بهينه‏ يابي اقتصادي شبكه آبرساني بر اساس معيارهاي كمي و كيفي با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Using GA for the Economic Optimization of WDN Designs Based on Quantitative and Qualitative Criteria

هزینه‏های گزاف شبكه‏ توزیع آب در طول عمر مفید خود برای تأمین آب با كمیّت و كیفیت مناسب، سبب شده تا طراحی بهینه شبكه، تبدیل به نخستین و اساسی‌ترین مرحله كاهش هزینه شبكه و عاملی برای لحاظ نمودن سایر معیارهای كمّی و كیفی در طراحی شبكه شود. در این تحقیق با بررسی شبكه‏ دو مخزنه تلاش شد تا اثر معیار كمّی قابلیت اطمینان برای ایجاد ظرفیت اضافی در شبكه برای تأمین آب مصرفی در مواقع بحرانی و معیار كیفی غلظت مناسب كلر آزاد باقیمانده در تمام نقاط شبكه، بر روی هزینه طراحی شبكه بررسی شود. برای این كار، یك كد الگوریتم ژنتیك در محیط نرم‌افزار متلب نوشته شد و به نرم‌افزار تحلیلگر هیدرولیكی و كیفی ایپانت متصل شد. نتایج حاصله نشان داد كه روش ارائه شده می‌تواند با اندكی افزایش هزینه، ارتباطی منطقی و هماهنگ میان پارامترهای كمّی و كیفی با اهداف بهینه‌یابی ایجاد نماید و به این طریق مبنای جدیدی برای قضاوت انتخاب نهایی حاصل شد.

The supply of water with a desirable quality and at required quantities by water distribution networks (WDNs) requires exorbitant costs over their effective life. Optimized network design is, therefore, not only a basic and most decisive step toward reducing costs but will also serve a means for considering other quantitative and qualitative criteria in the design process. In this study, a gravitational network with two reservoirs was investigated to determine the effects of the quantitative parameter of resilience index and the qualitative parameter of free chlorine residual on network design costs. The quantitative parameter used gurantees network efficiency at critical demand times through creating extra capacity while the qualitative one is meant to ensure adequate concentrations are maintained throughout the network. For this purpose, a Genetic Algorithm (GA) was written in the Matlab code and incorporated into the EPANET Toolkit to perform thorough WDN hydraulic and water quality analyses. Results showed that the proposed method was capable of creating a logical and consistent relationship between quantitative and qualitative parameters, on the one hand, and design objectives, on the other, although the WDN costs are only slightly increased. It was concluded that the method could be exploited as a new basis for selecting the final WDN optimal design.