بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مهمترین اولویتها جهت صرفهجویی در منابع آب، شناسایی و کاهش نشت در شبکههاي توزیع آب میباشد. در این تحقیق سه روش کلونی مورچهها، روش حذف مرحلهاي و روش ابتکاري کاهش فضاي جستجو جهت تعیین مقدار و موقعیت نشت در شبکه توزیع آب براي کالیبراسیون مدل شبکه توزیع آب تلفیق شدهاند. این روش بر روي منطقه D شبکه توزیع آب بیرجند به کار برده شده است. نتایج به خوبی توانست مقدار و موقعیت نشتها را شناسایی نماید. نتایج تحلیلهاي صورت گرفته علاوه بر اینکه به میزان قابل توجهی در تعداد تکرار و زمان رسیدن به جواب کاهش ایجاد کرد، توانست دقت جوابهاي بدست آمده را نیز افزایش دهد.
.1 مقدمه
ایران از جمله کشورهایی است که با توجه به میزان منابع آب و سرانه مصرف، در مواجه با کمبود آب قرار دارد. با توجه به بحران جدي کمبود منابع آب و همچنین محدودیت هاي موجود در تامین آب شرب سالم و بهداشتی، میبایست هر چه بیشتر در کاهش میزان تلفات تلاش نمود. براساس گزارش شرکت آب و فاضلاب کشور درصد تلفات ناشی از آب به حساب نیامده در شبکههاي توزیع آب شهري به طور متوسط حدود 25 ٪ آب ورودي به شبکه میباشد .[1]
درصد بالاي تلفات ناشی از آب به حساب نیامده، نیازمند به کارگیري روشهایی جهت کنترل، مدیریت و کاهش آب به حساب نیامده در شبکههاي توزیع آب شهري است .[2] نشت درصد قابل توجهی از تلفات آب به حساب نیامده را تشکیل میدهد. تعیین محل و مقدار نشت به عنوان مهمترین قدم در جهت کاهش تلفات آب بوده و میتواند راندمان و عملکرد شبکههاي توزیع آب را افزایش دهد .[3]
روشهاي مختلفی جهت شناسایی نشت در شبکه معرفی شده است کهعمدتاً کل شبکه را به صورت میدانی و قسمت به قسمت جستجو میکنند .[4,5] این روشها مستلزم صرف هزینه و زمان زیادي میباشند. با توجه به محدودیتهاي منابع آب و منابع مالی، برخی از محققین بر روي توسعه روشهایی که با استفاده از پایش شبکه و ثبت برخی اطلاعات شبکه، بتوان نشت را هر چه دقیقتر شناسایی نمود، تمرکز نمودند .[6,7] این روشها عمدتاً نشت را در سرتاسر شبکه بر اساس مدلسازي و واسنجی شبکه جستجو میکنند. نخستین بار نشتیابی و کالیبراسیون شبکه توسط لیگت و چن1 در سال 1994 مطرح گردید .[8]
روشهاي بهینهیابی فرااکتشافی در حل مساله کالیبراسیون شبکه به گستردگی مورد استفاده قرار گرفته است، که علاوه بر دقت، از تکامل و سرعت محاسباتی بهتري در انجام این فرایند برخوردار است. از جمله روشهاي فرااکتشافی که بیشترین کاربرد در حل مسائل مرتبط با شبکه را داشتهاند میتوان به الگوریتم ژنتیک[9] - GA - 2، توده ذرات - PSO - 3 [10]، کلونی مورچهها[11] - ACO - 4 و شبکههاي عصبی مصنوعی[12] - ANN - 5 اشاره نمود. در میان روشهاي ذکر شده، روش کلونی مورچهها به دلیل تواناییهایش درحل مسائل پیچیده به عنوان یکی از موفقترین روشهاي بهینهیابی مورد توجه قرار گرفته است.
نصیریان و مغربی دقت نشتیابی مبتنی بر کالیبراسیون را در دو شبکه فرضی و آزمایشگاهی به روش کلونی مورچهها مورد بررسی قرار دادند که نتایج تحلیل آنها این روش را تایید کرده است .[11] بررسیهاي فغفور مغربی و همکاران [3] نشان داد که این روش داراي توانایی بسیار بهتري نسبت به الگوریتم ژنتیک در یافتن سریع و دقیق نقطه بهینه در کالیبراسیون شبکه میباشد.
در بسیاري از مسائل به علت بزرگ بودن فضا جستجو، میتوان با گسستهسازي و ریز کردن جستجو در اطراف پاسخ مناسب به جواب دقیقتري دست یافت. روش حذف مرحلهاي، روشی کاربردي براي سریعتر رسیدن به جوابهاي دقیق در مدلسازي شبکههاي توزیع آب میباشد که نصیریان و مغربی [6] به کمک این روش گزینههاي وجود نشت در شبکه را مورد بررسی قرار دادند.
در این تحقیق براي شناسایی نشت در شبکههاي توزیع آب شهري، از تلفیق سه روش کلونی مورچهها، روش حذف مرحلهاي و روشی ابتکاري به نام کاهش فضا جستجو در شبکههاي توزیع استفاده شده است. این تحقیق از یک شبکه واقعی توزیع آب براي انجام تحلیلها سود میبرد. در این تحقیق منطقه D شبکه توزیع آب بیرجند به عنوان پایلوت مورد استفاده قرار گرفته است.
به منظور کاهش فضا جستجو از تعداد کل گرههاي شبکه، تعدادي از گرهها به عنوان نقاط کاندید نشت انتخاب شدهاند. با استفاده از این روش تحلیلها در زمان کمتر و با دقت بیشتري انجام میگیرد. براي ساخت مدل از نرمافزارهاي واترجمز6 و سامانه اطلاعات جغرافیایی - GIS - 7 استفاده شده است و از آن یک خروجی در قالب ایپانت8 استخراج شده است. با ارتباط بر قرارکردن بین دو نرم افزار ایپانت و متلب9، تحلیل هیدولیکی شبکه در محیط ایپانت انجام میشود، که کد برنامهنویسی متلب رابطه کلونی مورچهها را بهینهسازي میکند.
