کنترل بهینه فشار با هدف حداقل‌سازی نشت در شبکه‌های توزیع ‌آب

آب و توسعه پایدار

مقاله 7، دوره 4، شماره 2 - شماره پیاپی 9، اسفند 1396، صفحه 49-56   

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v4i2.61886

نویسندگان

جعفر جعفری اصل^{* 1}؛ بهرام سامی کشکولی²؛ مهدی بهرامی³

¹دانشگاه یاسوج

²تربیت مدرس

³دانشگاه فسا

چکیده

نشت در شبکه‌های توزیع آب، موجب اتلاف منابع و سرمایه صرف شده در تولید، انتقال، تصفیه و توزیع آب می‌شود. از این رو تلاش برای کاهش نشت در شبکه‌های توزیع آب از اهمیت بالایی برخوردار است. مدیریت بهینه فشار، با استفاده از نصب شیرهای فشارشکن و تنظیمات بهینه این شیرها در مسیر جریان یکی از روش‌های کاهش نشت می‌باشد. در این پژوهش مسئله مدیریت بهینه فشار در شبکه‌های توزیع آب با هدف حداقل کردن نشت مورد توجه می‌باشد. بدین منظور مسئله جانمایی بهینه و تنظیمات بهینه شیرهای فشارشکن با رعایت حداقل فشار مجاز در گره‌ها به‌عنوان قید اصلی مسئله مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش برای حل این مسئله از مدل بهینه‌سازی- شبیه‌سازی مبتنی بر یکی از انواع الگوریتم‌های فراکاوشی تحت عنوان الگوریتم فرهنگی (CA)1 استفاده شد. در این مدل الگوریتم بهینه‌سازی CA در محیط MATLAB با شبیه‌ساز هیدرولیکی مدل EPANET تلفیق شد. نتایج نشان داد که با به کاربردن روش ارائه شده برای جانمایی و تنظیم بهینه شیرهای فشارشکن، ضمن رعایت قیود مسئله، میزان نشت متوسط شبکه در سه شرایط تقاضای آبی حداکثر، متوسط و حداقل به میزان 10 درصد کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

مدیریت نشت؛ مدیریت فشار؛ شیرهای فشارشکن؛ الگوریتم فرهنگی؛ EPANET

مراجع

جعفری‌اصل، ج. 1395. کنترل بهینه فشار در جهت حداقل‌سازی نشت در مدیریت سیستم‌های توزیع آب با استفاده از روش‌های بهینه‌سازی فراکاوشی. رساله‌ی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران، مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج.

سلطانی اصل، م. و فغفور مغربی، م. 1388. مدیریت هوشمند فشار به منظور کاهش نشت در شبکه‌های آبرسانی، مطالعه موردی: منطقه سرافرازان مشهد. م. آب و فاضلاب، 3: 99-104.

کارآموز، م.، تابش، م.، نظیف، س. و مریدی، ع. 1384. پیش‌بینی فشار در شبکه‌های آبرسانی با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی و استنتاج فازی. مجله آب و فاضلاب، 53: 3-14.

بوستانی، آ. و خداشناس، س. 1394. بررسی روش نشت‌یابی در شبکه آب تحت فشار بر مبنای رابطه فشار- نشت (ارائه کد بهینه‌یابی نشت). نشریه آب و توسعه پایدار، 2(1): 59-66.

Araujo L.S., Ramos H. and Coelho S.T. 2006. Pressure control for leakage minimisation in water distribution systems management. Water Resources Management, 20(1): 133-149.

Xidong J. and Reynolds R.G. 1999. Using knowledgebased evolutionary computation to solve nonlinear constraint optimization problems: a cultural algorithm approach. Evolutionary Computation-CEC 99. Proceedings of the 1999 Congress on, 6-9 July. Washington, DC, USA, USA. IEEE.

Keramati A., Hosseini M., Darzi M. and Liaei A.A. 2011. Cultural algorithm for feature selection. In Data Mining and Intelligent Information Technology Applications (ICMiA). 3rd International Conference on IEEE.

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.

Tabesh M. and S. Hoomehr. 2007. Consumption management in water distribution systems by optimizing pressure reducing valves setting using genetic algorithm. Center of Excellence for Engineering and Management of Infrastructure, Faculty of Civil Engineering, University of Tehran. Po Box 11155-4563. Tehran.

Tabesh M. and Zia A. 2003. Dynamic Management of Water Distribution System Networks Based on Hydraulic Performance Analysis of System. Water Science and Technology, 3 (1-2): 5-102

Tavakoli R., Golkar R.H. and Tavoosi M. 2015. pressure management to reduce leaks in water supply networks. Indian Journal of Fundamental and Applied Life Sciences, 5(S4): 795-802.

Thornton J.S., Sturm R. and Kunkel G. 2008. Water Loss Control (Second Edition), Mc Graw Hill.

Ulanicki B., AbdelMeguid H., Bounds P. and Patel R. 2008a. Pressure control in district metering areas with boundary and internal pressure reducing valves. 10th International Water Distribution System Analysis conference, WDSA2008, The Kruger National Park, South Africa.