مديريت پيامدهاي حملات شيميايي به شبكه‌هاي توزيع آب شهري با استفاده از الگوريتم بهينه‌سازي جامعه مورچه‌ها

Consequences Management of Chemical Intrusions in Urban Water Distribution Networks Using the Ant Colony Optimization Algorithm

یكی از مهم‌ترین خطرات تهدید كننده شبكه‌های آب شهری، حملات عمدی به‌منظور آلوده كردن آب شبكه با آلاینده‌های شیمیایی است. تصمیمات و اقداماتی كه بعد از تشخیص آلودگی در شبكه‌های توزیع آب شهری انجام می‌پذیرد، معمولاً تحت شرایط پیچیده‌ای است و باید سعی شود كه بهترین تدابیر برای حفظ سلامت عموم صورت پذیرد. این راهكارها می‌تواند شامل اعلام خطر عمومی، ایزوله كردن ناحیه آلوده شده توسط شیرهای موجود در شبكه به‌منظور جلوگیری از گسترش آن، تخلیه آب از شیرهای آتش‌نشانی موجود در شبكه و همچنین استفاده از پمپ‌ها باشد. در این تحقیق، مدیریت پیامدهای ناشی از حملات شیمیایی، با بهره‌گیری از راهكارهای ذكر شده و با در نظر گرفتن دو هدف اصلی كمینه كردن تعداد گره‌های آلوده و یك هدف جدید با عنوان كمینه كردن زمان بازگشت شبكه به حالت عادی" در كنار كمینه كردن تعداد عملیات واكنشی بررسی شد. این مسئله با استفاده از الگوریتم جامعه مورچه‌ها برای اولین بار به‌صورت تك هدفه و دو هدفه مورد مطالعه قرار گرفت. یكی از نتایج مهم این تحقیق، نقش اساسی استفاده از پمپ‌ها در مدیریت پیامدهای ناشی از این گونه حملات است.

Deliberate chemical contaminant injection is one of the most important dangers which threatens urban water distribution networks. Decisions made following the detection of such contaminant attacks are affected by complicated conditions. A variety of optimal operational measures and strategies must be adopted to safeguard the public health which may include isolation of the contaminated area through valve operations for pollution containment, public alarms, and flushing of the polluted water out of the system through hydrants or pumps. In this study, consequence management of chemical intrusions using the above strategies is investigated with two main objectives:  minimizing the number of polluted nodes and minimizing the operational activities while minimizing "the recovery time of the network to normal conditions" is also considered as a novel objective. The problem is treated as both a single- and a multi-objective optimization problem in which the Ant Colony Optimization Algorithm is used for the first time. One of the most important achievements of this study is the substantial role of pumps in consequence management of such attacks.