بهینه‌سازی دومعیاره شبکه‌های توزیع آب (مطالعه موردی: شهر جدید سهند)

نوع مقاله: یاداشت‌ فنی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

با توجه به اینکه تأمین فشار مناسب آب در محلهای مصرف از اصول مهم طراحی شبکه‌های توزیع آب است، بهینه‌سازی هزینه اجرای این شبکه‌ها بدون درنظر گرفتن مسئله فشار، قابل اجرا نخواهد بود. در این تحقیق ابتدا شبکه توزیع آب شهر سهند با استفاده از الگوریتم ژنتیک دومعیاره، با دو هدف حداقل‌سازی هزینه و حداکثر‌سازی فشار، بهینه‌سازی شد. سپس منحنی برازش پارتو بر روی راه‌حلهای امکان‌پذیر ترسیم گردید و در نهایت با استفاده از تئوری بازی‌ها (روش مساحتهای یکنواخت) نقطة بهینه طراحی، مشخص و راه‌حل متناظر با آن نقطه توسط یک نرم‌افزار حل هیدرولیکی شبکه شبیه‌سازی شد. نتایج این تحقیق نشان داد که بهینه‌سازی شبکه توزیع آب، درحدود 13درصد از هزینه کل پروژه را کاهش می‌دهد و در واقع با هزینه کمتر، فشار در محلهای مصرف بیشتر خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Bi-objective Optimization of the Water Distribution Networks (Case Study: Sahand City)

نویسندگان [English]

  • Ali Nikjoofar 1
  • Mahdi Zarghami 2
  • Mohammad Taghi Aalami 2
1 Grad. M.Sc. Student of Water Eng., Faculty of Civil Eng., University of Tabriz
2 Assoc. Prof. of Water Eng., Faculty of Civil Eng., University of Tabriz
چکیده [English]

To design an urban water network in addition to minimizing the cost, improving the water pressure is very important. Then in this paper a bi-objective optimization model for the new city of Sahand in Northwestern Iran is developed.  Due to its non-linearity and the huge number of variables, the genetic algorithm has been utilized to solve it. Several Pareto solutions have been obtained and then based on the game theory approach (the area monotonic solution), the most efficient point was provided. The solution is simulated by the WaterGems software and the elements of the network are designed. This optimum solution shows a decrease of 13% in total cost in addition to the improved water pressure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urban Water Distribution Networks
  • Mullti-Objective Optimization
  • Genetic algorithm
  • Pareto Frontier
  • game theory
1- Banos, R., Gil, C., Reca, J., and Montoya, F.G. (2010). “A memetic algorithm applied to the design of water distribution networks.” J. of Applied Soft Computing, 10(1), 261-266.

2- Walski, T.M. (2001). “The wrong paradigm-why water distribution optimization doesn’t work.” J. of Water Resources Planning and Management, 127(4), 203-205.

3- Todini, E. (2000). “Looped water distribution networks design using a resilience index based heuristic approach.” J. Urban Water, 2(3), 115-122.

4- Savic, D., and Walters, G. (1997). “Genetic algorithms for least cost design of water distribution networks.” J. of Water Resources Planning and Management, 123(2), 67-77.

5- Simpson, A.R., Dandy, G.C., and Murphy, L.J. (1994). “Genetic algorithms compared to other techniques for pipe optimization.” J. of Water Resources Planning and Management, 120(4), 423-443.

6- Matijasevic, L., Dejanovic, I., and Spoja, D. (2010). “A water network optimization using MATLAB: A case study.” J. of Resources, Conservation and Recycling, 54(12), 1362-1367.

7- Goulter, I.C., and Bouchart, F. (1990). “Reliability constrained pipe networks model”. J. of Hydraulics Engineering, 116(2), 211-229.

8- Wenyan, W., Simpson, A., and Maier, H. (2010). “Accounting for greenhouse gas emissions in multiobjective genetic algorithm optimization of water distribution systems.” J. of Water Resources Planning and Management, 136(2), 146-155.

9- Behzadian, K. (2008). “Development of optimal sampling design methods for calibration of water distribution networks by using multi-criteria decision making.” Ph.D. Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology, Iran. (In Persian)

10- Water GEMS. <www.haestad.com>

11- Florescu, C., Mirel, I., Carabet, A., and Pode, V. (2010). “Modeling flow processes in urban distribution networks.” Revistade Chimie, 61(11), 1125-1129.

12- Tabesh, M., Azadi, B., and Rouzbahani, A. (2011) “Optimization of chlorine injection dosage in water distribution networks using a genetic algorithm.” J. Water and Wastewater, 22(1), 2-11. (In Persian)

13- Lippai, I., and Heaney, J.P. (2000). “Efficient and equitable impact fees for urban water systems.” J. of Water Resources Planning and Management, 126 (2), 75-84.

14- Salazar, R., Szidarovaszky, F., Coppola, E., and Rojano, A. (2007). “Application of game theory for a groundwater conflict in Mexico.” J. of Environmental Management, 84, 560-571.