مديريت فشار و نشت در شبكه‌ توزيع آب با برنامه‌ زمان‌بندي بهينه تنظيم شيرها و پمپ ها

Pressure and Leakage Management of Water Distribution Network with Optimal Scheduling of Valves and Pumps

سن بالاي لوله‌ها، فرسودگي آن­ها و عدم وجود منابع مالي لازم براي نوسازي شبكه­ هاي توزيع آب باعث شده است كه ميزان نشت از شبكه به­ طور چشم­گير افزايش يابد. مديريت فشار يكي از كاراترين و مقرون به­ صرفه‌ترين روش‌هاي كاهش نشت مي‌باشد. در اين تحقيق، هدف ارائه مدلي مبتني بر بيشينه‌سازي قابليت اطمينان شبكه با اعمال برنامه زمان‌بندي بهينه تنظيم شيرهاي كنترل جريان و پمپ‌ها در ساعت‌هاي مختلف شبانه ­روز است كه منجر به مديريت فشار و كاهش نشت در شبكه‌ها مي‌شود. بهينه ­سازي در محيط متلب و با به­ كارگيري الگوريتم دسته ذرات در تركيب با مدل شبيه‌ساز هيدروليكي شبكه انجام شده است. براي صحت­ سنجي روش پيشنهادي از يك شبكه نمونه و براي نشان دادن كارايي روش پيشنهادي از شبكه توزيع آب اهر استفاده شده است. مقايسه نتايج نشت ساعتي در يك وضعيت يكسان براي شبكه نمونه در اين تحقيق و تحقيقات قبلي صحت عملكرد مدل پيشنهادي را تصديق مي‌كند، به‌طوري‌كه انطباق خيلي خوبي بين نتايج اين مقاله با تحقيقات قبلي وجود دارد. همچنين با به ­كارگيري برنامه زمان‌بندي بهينه شيرها و پمپ‌ها در شبكه توزيع آب اهر قابليت اطمينان فشار گرهي شبكه به­ طور متوسط در حدود 33 درصد افزايش و نشت شبكه در حدود 25 درصد كاهش يافته است كه نشان‌دهنده توانايي مدل پيشنهادي در بهبود كارايي شبكه‌ها مي‌باشد.

Control of water leakage in Water Distribution Networks (WDNs) is important to save drinking water consumption. Pressure management is one of the solutions that directly affected the water leakage and reliability of the WDNs. The leakage rate depended on the nodal pressure, high-pressure increases the leakage rate and failure in the network, and low pressure decreases water supply reliability in WDNs. However, it is necessary to be preserved sufficient pressure throughout the network to ensure that consumer demands are fully provided at all times. Pressure management is one of the effective and cheapest methods for leakage reduction and reliability addition in WDNs. The aim of this paper is to develop a methodology based on maximizing the network reliability by applying an optimized scheduling program for setting flow control valves (FCVs) and pumps at different times of the day, leading to pressure management and leakage reduction in the networks. For this purpose, the particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to find the optimal setting of FCVs and pumps. The aim of the optimization algorithm is to maximize the network reliability of the WDN. For this purpose, the network pressure reliability index (NPRI) is used which is proposed by Dini and Tabesh (2017). Also, to determine the optimal location of the valves, the valve selection index (SI) is used which is proposed by Ali (2015). The methodology is verified by an example network (Jowitt and Xu, 1990). Also, it is applied to an example network and Ahar WDN.