پژوهش آب ایران

چکیده در این پژوهش، عملکرد سه الگوریتم تکاملی چندهدفه NSGA-II، ‏AGE-MOEA و MOEA/D برای بهینه‌سازی شبکه‌های توزیع آب با هدف همزمان کمینه‌سازی هزینه و انحراف فشار ارزیابی شده است. نتایج بر روی شبکه‌های بنچ‌مارک هانوی و بالرما نشان می‌دهد که AGE-MOEA از نظر شاخص‌های کمّی ابرحجم (HV) و فاصله نسلی معکوس (IGD) پوشش کلی بهتری بر جبهه پارتو دارد، اما در شبکه هانوی تنها NSGA-II موفق به یافتن جواب کاملاً موجه با انحراف فشار صفر شد. در شبکه بالرما، ‏MOEA/D به دلیل حساسیت به اختلاف مقیاس اهداف و ضعف در مدیریت قیود، ضعیف‌ترین عملکرد را ثبت کرد. بررسی الگوهای تنظیم ساعتی شیرهای فشارشکن شبکه پلدختر نشان داد که علی‌رغم برتری NSGA-II و AGE-MOEA در کیفیت جبهه پارتو، نوسانات شدید تنظیمات آن‌ها از منظر عملیاتی می‌تواند موجب استهلاک تجهیزات و ناپایداری شبکه شود، در حالی که MOEA/D الگویی محافظه‌کارانه‌تر ارائه می‌دهد. تحلیل روند HV نشان داد MOEA/D به بالاترین مقدار تجمعی در فرآیند همگرایی دست می‌یابد که با برتری AGE-MOEA در HV جبهه پارتو نهایی متفاوت بوده و ناشی از تفاوت این دو معیار است. کاهش فشارهای مازاد حاصل از بهینه‌سازی، پتانسیل کاهش نشت پس‌زمینه را فراهم می‌آورد، هرچند کمّی‌سازی دقیق آن مستلزم مدل‌سازی مستقیم نشت است.

واژه‌های کلیدی: بهینه‌سازی چندهدفه، شبکه توزیع آب، شهرستان پلدختر، قابلیت بهره‌برداری عملیاتی، مدیریت فشار.

چکیده چکیده

به‌طور کلی دو نوع تحلیل در شبکه‌های آبرسانی مرسوم است: 1- تحلیل مبتنی بر تقاضا و 2- تحلیل مبتنی بر فشار. یک شبکه توزیع آب ممکن است به‌خاطر بالا رفتن زبری لوله‌ها، شکست لوله‌ها یا ناکافی بودن فشار پمپ دچار کمبود آب باشد (یا بشود). در چنین شرایطی شبکه در همه گره‌ها نمی‌تواند تقاضای موردنیاز را تأمین کند. بنابراین برخلاف آنالیز وابسته به تقاضای ثابت، تحت شرایط کمبود فشار، خروجی گره‌ها غیرثابت و تابعی از هدهای فشاری در دسترس می‌باشد که به مجموعه معادلات حاکم بر شبکه اضافه می‌گردد. در این تحقیق با توسعه یک مدل، حل این معادلات به‌صورت مسـئله بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است که شبیه‌سازی بر اساس فراخوانی نرم‌افزار شبیه‌ساز هیدرولیکی EPANET در محیط متلب و بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام می‌گردد. مدل مذکور مبتنی بر آنالیز فازی بوده تا چگونگی انتشار عدم‌قطعیت از متغیرهای مستقل یا پارامترهای اساسی (مثل تقاضای مورد نیاز گره‌ها و ضرایب زبری لوله‌ها) به متغیرهای وابسته (مثل جریان لوله‌ها، خروجی گره‌ها و هدهای در دسترس) را نشان ‌دهد. برای صحت‌سنجی، دو شبکه از تحقیقات پیشین انتخاب شد و شبکه‌ها با مدل توسعه داده شده و نرم‌افزار WaterNetGen تحلیل شدند و نهایتاً نتایج با هم مقایسه گردید. سپس به‌عنوان مطالعه موردی به تحلیل هیدرولیکی شبکه توزیع آب شهر جنگل تحت شرایط غیر‌قطعی و کمبود فشار پرداخته شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که در شرایط کمبود فشـار اختلاف نتایج حاصل از تحلیل مبتنی بر فشار و تحلیل مبتنی بر تقاضا، قابل توجه می‌باشد. با مدل بهینه‌سازی پیشنهادی می‌توان محدوده پاسخ‌های سیستم را بدون نیاز به یک‌نواخت بودن ارتباط بین پارامترهای مستقل و وابسته بدست آورد. در این تحقیق فقط مقادیر تقاضای گره‌ها غیر قطعی در نظر گرفته شده است در حالی‌که برای شناسایی بهتر نواحی آسیب‌پذیر در شبکه توزیع آب، می‌توان هر پارامتر غیر قطعی دیگری به عنوان متغیر، به الگوریتم اضافه نمود.