به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « شبکه توزیع آب » در نشریات گروه « مهندسی آب »

تکرار جستجوی کلیدواژه «شبکه توزیع آب» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • سارا مشهدی تفرشی، مسعود تابش*

    شبکه‎ های توزیع آب یکی از زیرساخت‎ های حیاتی هر کشور است که از جمله وظایف اصلی آن رساندن آب با کیفیت مناسب به دست مصرف‎ کننده است. این شبکه ‎ها همواره در معرض انواع مختلفی از تهدیدها هستند، و از آن جا که در انتهای زنجیره تامین آب قرار دارند و در ارتباط مستقیم با مصرف‎کننده هستند، وقوع شکست کیفیت در آن می‎تواند منجر به خسارات بهداشتی، جانی و اجتماعی جبران‎ناپذیری شود. عملکرد قابل‎قبول شبکه‎ های آبرسانی از نظر کیفیت، وابسته به برنامه ‎های بهره ‎برداری و نگهداری است که از محاسبه و مدیریت ریسک می‎توان به عنوان یکی از این برنامه‎ها اشاره کرد. یکی از اجزای اصلی ریسک در اثر وقوع شکست کیفیت، احتمال شکست است. در این تحقیق به منظور محاسبه احتمال شکست کیفیت شبکه‎ های آب در ابتدا عوامل اثرگذار بر رخداد شکست کیفیت شناسایی شده و به کمک شبکه‎ های بیزین احتمال شکست کیفیت هر لوله محاسبه می‎شود. این کار در چهار گام اساسی آماده‎ سازی داده ‎های ورودی، آموزش شبکه بیزین، صحت‎سنجی آن و دریافت نتایج خروجی انجام می‎شود. این مدل بر روی بخشی از شبکه توزیع آب شهر تهران تحلیل شده است. نتایج به دست آمده نشان می‎دهد که 31 درصد از لوله ها دارای احتمال شکست خیلی کم و 69 درصد دارای احتمال شکست کم بوده اند. علاوه بر این با انجام تحلیل حساسیت، چهار عامل جنس لوله، فشار آب، سن آب و سرعت آب به‎ عنوان اثرگذارترین عوامل بر وقوع شکست کیفیت در این منطقه شناسایی شدند؛ که با کنترل آن ها توسط مدیران و تصمیم گیرندگان شرکت های آب و فاضلاب در قالب برنامه ‎های مدیریت ریسک، می توان میزان احتمال وقوع شکست کیفیت را به مقدار قابل‎توجهی کاهش داد.

    کلید واژگان: شکست کیفیت, شبکه بیزین, احتمال شکست کیفیت, شبکه توزیع آب, عوامل اثرگذار}
    Sara Mashhadi Tafreshi, Massoud Tabesh *

    Water distribution networks are one of the vital infrastructures of any country, which one of its main tasks is to deliver good quality water to consumers. These networks are always exposed to various types of threats, and since they are at the end of the water supply chain and are in direct contact with the consumer, the occurrence of quality failure in it can lead to irreparable health, life and social damages. The acceptable performance of water supply networks in terms of quality is dependent on operation and maintenance programs, and risk analysis and management can be mentioned as one of these programs. One of the main components of risk due to the occurrence of quality failure is the probability of failure. In this research, in order to calculate the probability of failure of the quality of water networks, at first, the factors affecting the occurrence of quality failure are identified and with the help of Bayesian networks, the probability of failure of the quality of each pipe is calculated. This work is done in four basic steps: preparing input data, training the Bayesian network, validating it and receiving the output results. In addition, by carrying out sensitivity analysis, four factors consist of pipe type, water pressure, water age and water velocity have been identified as the most effective factors on the occurrence of water quality failure in this area; which controlling them by managers and decision makers of water and sewage companies in the form of risk management programs, the probability of quality failure can be significantly reduced.

