مقاله مدیریت نوسازی شبکه آب شهری با استفاده از تلفیق مدل هیدرولیکی مبتنی بر فشارو الگوریتم ژنتیک

word قابل ویرایش
13 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

چکیده
با توجه به خشکسالی های اخیر وتلفات ۳۰درصدی در بخش توزیع آب شهری ، ضروری است مدیران مرتبط به بهره برداری ازشبکه های توزیع آب نگرش سیستمی مطلوبی را جهت افزایش راندمان بهره بـرداری بـا توجه به هزینه های بازسازی و نوسازی اتخاذ نمایند. از آنجائیکه میزان بودجه تخصیص به این امـرصـرفا بخـش اندکی از هزینه کل مورد نیاز برای بهبود وضعیت بهره برداری از شبکه های را فراهم می سازد.لذاضروری است با توجه به محدودیت بودجه ، هزینه ها به گونه ای مدیریت شوند تا عملکرد شبکه به سطح مطلوبی دست یابد. در این تحقیق شیوه جدید برای برنامه زمانبندی بهینه جهت بازسازی و نوسازی لوله های شبکه توزیع آب شهری با استفاده از تلفیق مدل هیدرولیکی مبتنی بر فشار، الگوریتم های ژنتیک ومـدل شـبیه سـازی شـبکه عصـبی ارائـه می گردد. تابع هدف مورد نظر در این تحقیق حداقل نمودن هزینه بازسازی و نوسازی لولـه هـا در طـول دوره برنامه ریزی به نحوی که عملکرد هیدرولیکی شبکه در شرایط بهره برداری نرمـال حـداکثر گـردد.نتـایج مـدل تلفیقی تدوین شده بیانگر کارآیی قابل توجهه مدل پیشنهادی در ارائه دستورالعمل های بهـره بـرداری از شـبکه می باشد.
کلید واژه ها:برنامه زمان بندی بهینه ، نوسازی و بازسازی ، بودجـه ،الگـوریتم ژنتیـک ، شـبکه عصـبی مصـنوعی ، شبکه های توزیع آب شهری
۱-مقدمه
همه سیستم های تامین و توزیع آب همانند سایر تاسیسات شهری در طی سالهای بهره برداری در معرض مسائل و مشکلاتی قرار دارند، که این مشکلات می توانند علل محیط زیستی و یا انسانی داشته باشند و باعـث افـزایش پوسـیدگی و زوال لوله ها و خراب شدنشان شوند. بنابراین یک راهبرد نوسازی و بازسازی لازم است تا امکـان تصـمیم گیـری در مـورد اقدامات سرمایه ای ضروری را جهت کاستن این مسائل و مشکلات را فراهم سازد. ایـن راهبـرد از یـک طـرف بایـد بطـور دقیق نشان دهنده ویژگی ها و مشخصات فیزیکی و هیدرولیکی سیستم باشد و از طرف دیگر پیش بینی کند کـه در آینـده چگونه این سیستم باید بازسازی و نوسازی گردد. در این مقاله ، با استفاده از تلفیق مدل های شبیه ساز هیدرولیکی مبتنی بـر فشار، پیش بینی هوشمند و بهینه سازی نوین یک مدل تصمیم گیری برای زمـان بنـدی بهینـه و مطلـوب جهـت تعیـین نـوع عملیات بازسازی و نوسازی لوله های شبکه توزیع آب شهری ایجاد خواهد گردید. و در آینده سعی بر ایـن اسـت تـا ایـن مدل تصمیم گیری برای یک سیستم واقعی بکار گرفته شود. بدین گونه تضمین می گردد کـه مقتضـیات داده ای موردنیـاز برای استقرار و بکارگیری چنین رویکرد کل نگری مورد تحقیق قرار گرفته است .
