ارائه يك رويكرد ساده براي مديريت فشار و نشت در شبكه‌هاي توزيع آب واقعي با برنامه‌ريزي بهره‌برداري بهينه شيرها

Presenting a Simple Approach to Pressure and Leakage Management in Real Water Distribution Networks by Optimal Operational Scheduling of Valves

مديريت فشار يك روش كارا و ارزان براي كاهش نشت در شبكه‌هاي توزيع آب است كه با بهره‌برداري اصولي شيرها، پمپ‌ها، مخازن و تانك‌ها ممكن مي‌باشد. در شبكه‌هاي توزيع آب، شيرهاي زيادي وجود دارند كه صرفاً براي انجام تعميرات در صورت اتفاق مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در اين مقاله يك رويكرد ساده براي مديريت فشار و نشت در شبكه‌ها با برنامه‌ريزي بهره‌برداري بهينه شيرهاي موجود ارائه شده است. براي اين منظور با بكارگيري شاخص‌ مكانيابي شيرها، موقعيت بهينه شيرهاي فرضي تعيين و ميزان بازشدگي آنها در حالت‌هاي حداقل، متوسط و حداكثر مصرف بهينه شده است. بهينه‌سازي با تلفيق الگوريتم‌هاي دسته ذرات و جامعه مورچگان و شبيه‌ساز EPANET در محيط MATLAB انجام شده است. روش پيشنهادي بر روي دو شبكه نمونه و واقعي اجرا شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه در حالت‌هاي متوسط و حداكثر مصرف، بهبود قابل توجهي در عملكرد هر دو شبكه ايجاد شده است، بطوري‌كه قابليت اطمينان شبكه توزيع آب شهر مراغه به ترتيب 22 و 24 درصد و نشت در آن به ترتيب 31 و 20 درصد نسبت به حالت پايه بهبود يافته است. در مجموع با بكارگيري اين رويكرد، مي‌توان با تنظيم دستي تعدادي از شيرهاي منتخب موجود در شبكه‌هاي واقعي عملكرد آنها را بهبود داد.

Pressure management is an efficient and inexpensive way to reduce leakage in water distribution networks, which is usually possible by systematical operation of valves, pumps, reservoirs, and tanks. In water distribution networks, there are many valves only used during the repairs in the time of accidents. In this paper, a simple approach is proposed for managing pressure and leakage in networks with optimal scheduling of the existing valves’ operation. For this purpose, the optimal locations of the valves are determined by using the valve selection index and their opening rate has been optimized in the minimum, medium and maximum consumption conditions. The optimization was done by combining particle swarm and ant colony optimization algorithm and EPANET simulator within the framework of MATLAB. The proposed method is performed both on a sample and the real network. The results show that there is a significant improvement in the performance of both networks in the average and maximum consumption conditions, so that, the reliability of the Maragheh city network is improved by 22 and 24 percent and leakage by 31 and 20 percent, respectively, compared to the base model. In general, using this approach can improve the performance of real networks by manual programming of a number of selected valves.