    Keywords: Quality Failure, Bayesian Network, Probability Of Quality Failure, Water Distribution Network, Influencing Factors}
  • مهدی دینی*، رقیه مشهدی علیزاده، اکبر شیرزاد، سعید هاشمی

    با توجه به، به کارگیری گسترده کامپیوترها و تجهیزات اندازه گیری در بهره برداری شبکه های توزیع آب، حجم زیادی از داده ها برای پایش و ارزیابی عملکرد شبکه های توزیع آب ثبت می شود و در مرحله مدل سازی و کالیبراسیون استفاده می شود. مدیریت این داده ها برای رسیدن به مدل های دقیق تر از یک طرف و سرعت عمل در پردازش آنها از طرف دیگر بسیار ضروری است. در این پژوهش، هدف، پردازش داده های میدانی فشار گرهی برای انتخاب بهترین شاخص های آماری برای کالیبراسیون مدل شبکه توزیع آب بود. برای این منظور، بیش از 5500 داده جمع آوری شده در 22 ایستگاه شبکه توزیع آب اهر و 12 ایستگاه شبکه توزیع آب اشنویه بررسی شد. ابتدا، با دسته بندی داده ها به روش تجربی استورجس، احتمال قرارگرفتن داده ها در دسته های شاخص های مرکزی میانگین، میانه و نما و سایر دسته ها در ایستگاه های مختلف در ساعت های حداقل، حداکثر و متوسط مصرف تعیین و با جمع بندی نتایج، بهترین شاخص مرکزی انتخاب شد. سپس برای تحلیل نحوه تغییرات داده ها، مقدار حداقل و حداکثر، دامنه تغییرات و انحراف معیار داده ها به همراه هیستوگرام دسته ها ارایه شد. روند تغییرات داده ها در ایستگاه های مختلف در ساعت های حداقل، حداکثر و متوسط مصرف نشان داد که هارمونی مشخصی برای تغییرات داده ها وجود ندارد، به طوری که مقدار حداکثر یا حداقل دامنه تغییرات و انحراف معیار داده ها به صورت مکانی در ایستگاه ها جابه جا می شوند. همچنین روند تخصیص داده ها به دسته ها نشان داد که در شبکه توزیع آب اهر بیشترین تخصیص داده ها به دسته نمایی با حدود 6/28 درصد و بعد سایر دسته ها با حدود 3/26 درصد قرار دارد و در شبکه توزیع آب اشنویه بیشترین تخصیص مربوط به سایر دسته ها با حدود 2/30 درصد و بعد دسته نمایی با 2/27 درصد قرار دارد. با توجه به تعدد و پراکندگی سایر دسته ها و واحد بودن مقوله حالت، دسته نمایی، بهترین انتخاب بود. به طورکلی با بهره گیری از مقدار نما به جای دیگر شاخص های مرکزی در کالیبراسیون شبکه های توزیع آب، به دلیل تاثیرپذیری از تعداد داده های میدانی بیشتر، نتایج مطلوب تری در ساخت مدل شبکه حاصل خواهد شد.

    کلید واژگان: شاخص های آماری, داده های میدانی, شبکه توزیع آب, کالیبراسیون, فشار گرهی}
    Mehdi Dini *, Roghayeh Mashhadi Alizadeh, Akbar Shirzad, Saeed Hashemi

    Due to the widespread use of computers and measuring equipment in the operation of water distribution networks, a large amount of data is recorded for monitoring and evaluating the performance of water distribution networks and it is used in the modeling and calibration process. The management of these data is very necessary to achieve more accurate models on the one hand and the speed of their processing on the other hand. In this research, the purpose is to process nodal pressure field data to select the best statistical indicators for calibrating the water distribution network model. For this purpose, more than 5500 data collected in 22 stations of Ahar water distribution network and 12 stations of Oshnaviyeh water distribution network have been analyzed. First, by categorizing the data with Sturges experimental method, the probability of the data being placed in the central index categories of average, median, and mode and other categories in different stations in the times of minimum, maximum, and average consumption has been determined, and by summarizing the results, the best central index has been selected. Then, to analyze how the data changes, the minimum and maximum values, the range of variation, and the standard deviation of the data are presented along with the histogram of the categories. The trend of data variations in different stations in the minimum, maximum, and average consumption times shows that there is no specific harmony for data variations, so the maximum or minimum values of the range of variation and the standard deviation of the data are moved spatially in the stations. Also, the process of data allocation to categories shows that in the Ahar water distribution network, most data is allocated to the mode category at about 28.6 percent, followed by other categories at about 26.3 percent. Also, in the Oshnaviyeh water distribution network, the highest allocation is related to other categories with about 30.2 percent, followed by the mode category with 27.2 percent. Considering the multiplicity and dispersion of other categories and the unity of the mode category, the mode category is the best choice for both case studies. In general, by using mode values instead of other central indicators in the calibration of water distribution networks, due to the effectiveness of more field data, more favorable results will be obtained in the construction of the network model.

