«يادداشت تحقيقاتي» برآورد عدم قطعيت متغيرهاي مؤثر بر شبكه آبرساني بر اساس فرضيه حداقل‌سازي نوسانات دبي

Uncertainty Assessment of Effective Variables on the Water Supply Network based on the Theory of Minimizing Fluctuations in Discharge

تحلیل و طراحی شبكه‌های آبرسانی، عموماً با در نظر گرفتن پارامترهای ورودی به‌صورت مقادیر قطعی انجام می‌شود؛ درحالی‌كه پارامترهای ورودی شبكه آبرسانی مقادیری غیرصریح و دارای عدم قطعیت می‌باشند. پارامترهای ورودی موردمطالعه در این تحقیق، ضرایب زبری لوله‌ها و مصارف گرهی می‌باشند. مقدار ضریب زبری لوله‌ها با افزایش سن شبكه آبرسانی و مقدار مصارف گرهی با تغییر در تراكم جمعیت و الگوی مصرف، تغییر می‌كنند. عدم قطعیت در پارامترهای ورودی می‌تواند به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای نتایج به‌دست‌ آمده از مدل شبیه‌ساز هیدرولیكی شامل دبی لوله‌ها و فشار در گره‌ها را دستخوش تغییر كند. برای تحلیل عدم قطعیت، در این تحقیق از نظریه مجموعه فازی استفاده‌ شده است. عدم قطعیت در ضریب زبری لوله‌ها و مصارف گرهی به‌صورت عدد فازی وارد مسأله می‌شود. در این تحقیق، میزان یكنواختی توزیع جریان در لوله‌های شبكه از طریق محاسبه نوسانات جریان با استفاده از مفهوم انحراف معیار دبی‌ها، به‌عنوان پاسخ مورد ارزیابی در نظر گرفته‌ شده است. برای بررسی عدم قطعیت میزان انحراف معیار دبی‌ها، اعداد فازی ورودی به سطوحی با تابع عضویت مشخص منقطع شده‌اند و در هر سطح دو مسأله بهینه‌سازی برای محاسبه مقادیر حداقل و حداكثر انحراف معیار دبی‌ها انجام‌ شده است. با مشاهده نتایج می‌توان گفت هر چه عدد فازی متغیر خروجی نسبت به عدم قطعیت پارامترهای ورودی، در محدوده كوچكتری تغییر كند و عدم قطعیت كمتری داشته باشد، آن طرح نسبت به تغییراتی مانند افزایش عمر شبكه یا مصرف، مقاوم‌تر بوده و در نتیجه مناسب‌تر است.

Analysis and design of water distribution networks are generally done by considering the magnitudes of the required input data as certain ones, whereas they are not. In this research, uncertainty of pipe roughness and nodal demands are considered in the input data. Pipe roughness is increasing due to aging and nodal demands may vary because of the change of population density and consumption pattern. These variations lead to uncertainties which may change the results of the network analysis such as pipe discharges and nodal pressures. The fuzzy set theory is used in this research. In this regard, the pipe roughness and nodal demands are considered to be fuzzy parameters. The effect of these parameters on the uniformity of flow distribution in the water distribution network which is defined as the standard deviation of the discharges in pipes is evaluated. Maximum and minimum standard deviation are obtained by using the genetic algorithm as an optimization tool.