بهینه یابی هزینه انرژی و برداشت آب از منابع سطحی در یک سیستم آبرسانی نمونه

آب مورد نیاز در بسیاری از سیستمهای آبرسانی بزرگ با اختلاط آبهای برداشتی از منابع سطحی و زیرزمینی با کمیت و کیفیت متفاوت تامین می گردد. تامین آب از منابع زیرزمینی نیازمند مصرف انرژی بوده ومنابع آب سطحی نیزمحدود و ناپایدارمی باشند. هدف ازاین پژوهش، راهبری بهینه وتامین آب مورد نیاز سیستم آبرسانی با حداقل هزینه انرژی وحداقل نیازبه برداشت آب از منابع سطحی، ضمن حفظ پایداری کمی وکیفی سیستم می باشد. این هدف از طریق بهینه سازی زمانبندی عملکرد پمپها با مدیریت مصرف انرژی و بهینه سازی تغییرات دبی برداشت و نسبت اختلاط منابع تامین آب صورت پذیرفته است. تفاوت این پژوهش با مقالات مشابه، تعریف اهداف چندگانه، اضافه نمودن محدودیتهایی نظیرکیفیت آب در پایداری سیستم وهمچنین متغیرفرض نمودن دبی برداشت آب ازمنابع سطحی و زیرزمینی می باشد. برای حل مسئله، ابتدا بادرنظرگرفتن قوانین پیوستگی وانرژی ومشخصات فنی سیستم آبرسانی، هیدرولیک سیستم مدلسازی ریاضی شده است. سپس با شبیه سازی سیستم آبرسانی درنرم افزار Vensim به کمک مدل ریاضی، اعتبار مدل براساس مقایسه خروجی نرم افزار باداده های واقعی موردسنجش قرارگرفته است. در مرحله بعد مسئله بهینه سازی چندهدفه با استفاده ازنرم افزارGAMS حل شده است. در پایان براساس انتظارات واهداف متولیان سیستم، تحلیل حساسیت برروی داده های ورودی و نتایج انجام شده و سناریوهای بهینه برای راهبری سیستم آبرسانی ارائه گردیده است. طبق یافته های پژوهش، با بهینه سازی سیستم آبرسانی، ۲۱%  کاهش در مصرف اوج بار و ۵% در هزینه انرژی کل سیستم و فقط در ایستگاه پمپاژ ۳۷% کاهش مصرف در اوج بار و ۱۳% در هزینه انرژی حاصل می گردد.

کلیدواژه ها:

Stability of water supply system ، Multi-objective optimization ، Energy cost ، Water surface withdrawal ، Energy consumption management ، پایداری سیستم آبرسانی ، بهینه سازی چند هدفه ، هزینه انرژی ، برداشت آب سطحی ، مدیریت مصرف انرژی