بهینه‌سازی طراحی شبکه توزیع ‌آب شهری با ‌استفاده ‌از الگوریتم ارتقا یافته کلونی زنبور‌عسل ‌مصنوعی

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 10، دوره 9، شماره 3 - شماره پیاپی 25، پاییز 1401، صفحه 97-106   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v9i3.2205.1143

نویسندگان

محمدرضا نجارزادگان¹؛ رامتین معینی^{* 2}

¹دانشجوی کارشناسی ارشد محیط‏زیست-آب و فاضلاب، گروه عمران، دانشکده مهندسی عمران حمل و نقل، دانشگاه اصفهان، ایران

²دانشیار، گروه عمران، دانشکده مهندسی عمران حمل و نقل، دانشگاه اصفهان، ایران

چکیده

شبکه‌های توزیع‌ آب شهری از زیرساخت‌های مهم و پر‌ هزینه شهری می‌باشند. بخش زیادی از هزینه‌های شبکه توزیع ‌آب شهری، مربوط به فرآیند‌های اجرایی و خرید متعلقات شبکه توزیع‌ آب است. از‌این‌رو، با کاهش و بهینه‌سازی آن، هزینه شبکه توزیع ‌آب کاهش می‌یابد. به ‌این منظور، لازم است مساله طراحی شبکه توزیع‌ آب شهری در چارچوب یک مساله بهینه‌سازی بررسی و با‌ استفاده‌ از یک روش کارآمد حل شود. الگوریتم‌های فراکاوشی از‌ جمله روش‌های کارآمد برای حل مدل‌های بهینه‌سازی می‌باشند. در ‌این تحقیق، دو مثال نمونه یعنی شبکه توزیع ‌آب دوحلقه‌ای تحقیق اسکاک و لای و شبکه توزیع آب شهر نیویورک در محیط نرم‌افزار EPANET مدل‌سازی و با‌ استفاده‌ از نسخه اصلاحی الگوریتم بهینه‌سازی کلونی زنبور‌عسل‌ مصنوعی در محیط نرم‌افزار MATLAB حل می‌شوند. به‌منظور بررسی کارایی الگوریتم پیشنهادی، نتایج با نسخه‌ پایه و استاندارد الگوریتم کلونی زنبورعسل ‌مصنوعی و سایر نتایج موجود برای دو شبکه شاخص به‏نام‌های دوحلقه‏‌ای و شهر نیویورک مقایسه می‌شود. برای شبکه‏های دوحلقه‌‏ای و شهر نیویورک مقدار تابع‌ هدف به‌ترتیب مقدار تابع ‌هدف 419000 دلار و 13/38 میلیون دلار و هزینه‌محاسباتی به ترتیب مقادیر 2800 و 3800 با ‌استفاده ‌از الگوریتم اصلاحی زنبورعسل ‌مصنوعی به‏‌دست می‏‌آید. بررسی نتایج نشان‌دهنده کاهش هزینه‌های احداث و هزینه‌های محاسباتی این الگوریتم در مقایسه با نسخه استاندارد می‌باشد. بنابراین، ‌این الگوریتم، یک الگوریتم کارآمد برای حل مسائل بهینه‌سازی به ویژه طراحی شبکه توزیع ‌آب می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

الگوریتم اصلاحی کلونی زنبور‌عسل؛ شبکه توزیع ‌آب؛ EPANET؛ طراحی بهینه؛ قطرلوله

مراجع