بهينه‌سازي شبكه توزيع آب با رويكرد بيشينه‌سازي سود (مطالعه موردي: هماشهر استان كرمان)

Optimization of Water Dis tribution Sys tems by Maximizing the Profit (Case Study: Homashahr)

امروزه جوامع بشري هزينه‌هاي بسياري را براي تأمين نياز آبي خود با هدف به حداكثر رساندن سود و به حداقل رساندن هزينه صرف مي‌كنند. اگر هدف كاهش هزينه باشد، با كاهش هزينه لوله‌هاي مورد استفاده در شبكه به‌طوري‌كه فشار آب در گره‌ها از حد پايين خود يعني 14 متر آب كمتر نباشد، بخش عمده‌اي از اين هدف تأمين خواهد شد. در اين پژوهش بهينه‌سازي براساس تابع هدف دومنظوره بخشي از شبكه توزيع آب هماشهر واقع در استان كرمان مورد بررسي قرار گرفته است كه با توجه به اقليم خاص منطقه حايز اهميت است. در بهينه‌سازي يك شبكه توزيع آب علاوه بر بعد مالي مسأله، بايد به ابعاد ديگري همچون فشار، سرعت آب در لوله‌ها كه در طراحي شبكه نقش اساسي دارد توجه كرد. در اين تحقيق بعد فشار به عنوان تابع هدف دوم و اعمال سرعت به عنوان قيد محدوديت در نظر گرفته شده است. اگر در اين شبكه تابع هدف تنها بر اساس هزينه در نظر گرفته شود شبكه از لحاظ تأمين فشار مناسب در محل‌هاي مصرف با مشكل مواجه خواهد شد. بدين منظور در اين مطالعه شبكه توزيع توسط مدل WaterGEMS تحليل هيدروليكي شده و بعد با استفاده از الگوريتم ژنتيك، بهينه‌سازي انجام گرفته است. در پايان بهينه‌سازي از بين چند سناريو براساس تابع دو هدفه انجام و سناريويي كه از نظر كاهش هزينه و بهبود فشار شبكه در وضعيت مطلوبي قرار داشت انتخاب شد كه بعد از بهينه‌سازي، در حدود 15 درصد از هزينه كل پروژه صرفه‌جويي صورت گرفته است.

Human societies nowadays undergo huge expenses to meet the water requirements aiming at maximizing the benefits and minimizing the costs. The goal of reduced costs can substantially be met by reduction in the cost of network pipes while satisfying the minimum pressure at nodes; i.e. 14 meters. This study is a multi-objective optimization function that will be constructed in a part of the water distribution network of the Homashahr city in Kerman province. In optimization of water distribution network, in addition to financial problems, other aspects should also be noted such as pressure and velocity of water in pipes which play key role in network design. In this study, the pressure was considered as a second objective function and the velocity was set as a boundary condition. When the objective function is defined only on the basis of cost, the network can face inadequate pressure in consumers’ connections. In this study “WaterGems” software is used for hydraulic simulation and also optimization process based on genetic algorithm. Based on the two objective functions defined in terms of cost reduction and improved network pressure, a scenario with suitable condition was derived. This scenario caused 15% reduction in total costs of the project.