این مقاله بر روی تحقیقات در خصوص استفاده از مدل تلفیقی HDSM،ANNs وGAs برای معیارهـای نظیرعملکـرد هیدرولیکی و اقتصادی متمرکز شده است . بر اساس این معیار ها می توان مطمئن شد که سیستم توزیع آب به بهترین شـیوه مدیریت شده ، به طوریکه پول و هزینه ای که در خصوص کارهای سرمایه ای صـرف مـی شـود در حـد مطلـوب بـوده تـا عملکرد هیدرولیکی شبکه در شرایط بهره برداری نرمال در شرایط حداکثر راندمان باشد.
(١٩٧٩) Shamir and Howard از یک فرمولاسیون مدل تصمیم گیری اقتصادی برای فراهم نمودن زمان مطلوب و بهینه جهت تعویض یک لوله استفاده کردند. این زمان بهینه تعویض میتوان استفاده کرد برای در اولویت قرار دادن لوله هایی که باید در خصوص تعیین زمانبندی نهایی برای ترمیم و نوسازی بیشتر مورد توجه قرار بگیرند. مدل پیش بینی شکستگی لوله در مورد همه لوله هایی که دارای مشخصات و ویژگی های مشابه بودند بکار گرفته شده است و فرض بر این است که با نرخ مشابه دچار پوسیدگی و یا فرسودگی میشوند.
(١٩٨٢) Walski and Pelicia معیار اقتصادی کمی متفاوت را ارائه کردند، مبنی بر اینکه زمانی یک لوله باید تعویض شود که نرخ شکست آن بیش از یک مقدار بحرانی باشد. معادله های شکست آنها شامل دو فاکتور، یکی مربوط به اندازه لوله و دیگری مربوط به تاریخچه شکست قبلی آن می باشد.
(١٩٨۵ ,١٩٨٢) Walski بـرای مشـخص کـردن اینکـه کـدام لولـه بایـد بازسـازی و نوسـازی گـردد، مقایسـه ای را در خصوص صرفه جویی در هزینه اقتصادی که بوسیله انجام پوشش داخلی لوله حاصل شـده و صـرفه جـویی در هزینـه هـای مربوط به انرژی که به واسطه انجام پوشش داخلی لوله به دست آمده و استفاده از یک لوله موازی را ارائه داده است .
(١٩٨۵) Ramos تحلیلهایی را از یک نسبت سود به هزینه که ممکن است برای تعیین اینکه آیا یک لوله باید تعـویض و جایگزین گردد را ارائه داد. اگر این نسبت برای لوله ای بالاتر از یک سطح که از پیش تنظیم شده باشد در این صورت آن لوله باید تعویض گردد.
(١٩٩٠) Male et al از یک تحلیل ارزش کنونی خالص برای تحقیق و بررسی در مورد بهترین سیاست برای تعویض و همچنین تعداد شکست های که برای یک لوله مجاز است ، قبل از اینکه لوله ای نیاز به تعویض داشته باشد، استفاده نمود.
(١٩٩٢) .Lansey at al یک برنامه زمانبندی بهینه ای را برای کارهای بازسازی و نوسازی در رابطه با حصـول اطمینـان از رضایت مندی عملکرد هیدرولیکی سیستم در حال حاضر و در طی یک دوره زمانی ۱۰ ساله با افزایش پـیش بینـی شـده مورد انتظار برای تقاضا بدست آوردند. آن ها از تکنیک گرادیان بهینه سازی کاهشی استفاده کردنـد. دو گزینـه تعـویض و انجام پوشش داخلی لوله ها را برای بازسازی و نوسازی به منظور بهبود و اصـلاح عملکـرد هیـدرولیکی مـورد توجـه قـرار گرفتند.
(١٩٩٨) .De Schaetzen et al از GAs برای اصلاح و بهینه سازی یک فرمولاسیون مشابه استفاده کردنـد، اگـر چـه این مدل عملکرد هیدرولیکی آینده را در نظر نگرفت .
