Preparation of an Optimized Model of Water Transmission Lines Route Using Meta-Heuristic Algorithm

فصلنامه آب و توسعه پایدار

Article 11, Volume 10, Issue 3 - Serial Number 29, December 2023, Pages 121-130   

Document Type: Applied Article

DOI: 10.22067/jwsd.v10i3.2305-1245

Authors

A. Taheri¹; A. Khashei Siuki^{* 2}; M. Pourreza Bilandi³; S. R. Hashemi³

¹MSc in Water Resources Engineering, Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran

²Professor , Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran

³Associate Professor , Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran

Abstract

Nowadays, due to the expansion of cities as well as the increase in the urban population, the lack of drinking water of good quality is always one of the most important issues for the country's water and sewage authorities, especially the people. Delivering water for consumption is one of the important activities of water transmission lines. In this context, optimizing the route of transmission lines is important. In this research, the plan to transfer water from the balance tank near Khoshab's agricultural and industrial lands and Roza Dam in Madhim City to the cities of Tabas Messina, Asadiyeh, and Gazik, has been obtained as the optimal route in terms of technical and engineering, economic and passive defense, and environment.  In this regard, the required information maps, such as topography, land use, rivers and roads, infrastructure, faults, geology, and population centers, were prepared in the form of raster maps in the GIS environment to obtain a cost map. Then, based on the Analytical Hierarchy Process (AHP), these maps were weighted and integrated, and the cost map was obtained. Finally, from the cost map, five routes were determined as the best routes, and to optimize hydraulically, these routes were entered into the EPANET software. The hydraulic design of the routes was done in this software by linking it with the multi-objective particle swarm algorithm. Two technical and economic objective functions of Pareto curves for these routes were obtained in a MATLAB environment. By analyzing these curves, route 2 out of these 5 routes has a more appropriate drop and cost and has been obtained as the optimal route for this water transfer, and this route has a length of 112 km.

Keywords

Water Transmission Lines; Optimal Routing; GIS; EPANET; Multipurpose Particle Swarm Algorithm

References

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.