بهینه سازی فشار جهت کنترل نشت در شبکه های توزیع آب شهری با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه (مطالعه موردی)

اتلاف بیش از متوسط 30 درصد آب ورودی به شبکه های توزیع آب شرب کشور در اثر نشت از شبکه ها، موجب نگرانی جدی مسئولین شرکت های آب و فاضلاب کشور شده است. نشت غیر مرئی از لوله های شبکه به ویژه در شبکه های قدیمی توزیع آب بخش زیادی از اتلاف سالانه شبکه های توزیع آب را تشکیل می دهد. در این مقاله مدیریت کاهش نشت در شبکه توزیع آب شهری محلات که دارای تلفات آبی بالایی است، مورد بررسی قرار می گیرد. برای شبکه توزیع آب شهر محلات که همواره دارای مشکل فشار مازاد در اکثر نقاط است، مدیریت فشار (با توجه به رابطه مستقیم بین فشار و نشت) به عنوان یک ابزار مفید در جهت کاهش نشت مورد توجه قرار گرفته و در این راستا نصب شیرهای فشارشکن به عنوان متداول ترین شیوه مدیریت فشار به صورت یک مساله بهینه سشاز ی در نظر گرفته شده است. برای حل این مساله یک مدل بهینه سازی پیشنهادی با در نظر گرفتن توابع هدف (1) حداقل سازی نشت کلی در شبکه و (2)حداقل سازی تعداد شیرهای فشارشکن و لحاظ کردن محدودیتهای مساله توسعه یافته است. مدل بهینه سازی مذکور با استفاده از یک الگوریتم ژنتیک دوهدفه در قالب یک برنامه کامپیوتری در محیط نشر افشزار MATLAB نوشته شده و برای شبیه سازی هیدرولیکی شبکه توزیع آب (معادلات تعادل جر و انرژی) از نر افزار شناخته شده EPANET استفاده شده است. نتایج اجرای مدل در شبکه توزیع آب شهر محلات با فرض سه سناریو مختلف نشان میدهد که نصب و تنظیم شیرآلات کاهش فشار مطابق با مکانها و تنظیمات بهینه خروجی برنامه کاهش قابل توجهی در میزان تلفات سالانه این شبکه به وجود خواهد آورد. به عنوان نمونه در سناریو اول حدود 11 درصد کاهش در میزان نشت اولیه شبکه مشاهده شده است. مقادیر نتایج بهینه سازی با طرح مشدیریت فشار از پیش اجرا شده در شبکه محلات نشان دهنده بهبود قابل توجه نتایج بهینه سازی نسبت به طرح کارشناس است به گونه ای که کاهش نششت حاصل از 1 شیر پیشنهادی کارشناس تنها معادل نتایج حاصل از2 شیر بهینه است. هم چنین تغییر تنظیمشات ششیرآ لات موجود به صورت بهینه نیز کاهش محسوسی در میزان تلفات ایجاد خواهد کرد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم ژنتیک چندهدفه ، شیر فشارشکن ، کنترل نشت ، مدیریت فشار ، مکانیابی بهینه