بيشينه سازي قابليت اطمينان شبكه هاي توزيع آب

Maximization of Water Distribution Networks Reliability

قابليت اطمينان شبكه¬هاي توزيع آب موضوع مهمي است كه همواره مورد توجه محققين مختلف بوده است. در ساليان گذشته شاخص¬هاي مختلفي براي ارزيابي قابليت اطمينان اين شبكه¬ها ارائه شده است كه اين شاخص¬¬ها يا بر اساس تحليل هيدروليكي مبتني بر تقاضا هستند و يا بر اساس تحليل هيدروليكي مبتني بر فشار تعريف شده¬اند. از آنجايي كه تحليل هيدروليكي مبتني بر فشار منجر به نتايج منطقي¬تر و نزديك¬تر به واقعيت مي¬شود، لذا در پژوهش حاضر يكي از شاخص¬هاي جديد قابليت اطمينان كه بر اساس اين نوع تحليل هيدروليكي تعريف شده، مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس شاخص مذكور، فشارهاي گرهي به تنهايي بيانگر قابليت اطمينان و كارايي شبكه نبوده، بلكه افت انرژي در لوله¬ها نيز تأثير قابل توجهي بر قابليت اطمينان شبكه خواهد داشت. براي بيشينه¬سازي قابليت اطمينان شبكه از الگوريتم بهينه-سازي جامعه مورچگان استفاده شده است. در شبكه بهينه به¬دست آمده فشارهاي گرهي به فشار 35 متر نزديك¬تر هستند و افت انرژي در واحد طول لوله¬ها نيز غالباً در محدوده يك تا پنج متر قرار دارد، لذا اين شبكه¬ داراي قابليت اطمينان بالايي مي¬باشد؛ يعني علاوه بر اينكه مي¬تواند در شرايط نرمال سرويس¬دهي نزديك به حد مطلوب داشته باشد، بلكه در شرايط بحراني شكست مكانيكي لوله¬ها يا افزايش تقاضا نيز با توجه به مقدار مناسب افت انرژي در لوله¬ها و اضافه فشاري كه در گره¬ها وجود دارد، مي¬تواند با صرف فشار اضافي موجود براي غلبه بر افت¬هاي انرژي اضافي حادث¬شده در شرايط بحراني، سرويس¬دهي نزديك به حد مطلوب داشته باشد.

Reliability of water distribution networks is an important and interesting issue for researchers. In the previous researches, various indices have been introduced for evaluating the reliability of these networks. Reliability indices are either based on the demand driven analysis method or based on the pressure driven analysis method. Since the pressure driven analysis of water distribution networks has more realistic results than the demand driven analysis, in this paper a new index based on the pressure driven analysis method is considered. According to this index, nodal pressures are not the only most factors influencing the performance and reliability of the water distribution networks, but energy losses in pipes also affect the reliability of these networks. Ant colony optimization algorithm is used to maximize the network reliability. In the obtained optimal network, nodal pressures are near 35 m and energy losses are almost in the range of 1-5 m/km. The optimal network has high reliability. It means that the optimal WDN is able to satisfy the nodal demands in the normal operational conditions. In addition, in the abnormal (such as pipe breaks) operational conditions, a portion of the excessive pressure is consumed to compensate for the excessive energy loss and the pressure excess will decrease. Therefore, the optimal network would also be able to satisfy the nodal demands in the abnormal operational conditions.