تهیه مدل بهینه‌یاب مسیر خطوط انتقال آب با استفاده از الگوریتم فراکاوشی

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 11، دوره 10، شماره 3 - شماره پیاپی 29، آذر 1402، صفحه 121-130   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v10i3.2305-1245

نویسندگان

آرزو طاهری¹؛ عباس خاشعی سیوکی^{* 2}؛ محسن پوررضا بیلندی³؛ سید رضا هاشمی³

¹دانش‌آموخته کارشناس‌ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

²استاد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

³دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

امروزه به دلیل گسترش شهر‌ها و همچنین افزایش جمعیت شهری، کمبود آب شرب با کیفیت مناسب همواره از مسائل مهم مسئولین آب و فاضلاب کشور و به‏ خصوص مردم است. رساندن آب برای مصرف ازجمله فعالیت‌های مهم خطوط انتقال آب است که در این زمینه بهینه‌سازی مسیر خطوط انتقال اهمیت دارد. در این تحقیق برای طرح انتقال آب از مخزن تعادلی نزدیک اراضی کشت و صنعت خوشاب و سد رزه در شهرستان درمیان به شهرهای طبس مسینا، اسدیه و گزیک مسیری به‏عنوان مسیر بهینه از لحاظ فنی و مهندسی، اقتصادی و پدافند غیرعامل و محیط‏زیستی به ‏دست آمده است. در این راستا، نقشه‌های اطلاعاتی مورد نیاز از جمله وضیعت توپوگرافی، کاربری اراضی، رودخانه و جاده، زیرساخت‌ها، گسل، زمین شناسی و مراکز جمعیتی را به شکل نقشه‌های رستری در محیط GIS برای به‏ دست آوردن نقشه هزینه آماده شدند. سپس براساس فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) این نقشه‌ها وزن‏دهی و ادغام شدند و نقشه هزینه به‌دست آمد. در آخر از روی نقشه هزینه 5 مسیر به‌عنوان بهترین مسیر‌ها تعیین شدند و برای بهینه کردن از لحاظ هیدرولیکی این مسیرها وارد نرم‌افزار EPANET شدند و طراحی هیدرولیکی مسیرها در این نرم‌افزار انجام شد و با لینک کردن این نرم‌افزار با الگوریتم ازدحام ذرات چندهدفه با دو تابع هدف فنی و اقتصادی منحنی‌های پارتو برای این مسیرها در محیط متلب به‌دست آمدند. با تحلیل این منحنی‌ها مسیر 2 از بین این 5 مسیر افت و هزینه مناسب‌تری دارد و به‏ عنوان مسیر بهینه برای این انتقال آب به ‏دست آمده است و این مسیر 112 کیلومتر طول دارد.

کلیدواژه‌ها

خطوط انتقال آب؛ مسیریابی بهینه؛ EPANET؛ GIS؛ الگوریتم ازدحام ذرات چند هدفه

مراجع

ابراهیمی پور، احمدرضا. (1384). مسیریابی خطوط انتقال آب با استفاده از GIS و الگوریتم ژنتیک. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.
بخشی‌زاده، محمود. (1391). مشکلات اقتصادی اجتماعی ناشی از انتقال آب بین حوزه‏ای (مطالعه موردی انتقال آب بهشت آباد به زاینده رود). اولین همایش ملی انتقال آب بین حوضه‌‏ای (چالش‌‏ها و فرصت‌‏ها). دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد، شهرکرد.
بهشتی‌فر، سارا، علی‌محمدی سراب، عباس، و منصوریان، علی. (1390). مسیریابی خطوط انتقال نیرو با رویکرد بهینه‌سازی چند هدفه. نشریه علمی پژوهشی سنجش از دور و GIS ایران، 12(6)، 19-32.
شوبیری، غلامرضا، رجبی، احمد، و کی‌پور، مصطفی. (1394). مسیریابی بهینه خطوط انتقال آب با استفاده از مدل ارتفاعی رقومی و ابزار GIS. دومین کنفرانس ملی مدیریت ساخت و پروژه. مرکز همایش‌‏های اداره راه استان تهران، تهران.
فتحی ساسانسرا، سمانه، و فلاح چولابی، اسماعیل. (1395). طراحی بهینه موتور BLDC با ساختار Slotless با استفاده از یک روش بهینه‏‌سازی هوشمند مبتنی بر الگوریتم MOPSO. چهارمین کنفرانس ملی و دومین کنفرانس پژوهش‌‏های کاربردی در مهندسی برق، مکانیک، مکاترونیک. دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.
عطاری، محمد، خاشعی سیوکی، عباس، اصغرزاده منظری، سعید، و مجرد، معصومه. (1399). مکان‌‏یابی خطوط بزرگ انتقال آب با استفاده از نرم‌‏افزار Arc-GIS. مجله آب و فاضلاب، 31(1)، 111-117. doi: 10.22093/WWJ.2018.100955.250
لکزایی، صدیقه. (1394). بررسی چالش‏‌ها و فرصت‌‏های امنیتی در مرزهای شرقی. اولین همایش ملی شهرهای مرزی و امنیت، چالش‌‏ها و رهیافت‌‏ها. دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان.
موسوی، حنانه، صفرعلی نجار، محمد، وکیلی، محمدجواد، و حسن‌پور، سمیه. (1393). مسیریابی خطوط انتقال نیرو با استفاده از الگوریتم ژنتیک. بیست و یکمین کنفرانس مهندسی برق ایران. دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.
نباتی، عزت‌الله. (1389). پدافند غیرعامل. مرکز آموزشی پژوهشی شهید صیاد شیرازی. چاپ اول. تهران، ایران.
نگاهداری، جواد، رنگزن، کاظم، قبادی، محمدحسین، و آصف پور وکیلیان، افشین. (1391). مسیریابی بین استان‏‌های همدان و مرکزی بر اساس اصول زمین شناسی و زیست‏محیطی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور. نشریه علمی ترویجی مهندسی نقشه برداری و اطلاعات جغرافیایی، 4(1)، 15-26.
نقیبی، فریدون. (1382). مسیریابی بهینه خطوط لوله نفت و گاز به کمک سیستم اطلاعات مکانی. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه نقشه برداری و ژئوماتیک، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران.
نوبخت، پدیده، و احدی اخلاقی، ایمان. (1393). مسیریابی بهینه خطوط انتقال و فوق توزیع با استفاده از روش PSO. بیست و نهمین کنفرانس بین المللی برق. مرکز همایش‌ها و سمینارهای علوم جهان اسلام، تهران.
Luettinger, J., & Clark, T. (2005). Geographic information system-based pipeline route selection process. Journal of water resources planning and management, 131(3), 193-200. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9496(2005)131:3(193)
Zhang, L, X., Wang, Xu, S., &Zhou, M. 2010. Environmental/Economic Dispatch Based on Multi-objective PSO. International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation. Changsha, China.