    Keywords: Calibration, Field data, Nodal Pressure, Statistical indicators, Water Distribution Network}
  • مهدی دینی*، غلامرضا عباسپور، سیده عطری ثاقبیان
    با توجه به این که داده های مشاهداتی دارای عدم قطعیت های مختلف هستند، کالیبراسیون شبکه های توزیع آب براساس یک مقدار قطعی می تواند، نتایج مدل کالیبره شده را تحت تاثیر قراردهد. در این تحقیق، کالیبراسیون شبکه های توزیع آب با درنظر گرفتن عدم قطعیت مقادیر فشار در گره های شبکه بررسی می شود. برای این منظور سری داده های فشار به روش مونت کارلو برای گره های شبکه تولید و ضرایب هیزن-ویلیامز شبکه براساس این مقادیر به دست آمده و با تولید سری ضرایب هیزن-ویلیامز شبکه، مقادیر فشار محاسباتی در گره های شبکه محاسبه و نتایج دو فشار مقایسه شده است. کالیبراسیون مدل شبکه با الگوریتم دسته ذرات در لینک با مدل EPANET در محیط MATLAB انجام شده است. روش پیشنهادی بر روی شبکه نمونه دوحلقه ای و شبکه توزیع آب شهر صوفیان پیاده شده است. نتایج نشان می دهد که اعمال عدم قطعیت فشارگرهی، منجر به مجموعه جواب های متعدد برای ضرایب هیزن-ویلیامز با دامنه تغییرات و انحراف معیار متفاوت می شود که با توجه به متوسط خطای مطلق 4 و 8/3 درصدی بین میانگین فشار گرهی در شبکه نمونه و شبکه واقعی در حالت غیرقطعی با حالت قطعی، روش پیشنهادی می تواند روش دقیق تری برای کالیبراسیون شبکه ها باشد، با این وجود چالش هایی در مدل‎سازی و زمان اجرای مدل های کالیبراسیون وجود دارد.
    کلید واژگان: شبکه توزیع آب, ضریب هیزن-ویلیامز, کالیبراسیون, عدم قطعیت, فشار گرهی}
    Mehdi Dini *, Gholamreza Abbaspoor, Seyyedeh Atra Saghebian
    Given that, observational data have different uncertainties, the calibration of water distribution networks based on a definite value can affect the results of the calibrated model. In this research, the calibration of water distribution networks by considering the uncertainty of nodal pressure has been investigated. For this purpose, first, by generating a series of nodal pressure data using the Monte Carlo method, the Hazen-Williams coefficients of the network have been obtained. Then, by producing a series of Hazen-Williams coefficients, the nodal pressure values have been calculated and the results of the two pressures have been compared. The calibration model was performed using the particle swarm optimization algorithm by linking the EPANET simulator in MATLAB. The proposed method has been implemented on the two-loop sample network and real water distribution network of Sufian city. The results show that the application of node pressure uncertainty in network nodes leads to multiple sets of solutions for Hazen-Williams coefficients of pipes with different variation ranges and standard deviations, which according to the average absolute error of 4 and 3.8 percent between the average nodal pressure in the sample and the real network in the non-deterministic mode with the deterministic mode, the proposed method, can be a more accurate method for calibrating networks. However, it should be noted that there are challenges in the modeling and execution time of calibration models.
    Keywords: Water Distribution Network, Hazen–Williams Coefficient, Calibration, Uncertainty, Nodal Pressure}
  • مریم مختاری، احمدرضا اخوان صراف*

