عملكرد مدل بهينه‌سازي نشت‌يابي در شبكه‌هاي توزيع آب با تعداد زياد نشت

Performance of an Optimization Based Leak Detection Model with Many Leakages

شبكه‎هاي آبرساني يكي از مهم‌ترين زير‌ساخت‎هاي شهري براي تأمين آب مصرفي هستند. با توجه به اين كه در حال حاضر هدررفت آب يك نگراني جهاني است و از طرف ديگر تقاضا براي آب در حال افزايش است، اين مسأله، مديريت تقاضا و اصلاح الگوي مصرف را ضروري ساخته است. يكي از اجزاء مهم آب بدون درآمد، نشت موجود در شبكه آبرساني بوده و از اقدامات ضروري به‌منظور كاهش آب بدون درآمد و مديريت مصرف، نشت‌يابي است. در اين پژوهش، يك روش شبيه‌سازي- بهينه‌سازي مبتني‌بر الگوريتم تكامل تفاضلي به‌منظور نشت‌يابي توسعه داده شده است كه در آن، حل‌گر هيدروليكي EPANET در محيط متلب به الگوريتم تكامل تفاضلي (Differential Evolution) اتصال شده است. عملكرد مدل توسعه‌داده‌شده با تعريف سناريوهاي مختلف از نظر موقعيت و ميزان نشت مورد بررسي قرار گرفته است. سناريوهاي مكان‌يابي از نظر تعداد نشت شامل 1، 10 و 20 نشت هم‌زمان است. نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهند كه مدل توسعه‌يافته به‌طور كامل در حل مسائل با يك نشت موفق عمل كرده است. با در نظرگيري تغييرات ساعتي نياز گرهي و با افزايش تعداد نشت‌ها تا 10 و 20 گره نشت، نتايج عملكرد مدل مقادير 60 و 40 درصد را براي 10 و 20 گره نشت نشان مي‎دهد. اگرچه اين كاهش با توجه به افزايش گره‎هاي نشت و به‌تبع آن افزايش پيچيدگي مسأله دور از انتظار نبوده ولي همين ميزان نيز مي‎تواند در نيمي از موارد با كاهش نشت شبكه به افزايش بهره‎وري منابع آبي كمك كند.

Water supply networks are one of the most important urban infrastructures for supplying water. Considering that the water wastage is a global concern and on the other hand the demand for water is increasing, this issue has made it necessary to manage the demand and modify the consumption pattern. One of the important components of non-revenue water is leakage in the water supply network, and leak detection is one of the necessary measures to reduce non-revenue water and manage consumption. In this research, a simulation-optimization method based on the differential evolution algorithm has been developed for leak detection, in which the EPANET hydraulic solver is linked to the differential evolution algorithm in the MATLAB programming language. The performance of the developed model has been investigated by different scenarios of different location and leakage rate. The location scenarios in terms of the number of leaks include one, ten and twenty simultaneous leaks. The results of this study show that the developed model has performed 100% successfully in both variable and constant nodal demand pattern. Taking into account the hourly changes in the nodal demand and increasing the number of leaks up to ten and twenty leak nodes, the model performance results show values of 60% and 40% for 10 and 20 leak nodes respectively. Although this decrease is not far from expected due to the increase in leakage nodes and consequently increase in the complexity of the problem, but the same amount can also help to increase the productivity of water resources by reducing network leakage in half of the cases.