نوسازي و ارتقاي سيستم‌هاي توزيع آب شهري با رويكرد بهينه‌سازي چندهدفه (مطالعه موردي: بخشي از شبكه توزيع آب شهر زاهدان)

فرسودگي لوله‌هاي سيستم‌هاي توزيع آب شهري از مهم‌ترين چالش‌هاي مديران صنعت آب است. در صورتي كه لوله‌هاي توزيع آب به پايان عمر مفيد خود رسيده باشند و يا به‌دليل افزايش تقاضا و تغييرات زبري، لوله‌ها ديگر كارايي نداشته باشند، بايد با لوله‌هاي نو جايگزين شوند. محدوديت بودجه يكي از مهم‌ترين دلايل عدم‌موفقيت طرح‌هاي نوسازي و ارتقاي سيستم‌هاي توزيع آب است. در رويكرد سنتي، نوسازي كل شبكه در يك فاز انجام مي‌شود و رشد و توسعه سيستم لحاظ نمي‌شود و بنابراين عدم‌قطعيت‌هاي ناشي از تغييرات پيش‌بيني نشده، در نظر گرفته نمي‌شود. در اين پژوهش، با يك رويكرد جديد با فازبندي كردن دوره‌ طرح همراه با توسعه شهري و باز طراحي بخشي از لوله‌ها در فازهاي 5 ساله، بر اساس تقسيم‌بندي بودجه، به نوسازي و ارتقاي بخشي از سيستم توزيع آب شهر زاهدان پرداخته شد. به‌اين ‌منظور يك مدل شبيه‌سازي بهينه‌سازي چندهدفه با توابع هدف كمينه‌سازي هزينه تعويض لوله‌ها و بيشينه‌سازي اطمينان‌‌پذيري سيستم توزيع آب، براي بهبود عملكرد هيدروليكي شبكه توسعه داده شد. در اين راستا مدل شبيه‌ساز EPANET با الگوريتم بهينه‌‌سازي گرگ خاكستري در محيط نرم‌افزار MATLAB تلفيق شد. پس از انجام بهينه‌سازي در فاز 1، نتايج به‌صورت يك جبهه پرتو بين ضريب اطمينان شبكه و هزينه بازسازي ارائه شد. يكي از پاسخ‌هاي بهينه موجود بر روي نمودار به‌عنوان طرح نهايي انتخاب شد. در اين طرح بهينه 22 لوله با مبلغ 276 ميليون تومان و ضريب اطمينان 48.2 درصد تعويض شد. پس از اعمال تغييرات در قطر لوله‌ها بر اساس طرح فاز 1 مدل به‌عنوان مدل پايه فاز 2 بهينه‌سازي شد. در فاز 2 نيز 32 لوله انتخاب و نوسازي شد. به‌همين ترتيب پس از پايان فاز 4 مشخص شد كه ضريب اطمينان شبكه به صورت چشمگيري 150 درصد افزايش داشت و فشار تمامي گره‌هاي شبكه در محدوه مجاز قرار داشت. بر اساس نتايج به‌دست آمده از اين پژوهش مي‌توان اين‌گونه اظهارنظر كرد كه استفاده از رويكرد به‌كار برده شده در اين پژوهش در شرايط كمبود بودجه مي‌تواند بسيار مؤثر باشد كه علاوه بر مديريت بودجه موجب افزايش ضريب اطمينان شبكه مي‌شود.