E., Ostfeld, A., Kapelan, Z., Simpson, A.R., Zecchin, A.C., Maier, H.R., Wu, Z.Y., Elsayed, S.M., and Song, Y., (2014), “Battle of the water networks II”, Journal of Water Resources Planning and Management, 140(7), 04014009.
Newman, M.E., and Girvan, M., (2004), “Finding and evaluating community structure in networks”. Physical Review E, 69(2), 026113.
Pearson, D., (2019), Standard definitions for water losses, IWA Publishing, London, UK.
Reca, J., Martinez, J., Banos, R., and Gil, C., (2008),  “Optimal design of gravity-fed looped water distribution networks considering the resilience index”, Journal of Water Resources Planning and Management, 134(3), 234-238.
Sharma, A.N., Dongre, S.R., Gupta, R., Pandey, P., and Bokde, N.D., (2022), “Partitioning of water distribution network into district metered areas using existing valves”, CMES-Computer Modeling in Engineering and Sciences,131(3), 1515-1537.
Todini, E., (2000), “Looped water distribution networks design using a resilience index based heuristic approach”, Urban Water, 2(2), 115-122.
Yao, H., Zhang, T., Shao, Y., Yu, T., and Lima Neto, I.E., (2021), “Improved modularity-based approach for partition of Water Distribution Networks”, Urban Water Journal, 18(2), 69-78.
Zeidan, M., Li, P., and Ostfeld, A., (2021), “DMA segmentation and multiobjective optimization for trading off water age, excess pressure, and pump operational cost in water distribution systems”, Journal of Water Resources Planning and Management, 147(4), 04021006.
Zhang, T., Yao, H., Chu, S., Yu, T., and Shao, Y., (2021), “Optimized DMA partition to reduce background leakage rate in water distribution networks”. Journal of Water Resources Planning and Management, 147(10), 04021071.
 
 
دوره 9، شماره 4
زمستان 1403
صفحه 57-69

  • تاریخ دریافت 06 دی 1401
  • تاریخ بازنگری 12 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 25 خرداد 1402