مکانیابی و کمی سازی نشت در شبکه های توزیع آب با رویکرد ترکیبی نشت یابی غیرمستقیم و سیستم استنتاج فازی

نشت در شبکه های توزیع آب یکی از مهم ترین عوامل هدررفت منابع آبی و افزایش هزینه های بهره برداری است و با توجه به سهم قابل توجه تلفات در شبکه های شهری، توسعه روش های دقیق، کم هزینه و هوشمند برای شناسایی محل و مشخصات نشت، ضرورتی انکارناپذیر محسوب می شود. هدف این پژوهش، ارائه یک چارچوب ترکیبی نوین برای مکانیابی و کمی سازی نشت با تکیه بر تلفیق مفهوم نشت یابی غیرمستقیم، تحلیل آماری تغییرات فشار و سیستم استنتاج فازی ممدانی است. در این روش، تغییرات فشار ناشی از نوسانات مصرف ساعتی (شبیه سازی شده با توزیع لوگ نرمال) به صورت پارامترهای آماری شامل میانگین و ضریب تغییرات استخراج و به عنوان ورودی مدل فازی به کار گرفته شد تا لوله دارای نشت، موقعیت نسبی نشت و پارامترهای آن (ضریب و توان نشت) به طور همزمان تعیین شوند. ارزیابی مدل در یک لوله منفرد نشان داد میانگین درصد خطا برای موقعیت نشت، ضریب نشت و توان نشت به ترتیب برابر با ۶/۲، ۶۲/۰ و ۸/۴- درصد است که بیانگر دقت مناسب مدل در تخمین موقعیت و توان نشت و در عین حال ضعف نسبی در برآورد ضریب نشت می باشد. در گام بعد، مدل در یک شبکه توزیع شامل ۲۱ گره و ۲۷ لوله پیاده سازی شد و با استفاده از شاخص آنتروپی، چهار گره بهینه برای نصب فشارسنج انتخاب گردید. با تولید ۱۵۰۰ سری داده (۱۰۰۰ آموزش و ۵۰۰ آزمون) مشخص شد استفاده از حداقل چهار تقسیم بندی فازی، عملکرد بهینه مدل را فراهم می کند؛ به طوری که میانگین درصد خطا در شناسایی لوله دارای نشت، موقعیت نشت، ضریب و توان نشت به ترتیب ۶/۱۵، ۸/۹، ۷/۳۷ و ۸/۱۱- به دست آمد. نتایج نشان می دهد مدل فازی–آماری پیشنهادی، بدون اتکا به روش های پرهزینه مستقیم، از کارایی قابل قبولی در تعیین محل و مشخصات نشت برخوردار بوده و می تواند به عنوان ابزاری تفسیرپذیر و مقرون به صرفه در توسعه سامانه های پایش هوشمند شبکه های توزیع آب مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

نشت یابی غیرمستقیم ، سیستم استنتاج فازی ، شبکه توزیع آب ، آنتروپی ، مدل سازی هیدرولیکی ، تشخیص نشت