(١٩٩۴) Kim and Mays یک متدلوژی را ارائه دادند که تصمیم گیری جهت تعویض یا بازسـازی بـرای هـر لولـه در شبکه را بر مبنای هزینه های تعویض کردن لوله و یا انجام پوشش داخلی لوله میسر می ساخت بطوریکـه افـزایش در پمپـاژ برای بر آوردن تقاضاها در همه گره ها را مقدور می کرد.
(٢٠٠١) .Dandy et. Al یک مدل تلفیقی Epanet، رگراسیون ساده برای محاسبه احتمال شکست لوله ها و GAs را برای بازسازی و نوسازی بخشی از شبکه توزیع آب شهری Adelaide در استرالیا مورد استفاده قرار داد.
بطور کلی بررسی مقالات منتشره در این زمینه نشان دهنده عدم مطلوبیت مدل ها در ارائـه سیاسـتهای بازسـازی و نوسـازی شبکه های توزیع آب شهری می باشد.
مواردی که در این مطالعات جهت تدوین مدل بهینه مدیریت بهره برداری از شبکه ها مورد توجه واقع نشـده اسـت را مـی توان بصورت زیر ارائه نمود:
 در نظر گرفتن شاخصی که از مطلوبیت مناسبی جهت نمایش بهبود عملکرد هیدرولیکی سیستم باشد.
 استفاده از مدل هیدرولیکی مبتنی بر فشار که در آن شرایط جریان واقعی در مدلسازی مورد توجه قرار گیرد.
 توجه به پارامترهای مستقل مؤثر مرتبط با نرخ شکست لوله ها که از اهمیت بالاتری در پیش بینی احتمال شکست برخوردار می باشند.
 یکپارچه نگری در توابع هدف مدل های بهینه سازی ارائه شده که به عنوان نمونه می توان به تحقیق Dandy et (٢٠٠١) .al اشاره نمود.
در این تحقیق جهت بهبود وضعیت مدلسازی و در نظر گرفتن نکات ارائه شده در بنـدهای فـوق ، فعالیـت هـای زیـر مـورد توجه واقع شده است :
 تدوین مدل هیدرولیکی مبتنی بر فشار (HDSM)
 ارائه مدل شبیه سازی نرخ شکست لوله ها با استفاده از مدل شبیه سازی شبکه عصبی (ANNs)
 تلفیق مدل های HDSM،ANNs وGAs جهت ارائه راهکارهای بهینه مدیریت بهره برداری از شـبکه هـای توزیع آب شهری
ارائه مدل بهینه سازی با قابلیت های در نظر گرفته شده فوق کـه در آن پارامترهـای مدلسـازی بـه نحـوه مطلـوبی شبیه سازی شده اند می تواند منجر شود به اتخاذ تصمیمات مناسب جهت مدیریت بهینه از شبکه های توزیع آب شهری ، به گونه ای که تأمین نیازهای آبی سیستم با توجه به هزینه های شبکه حداکثر گردد.
۲-مطالعه موردی
جهت تدوین مدل پیش بینی شکست لوله ها و اسـتفاده از آن در مـدل بهینـه سـازی تـدوین شـده ، از تاریخچـه اطلاعـاتی شکست لوله ها (جدول ۱) در ناحیه چهار شهر مشهد استفاده شده است [تابش و سلطانی ۱۳۸۵]. شبکه مورد مطالعه جهـت شبیه سازی هیدرولیکی مشتمل بر ۸ لوله می باشد که با استفاده از یک مخزن تغذیه می گردد (شکل ۱) [١٩٩٨ ,Tabesh].
جدول ۱-توزیع اندازه و تعداد شکست های اتفاق افتاده بر روی لوله های آزبست تامین آب درناحیه ۴شهر مشهد(۱۳۸۴)
شکل ۱-شبکه توزیع آب شهری مورد مطالعه در مدل شبیه سازی هیدرولیکی [١٩٩٨ ,Tabesh]
جدول ۲-مشخصات هیدرولیکی و فیزیکی شبکه توزیع آب شهری مورد مطالعه در مدل شبیه سازی هیدرولیکی

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 13 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد