پديد آورندگان :
وفائي، مريم دانشگاه بوعلي سينا - دانشكده كشاورزي - گروه علوم مهندسي آب، همدان، ايران , نوذري، حامد دانشگاه بوعلي سينا - دانشكده كشاورزي - گروه علوم مهندسي آب، همدان، ايران , معروفي، صفر دانشگاه بوعلي سينا - دانشكده كشاورزي - گروه علوم مهندسي آب، همدان، ايران
كليدواژه :
زمان جايگزيني , ارزش فعلي , بهينه‌سازي , شبكه توزيع آب شرب , روش پويايي سيستم
چكيده فارسي :
شكست لوله‌ها در شبكه‌هاي توزيع آب شهري به‌دليل افزايش سن لوله‌ها، علاوه بر هدررفت قابل‌توجهي از آب شبكه، باعث زيان مالي شركت آب و فاضلاب نيز مي‌شود. بنابراين براي كاهش تعداد شكست لوله‌ها و جلوگيري از نشت، بايد لولههاي فرسوده را تعويض كرد. از سوي ديگر عمليات جايگزيني هزينه زيادي دارد. بنابراين تعيين زمان مناسب جايگزيني و نوسازي شبكه، براي كاهش تعداد شكست لولههاي شبكه از يك سو و كاهش هزينه‌هاي تعويض از سوي ديگر، ضروري است. در اين پژوهش با استفاده از روش پوياي سيستم، شبكه آب‌رساني شهر همدان شبيه‌سازي و سپس با استفاده از روش‌هاي حل تحليلي معادله ارزش فعلي خالص و روش تركيبي پويايي سيستم-ارزش فعلي، بهترين زمان جايگزيني لولههاي شبكه، بهينه‌سازي شد. همچنين با استفاده از روش الگوريتم بهينه‌سازي پاول و به‌منظور بهبود توازن مالي شركت آب و فاضلاب شهر همدان، ميزان بهينه قيمت آب شرب تعيين شد. شبيه‌سازي به روش پويا در محيط برنامه‌نويسي VENSIM انجام شد و براي ارزيابي دقت روش‌هاي مذكور، از اطلاعات و داده‌هاي 5 ساله (1393 تا 1397) شركت آب و فاضلاب شهر همدان استفاده شد. به‌منظور تجزيه‌و‌تحليل آماري از شاخص‌هاي آماري ريشه ميانگين مربعات خطا، خطاي استاندارد و ضريب تبيين استفاده شد. بر اساس نتايج، براي متغير منفعت به هزينه، شاخص RMSE برابر 006/0، SE برابر 0/010 و R2 برابر 0/991 محاسبه شد. خطاي استاندارد متغير منفعت به هزينه نشان داد كه ميزان اختلاف بين مقدار مشاهده‌اي و شبيه‌سازي شده اين متغير، كمتر از حدود يك درصد است كه نشان از دقت بسيار بالاي مدل دارد. طبق نتايج روش‌هاي ارائه شده در اين پژوهش، زمان بهينه جايگزيني لوله‌ها در شبكه آب شرب شهر همدان، سال 1420 است. در نهايت، نتايج اين پژوهش نشان داد كه با تعيين قيمت بهينه آب شرب، مي‌توان بيلان مالي شركت را افزايش داد و علاوه بر جلوگيري از ضرر‌دهي شركت آب و فاضلاب، با افزايش ضريب نوسازي لوله‌ها، سطح رفاه اجتماعي را نيز بالا برد. بنابراين مي‌توان از روش پويايي سيستم و الگوريتم پاول براي بهينه‌سازي حداقل قيمت آب شرب، كاهش زيان وارده به شركت‌هاي آب و فاضلاب و كاهش تعداد شكست لولههاي آب‌رساني، استفاده كرد.
چكيده لاتين :
In urban water distribution networks, as the age of the pipes increased, the rates of pipe breakage and water losses increased which causes financial losses to the water and sewerage company. Therefore, to reduce the number of breaks and leaks in pipes, worn pipes should be replaced. Replacing old pipes is an expensive and costly procedure. Thus, it may be more economical to replace the pipe at the appropriate time. In this research, the urban water supply network of Hamedan was simulated by using system dynamics approach. Then the optimal time for pipe replacement was estimated by using analytical solution of the net present value equation and the combined method of system dynamics-net present value. Also, in order to improve the financial balance of Hamadan Water and Sewerage Company, the optimal price of drinking water was determined by using the Powell optimization algorithm method. Dynamic simulation was performed in VENSIM. To test the model, the simulated data were compared with the observed data collected from the water and sewerage organization of Hamedan over the period 2014 to 2018. To statistical analysis and calculating statistical, the root mean square error, standard error and correlation coefficient (R2) were used. Base on the results, for the Benefit-Cost variable, the RMSE index was calculated to be 0.006, the SE to be 0.010 and the R2 to be 0.991. Comparison of the standard error showed that the difference between the observed and simulated values of the standard error of the Benefit-Cost variable is less than about one percent. The result indicate that the presented model has the very high accuracy. Base on the results of the study, the optimal time for pipe replacement is 2041. Finally, the results of this study show that the financial balance of the company can be increased by determining the optimal price of drinking water. However, the level of social welfare can be improved by increasing the renewal coefficient of pipes. Conclusion: Therefore, the system dynamics method and Powell algorithm can be used to determine the optimal scheduling of water pipe replacement, to reduce losses to water and sewage companies and to reduce the number of failure of water supply pipes.
