تحليل مبتني بر فشار در شبكه‌هاي توزيع آب به كمك الگوريتم بهينه‌سازي ازدحام ذرات

Pressure Dependent Analysis in Water Distribution Networks Using Particle Swarm Optimization

وقتي كه شبكه با كمبود فشار مواجه شود و يا دبي تقاضا در گره ها بيشتر از مقدار طراحي شده باشد، شبكه اغلب نمي تواند تقاضاي مورد نياز در گره ها را به طور كامل تامين كند. بررسي رفتار شبكه در اين حالت، نيازمند استفاده از روش تحليل مبتني بر فشار است. برخلاف تحليل مبتني بر تقاضا، در اين حالت لازم است براي هر گره معادله اي بين فشار و دبي تقاضا در نظر گرفته شود تا به طور هم زمان با ساير معادلات هيدروليكي شبكه حل شود. در اين پژوهش، سيستم پشتيبان تصميم گيري جهت تحليل شبكه به روش مبتني بر فشار براساس الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات و شبيه ساز هيدروليكي epanet توسعه داده شد تا به توان به سادگي رفتار شبكه در شرايط كمبود فشار را شبيه سازي كرد. شبكه اي چهار حلقه اي از پژوهش هاي پيشين انتخاب شد و تحليل شبكه، براساس روش ها و روابط مختلف بين فشار و دبي تقاضا ارائه شده است. نتايج تحليل شبكه نشان مي دهد، مدل ارائه شده به خوبي مدل هاي پيشين بود و در مقايسه با برخي روش ها، عملكرد بهتري نيز در همگرايي دارد. استفاده از رابطه هاي مختلف فشارتقاضا، تاثير زيادي در جواب نهايي حاصل از تحليل مبتني بر فشار ندارد، درحالي كه اختلاف نتايج حاصل از تحليل مبتني برفشار و تحليل مبتني بر تقاضا، قابل توجه است.

A water distribution network (WDN) may not be able to satisfy all required demands when it’s in the pressure deficit mode or under over-loaded demand conditions. Analysis of the network in this mode requires pressure dependent analysis (PDA). Unlike demand driven analysis (DDA), PDA needs an extra equation for every node to relate the nodal demand and the nodal pressure; so it should be solved with the other network’s equations simultaneously. In this paper, based on the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, a decision support system has been developed by using MATLAB and EPANET for PDA simulation in WDNs. A four-loop network selected from the literature was analyzed using different scenarios and different pressure dependent functions presented by the previous investigations. The results showed that the proposed model (PSO-PDA) was as accurate as the previous ones and provided better convergence. The results of the nodes’ pressure and discharge also indicated minor differences obtained by different PDA functions. However, the differences between the results of PDA and DDA were considerable.