ارزیابی روش‌های ناحیه‌بندی شبکه توزیع آب بر مبنای تئوری گراف با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی

کاهش چشمگیر منابع آب تجدیدپذیر، مسئله نشت و آلودگی در سیستم‌های توزیع آب سبب شده است تا تمرکز بر روی رویکردهای مدیریتی و کنترل نشت در اکثر نقاط دنیا به مقدار قابل‌توجهی افزایش یابد. به‌این منظور می‌توان شبکه‌های توزیع آب را به زیربخش‌هایی قابل‌کنترل تقسیم کرد که لوله‌های اتصال دهنده این زیربخش‌ها برای کنترل نشت و مدیریت بهتر شبکه‌ آب به جریان‌سنج مجهز ‌شوند. در این پژوهش بر مبنای تئوری گراف، روش‌های ایجاد نواحی مجزای قابل اندازه‌گیری بیان شده است. به‌منظور انتخاب طراحی بهینه شبکه توزیع آب از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) با هدف کمینه‌سازی توازن در زیربخش‌ها، تعداد لوله‌های مرزی، تعداد لوله‌های مجهز به جریان‌سنج‌ها و بیشینه‌سازی دو شاخص مقاومت‌‌پذیری شبکه و حداقل فشارگره‌ای، استفاده شد. در این پژوهش با ارزیابی الگوریتم‌های مختلف برای ناحیه‌بندی شبکه‌های توزیع آب روش برتر پیشنهاد شد. با بررسی نظر متخصصین و تشکیل ماتریس مقایسات زوجی، شاخص‌ها رتبه‌بندی شدند که رتبه نخست برای بیشینه‌سازی شاخص مقاومت‌پذیری با امتیاز 401/0 و رتبه آخر برای کمینه‌سازی تعداد جریان‌سنج‌ها با مقدار امتیاز 063/0 مشخص شد. بر مبنای وزن و رتبه‌بندی معیارها، الگوریتم‌های ناحیه‌بندی شبکه‌ توزیع آب امتیازدهی شدند. در شرایط گراف وزن‌دار بیشترین امتیاز به الگوریتم EBC و کمترین امتیاز به الگوریتم FGC تعلق گرفت. در شرایط گراف بی‌وزن الگوریتم‌های خوشه‌بندی طیفی در رتبه نخست و الگوریتم‌های FGC و MA در رتبه آخر قرار گرفتند. در گراف بی‌وزن برخی از الگوریتم‌ها امتیازهایی برابر با یکدیگر کسب کردند، بنابراین به شاخص‌های بیشتری برای مقایسه، نیاز بود. این روش به‌دلیل ساده‌سازی مسئله و مقایسه زوجی معیارها با یکدیگر مطابق نظر متخصصین، نتیجه‌ای بهینه و مطلوب به‌منظور انتخاب روش مناسب برای تبدیل شبکه توزیع آب به نواحی مجزای قابل اندازه‌گیری ارائه می‌دهد. در این پژوهش الگوریتم EBC با امتیاز 182/0 برای گراف وزن‌دار، الگوریتم‌های خوشه‌بندی طیفی با امتیاز 145/0 برای گراف بی‌وزن در رتبه‌ نخست قرار گرفتند.

کلیدواژه ها:

افرازبندی سیستم‌های توزیع آب ، تئوری گراف ، شاخص‌های افرازبندی ، تحلیل سلسله مراتبی