طراحي نواحي مجزاي اندازه‌گيري با رويكرد كاهش هزينه و كاهش نشت در شبكه‌هاي توزيع آب

زمينه و هدف: براي تخمين مقدار نشت در شبكه توزيع آب، انجمن بين المللي آب اندازه گيري مقدار جريان شبانه با استفاده از ايجاد نواحي مجزاي اندازه گيري (DMA1) را توصيه مي كند. از طرفي ايجاد اين نواحي براي شبكه هاي موجود و قديمي بايد با در نظر گرفتن عواملي از قبيل به حداقل رساندن لوله هاي مرزي بين نواحي، كمترين هزينه ايجاد نواحي و همچنين بررسي تأثير ايجاد نواحي برهيدروليك شبكه و ازجمله اثرگذاري بر ميزان نشت انتخاب گردد. به عبارت ديگر، طرح انتخابي به لحاظ هندسه، تعداد نواحي و همچنين شرايط مرزي بين نواحي بايد به صورت بهينه محاسبه و انتخاب گردد. همچنين با توجه به تأثير انتخاب الگوريتم دو هدفه بر نتايج بهينه سازي، براي اولين بار نتايج الگوريتم هاي دو هدفه در ايجاد نواحي منطقه سنجي مقايسه شده است. براي انتخاب بهترين الگوريتم بهينه سازي در بخش پارتيشن بندي فيزيكي از الگوريتم هاي NSGAII، MOGWO، SPEA2 و MOPSO استفاده شد و نتايج نشان داد كه الگوريتم SPEA2 بهتر از ساير الگوريتم ها عمل مي كند. سپس با بررسي نتايج ايجاد نواحي اندازه گيري مجزا با تغيير تعداد و هندسه نواحي در شبكه، وضعيت بهينه نواحي با توجه به دو هدف بهينه سازي و همچنين شاخص هايي مانند فشردگي و مقادير فشار گرهي محاسبه شده و طرح پيشنهادي انتخاب شد. روش پژوهش: در تحقيق حاضر يك روش جديد جهت ايجاد نواحي مجزاي اندازه گيري در شبكه توزيع آب موجود با رويكردهاي كاهش هزينه و كاهش نشت ارائه شده است. ايجاد نواحي با اين دو رويكرد كمتر در تحقيقات گذشته مورد بررسي قرار گرفته است. اين روش شامل مراحل خوشه بندي، ناحيه بندي فيزيكي و همچنين تجزيه وتحليل نتايج است. روش ارائه شده بر روي شبكه توزيع آب زدجي در كشور چين بكار گرفته شد. همچنين با توجه به اثرگذاري انتخاب الگوريتم دو هدفه بر نتايج بهينه سازي براي اولين بار به مقايسه نتايج الگوريتم هاي دو هدفه در ايجاد نواحي مجزاي اندازه گيري پرداخته شده است. جهت انتخاب بهترين الگوريتم بهينه سازي در بخش ناحيه بندي فيزيكي از الگوريتم هاي NSGAII2، MOGWO3، SPEA24، MOPSO5 استفاده شد كه نتايج نشان داد الگوريتم SPEA2 نسبت به ساير الگوريتم ها عملكرد بهتري داشته است. سپس با بررسي نتايج ايجاد نواحي مجزاي اندازه گيري با تغيير تعداد و هندسه نواحي در شبكه، حالت بهينه نواحي با توجه به دو هدف بهينه سازي و همچنين شاخص هايي نظير پيمانگي و مقادير فشار گره اي مورد محاسبه قرار گرفت و طرح پيشنهادي انتخاب گرديد. يافته ها: نتايج نشان داد كه با انتخاب بهينه تعداد وهندسه نواحي با روش ارائه شده، ميزان انحراف معيار فشار گرهي شبكه 8/14 درصد و ميزان نشت گرهي شبكه 8/5 درصد نسبت به حالت بدون ايجاد نواحي مجزاي اندازه گيري كاهش يافته است. درواقع ايجاد نواحي علاوه بر كنترل نشت در شبكه، موجب مديريت فشار و كاهش نشت در شبكه گرديده است. نتايج: روش ارائه شده ضمن ايجاد نواحي مجزاي اندازه گيري با كمترين هزينه، ميزان نشت و انحراف معيار فشار گرهي در شبكه را نيز كاهش داده است كه به ايجاد عدالت توزيع آب در شبكه كمك مي كند. همچنين الگوريتم دو هدفه SPEA2 به عنوان الگوريتم برتر از بين چهار الگوريتم بررسي شده جهت ايجاد نواحي مجزاي اندازه گيري پيشنهاد مي گردد.