    هدر رفت آب شرب از شبکه توزیع آب، یکی از مشکلات شرکت‎های آب و فاضلاب در کشورهای مختلف است که بخش قابل توجهی از سود‎آوری این شرکت‎ها را کاهش می ‏دهد. بنابراین در این پژوهش، استراتژ ی‎ها و معیارهای ارزیابی آنها برای مدیریت هدر رفت شبکه های توزیع آب شناسایی شد، سپس استراتژی‎ها و معیارهای فوق اولویت‏بندی شد و موثرترین استراتژی ها انتخاب شدند. این پژوهش از نوع کاربردی بود و جمع ‎آوری داده ‎ها از طریق پرسش‎نامه محقق‎ شد و به روش گلوله برفی بر اساس نظرات 10 نفر از خبرگان شاغل در شرکت آب و فاضلاب استان اصفهان انجام شد. چهار استراتژی مدیریت هدر رفت شبکه توزیع آب که در فرم پرسش نامه ارزیابی شدند، بر اساس تعریف کمیته هدر رفت انجمن جهانی آب، انجمن امور آب آمریکا و نظام نامه کمیته آب بدون درآمد معاونت راهبری و نظارت بر بهره برداری شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور در سال 1399 انتخاب شدند. جمع‎ آوری و تحلیل داده‎ها به ترتیب با ماتریس مقایسات زوجی و تحلیل سلسله مراتبی توسط نرم ‎افزار برگزیده خبره انجام شد. نرخ ناسازگاری پاسخ های ارایه شده در پرسش نامه ها 02/0 بوده و بر این اساس، استراتژی کاهش فشار شبکه با وزن 400/0 به عنوان موثرترین و شاخص‎ترین استراتژی در مدیریت هدر رفت شبکه توزیع آب شهر اصفهان تعیین شد. سه استراتژی نشت یابی فعال با وزن 259/0، بازسازی شبکه با وزن 175/0 و سرعت و کیفیت حوادث با وزن 167/0 به ترتیب در رتبه های بعدی اولویت بندی شدند. همچنین معیار تامین نیازهای مالی با وزن 463/0 در رتبه نخست، معیار تامین تجهیزات فنی با وزن 289/0 در رتبه دوم، معیار به روزرسانی آموزش با وزن 146/0 در رتبه سوم و معیار تامین بسترهای قانونی با وزن 102/0 در رتبه چهارم اولویت بندی شدند. با افزایش سهم لوله‎ گذاری حلقوی در شبکه توزیع و احداث مخازن ذخیره آب در ارتفاعات شمال غربی شهر اصفهان می توان استراتژی کاهش فشار شبکه توزیع آب را در مناطق مسطح شهر اصفهان به نحو مطلوب اجرا کرد و هدر رفت شبکه توزیع آب شهر اصفهان را به کمترین حجم ممکن کاهش داد.

    کلید واژگان: هدر رفت آب, تصمیم گیری چند معیاره, شبکه توزیع آب, هدر رفت ظاهری, هدر رفت واقعی}
    Maryam Mokhtari, AhmadReza Akhavan Sarraf *

    The loss of drinking water from water distribution network is one of the problems of Water and Sewage Companies worldwide, which reduces a remarkable part of the company's profit. Therefore, the aims of this research are: determination of strategies and their evaluating criteria for the loss management in water distribution network, prioritization of those strategies and criteria as well as selection of the most effective strategy. This study is a practical research and data gathering was performed via researcher-made questionnaires on snowball sampling based on the idea of 10 experts employed in Water and Sewage Company of Isfahan province. Four strategies of water loss management of water distribution network assessed in questionnaires were selected based on the recommendations of International Water Association, American Water Works Association and the regulations of the non-revenue water committee by the deputy directorate and under supervision of the Water and Wastewater Company of Iran, 2020. Data gathering and analyzing were carried out using paired comparison matrix and analytic hierarchy process by the Expert-choice software. The calculated inconsistency ratio of questionnaires was determined to be 0.02, and therefore the most effective strategy of water loss management of Isfahan water distribution network was determined to be the pressure drop strategy with weight of 0.400. Three other strategies of active leak detection weight 0.259, network repair weight 0.175, and speed and quality of emergencies weight 0.167, were prioritized in the next ranks, respectively. Likewise, the criteria of financial supply weight 0.463 in the first rank, the criteria of technical supply weight 0.289 in the second rank, the criteria of training update weight 0.146 in the third rank, and the criteria of legal supply weight 0.102 in the fourth rank, were prioritized. By increasing the ratio of circular intubation in water distribution network and construction of water storage tanks in the northwestern heights of Isfahan, it is practical to develop the pressure drop strategy in flat districts of Isfahan city leading to the minimum water loss of Isfahan distribution network.

    Keywords: Water loss, Multi Criteria Decision Making, Water Distribution Network, Apparent loss, Real Loss}
  • نوذر نوذری، رضا مستوری*، سید محمد میرحسینی
    شکستگی لوله آب باعث آبشستگی خاک و پدیده نشست خاک می شود که می تواند بسته به نوع خاک و وزن موجب تغییر شکل در سازه و درختان شود. خسارت های ناشی از این پدیده در ایران توسط بیمه آتش سوزی پوشش داده می شود و در هنگام نشست، آتش نشانی که زیرنظر شهرداری است به ایمن سازی محل می پردازد. بررسی و تحلیل داده های چهار ساله شکستگی، لوله آب شهری در منطقه 5 تهران انجام شده است. در این تحقیق موارد ترکیدگی لوله شبکه توزیع آب در مکان هایی که اطلاعات حادثه موجود بوده انتخاب و بررسی شده است. در این حوادث درختان و علایم راهنمایی و رانندگی و تیرهای برق اطراف محل ترکیدگی لوله آب برای حذف اثرات عوامل باد یا آفت و نور خورشید و غیره که بر درختان موثر هستند، بررسی شده است که با توجه به نتایج، باعث کج شدن ناحیه ای درختان و سازه ها به صورت یک طرفه و زیگزاگ در اثر نشست خاک ناشی از شکستگی لوله شبکه توزیع آب شده است.
    کلید واژگان: شبکه توزیع آب, شکستگی لوله آب شهری, کج شدگی درختان, نشست}
    Nozar Nozary, Reza Mastouri *, Seyyed Mohammad Mirhosseini
    Burst of the water pipe causes soil settlement, which can cause deformation in structures and trees, depending on the type of soil and weight of structures. Damages caused by this phenomenon in Iran are covered by fire building insurance. Fire station is under the supervision of the municipality of Tehran. The analysis of four-year data of urban water pipe burst in District 5 of Tehran has been done. This analysis helps to find places with burst to find a way to preserve trees after water pipes burst. In this research, the bursting of the water pipe, which has caused damage to the building, asphalt, etc., has been selected in the places where the data was available, and then the effect of the bursting of the water pipe on the trees has been investigated and analyzed. In these accidents, trees and utilities around the place where the water pipe burst were examined to eliminate the effects of wind or pests and sunlight, etc., that affect the trees, so that by comparing the pipe burst on them, the area of ​​the urban water pipe burst could have been managed to cause less damage to the trees and utilities.
    Keywords: Tree tilting, Water pipe burst, Settlement, Urban water distribution network}
  • ملیکا خاشعی، مسعود تابش*، سید احمدرضا شاهنگیان، مهناز عباسی

    توجه به حفظ منابع آبی به منظور جلوگیری از مواجه شدن با بحران آب، یکی از مهم ترین وظایف عموم افراد جامعه از مسئولان است. در این خصوص مهمترین اقدامی که می تواند در عبور از بحران های آبی موثر باشد، مدیریت تقاضای آب است که روش های متفاوتی برای آن وجود دارد. یکی از این روش ها مدیریت فشار در راستای مدیریت تقاضا است که می تواند در شرایط عادی بهره برداری و همچنین شرایط وجود بحران کم آبی استفاده شود. از سوی دیگر در شرایط بحرانی که آب در دسترس، تقاضای کل را برآورده نمی کند، سیاست هایی مانند جیره بندی و تامین آب به روش نوبتی اتخاذ می شود که با مشکلات فراوانی همراه است. بنابراین نیاز به روشی جایگزین که معایب جیره بندی را حداقل کند و نیز اهداف مدیریت تقاضا را برآورده کند و در عین حال قابل اجرا، زودبازده و اقتصادی باشد احساس می شود. در این پژوهش، به کمک یک مدل ترکیبی شبیه سازی و بهینه سازی که با تلفیق نرم‎افزارهای EPANET2.2 وMATLAB ایجاد شد، تاثیرات اتخاذ رویکرد مدیریت تقاضای آب با استفاده از تنظیم فشار در حالت عادی و کمبود آب، بر هیدرولیک شبکه توزیع بررسی شد. بهینه سازی در این پژوهش در دو حالت انجام شد که در هر حالت تابع هدف متفاوتی تعریف شد. برای بهینه سازی نیز از الگوریتم ژنتیک استفاده ‎شد. مدل توسعه یافته بر روی شبکه توزیع آب شهر جدید بهارستان واقع در استان اصفهان تحلیل شد و نتایج به‎دست آمده نشان داد، مدل توانسته با استفاده از یافتن مکان و فشار تنظیمی بهینه برای شیرهای فشارشکن، در شرایط عادی، فشار متوسط شبکه را تا 8 متر کاهش دهد و در شرایط وجود کمبود، آب در دسترس را به صورت عادلانه میان گره های تقاضا توزیع کند. به طوری که پس از تحمیل کمبود 8 درصدی به شبکه، بدون اعمال برنامه مدیریت فشار، 8 گره مصرف کمبودی بین 15 تا 30 درصد و 19 گره کمبود زیر 5 درصد را تجربه کردند. در حالی که پس از بهینه سازی فشار توسط مدل تنها 3 گره تقاضا کمبودی بین 15 تا 25 درصد و 6 گره کمبود زیر 5 درصد را تجربه کردند.

    کلید واژگان: مدیریت تقاضا, مدیریت فشار, شبکه توزیع آب, شبیه سازی, الگوریتم ژنتیک}
    Melica Khashei, Massoud Tabesh *, Seyyed Ahmadreza Shahangian, Mahnaz Abbasi

    Paying attention to the conservation of water resources in order to prevent water crises is one of the most important duties of people in the community, including officials. In this regard, the most effective action is water demand management, for which there are different methods. One of these methods is pressure management in order to demand management, which can be used in normal operating conditions as well as in the event of water scarcity. On the other hand, in critical situations where the available water does not meet the total demand, policies such as intermittent water supply are adopted, which are associated with many problems. Therefore, an alternative method is needed to minimize the disadvantages of intermittent water supply,to meet the objectives of demand management and, at the same time is feasible, efficient, and economical. In this research, a combined simulation and optimization model is created by using EPANET2.2 and MATLAB software. With this model, the effects of adopting a water demand management approach using pressure management on the hydraulics of water distribution networks will be investigated. In this research, optimization is done in two approaches. In each case, a different objective function is defined and a genetic algorithm is used for optimization. The developed model has been analyzed on the WDN of Baharestan city located in Isfahan province. The results show that the model is able to reduce the average network pressure by 8 meters by finding the optimal location and adjusting pressure for pressure-reducing valves under normal conditions. Also, during water scarcity, it is able to distribute the available water among the demand nodes considering equity and justice principles. After imposing an 8% deficit on the network, without applying for a pressure management program, 8 demand nodes experienced a shortage between 15 and 30% and 19 experienced a deficit below 5%. However, after optimizing the pressure, only 3 demand nodes experienced a shortage between 15 and 25% and 6 nodes experienced a shortage of less than 5%.

    Keywords: Demand Management, Pressure Management, Water Distribution Network, Simulation, Genetic Algorithm}
  • مطهره ترشیزی، علی نصیریان*، حسین الیاسی، ناصر موسویان

    استفاده از شیرهای فشارشکن به منظور کاهش فشار سیستم های توزیع آب به حداقل مقدار موردنیاز، یکی از موثرترین راه ها برای کاهش نشت است. باز و بسته شدن شیرها، روشن و خاموش شدن پمپ و نوسان مصرف آب توسط یک مصرف کننده بزرگ، باعث به وجود آمدن جریان های گذرا می شود. تقابل بین جریان گذرا و یک شیر فشارشکن با تنظیم شیر سوزنی ثابت، ممکن است موجب تشدید امواج فشاری در سیستم توزیع آب شود. استفاده از شیرهای فشارشکن هوشمند می تواند نوسان فشار را محدود کند. در این پژوهش، خطی سازی ورودی- خروجی با بازخورد برای کنترل هوشمند شیر فشارشکن استفاده شد. نتایج این روش با نتایج استفاده از شیر فشارشکن با CNVS و کنترل کننده PID مقایسه شد. برای ارزیابی روش های پیشنهادی، یک شبکه نظری برگرفته شده از مراجع، استفاده شد. مصارف شبکه شامل مشترکین عادی و یک مصرف کننده بزرگ صنعتی بود. جریان چکش آبی ناشی از تغییرات مصرف، عملکرد شیر فشارشکن با CNVS، روش IOFL و کنترل کننده PID در نرم افزار سیمیولینک مدل سازی شد. نوسان هد در محل خروج شیر فشارشکن در CNVS از 18 تا 28 متر، در کنترل کننده PID و روش IOFL، 26 تا 28 متر بود. همچنین نتایج نشان داد که روش IOFL، نوسانات ملایم تر و کمتری نسبت به PID دارد. خطای جذر میانگین مربعات هد در محل خروج شیر با CNVS، کنترل کننده PID و IOFL به ترتیب برابر 6/1، 32/0 و 28/0 بود. بنابراین، روش IOFL، خطای کمتر و عملکرد بهتری نسبت به PID داشت. همچنین این روش با تبدیل معادلات غیرخطی سیستم به معادلات خطی، عملیات محاسباتی ساده تری داشت.

    کلید واژگان: شبکه توزیع آب, شیر فشارشکن, چکش آبی, کنترل کننده PID, خطی سازی بازخورد}
    Motahare Torshizi, Ali Nasirian *, Hossein Eliasi, Naser Moosavian

    Using pressure reducing valves to reduce the pressure in water distribution systems to the minimum of required value is one of the most effective ways for leakage reduction. Valve opening/closing, switching a pump on/off and water consumption fluctuation by a large consumer cause transient flows. Interference between transient flow and a PRV with constant needle-valve setting may intensify pressure waves in WDS. Applying smart PRVs can limitpressure fluctuation. In this research, Input-output feedback linearization method has been used for smart PRV control. The results of this method have been compared with PRV with CNVS and proportional-integral-derivative controller. A theoretical network taken from references was used to evaluate the proposed methods. Network demands include normal consumers and an industrial large consumer. Water hammer caused by consumption variations, PRV with CNVS operation, IOFL method and PID controllers were modeled in Simulink. PRV outlet head fluctuation in PRV with CNVS is 18 to 28 m in PID controller and in IOFL method are 26 to 28 m. Also, the results showed that the IOFL method has smoother and less fluctuation than PID. Root-mean-square error for PRV outlet head in CNVS, PID controller and IOFL is 1.6, 0.32 and 0.28, respectively. Therefore, IOFL method has less error and better performance than PID. Also, this method has simpler computational operations by converting nonlinear system equations to linear equations.

    Keywords: Water Distribution Network, Pressure Reducing Valve, water hammer, PID Controller, Feedback linearization}
  • فاطمه گیشین زاده، نسرین سیاری*، مجید رحیم پور

    عامل اصلی انتقال آب در شبکه‏ های توزیع آب، اختلاف هد فشاری بین دو نقطه بوده و در صورت افزایش فشار بیش از حد استاندارد، پدیده نامطلوب نشت رخ می‏دهد. نشت در سیستم آبی از لحاظ اقتصادی، اجتماعی و تاثیرات زیست محیطی مهم می‏باشد. اهداف تحقیق حاضر شامل تشخیص نقاط هدررفت آب در شبکه توزیع آبرسانی با استفاده از مدل EPANET و روش نروفازی، و مقایسه این دو روش و ارایه روش بهتر جهت تشخیص نقاط هدررفت آب می‏باشد. در این تحقیق به منظور ردیابی نشت در شبکه‏ توزیع آب شهر محی ‏آباد استان کرمان، روشی مبتنی بر مدل‏سازی هیدرولیکی و حل معکوس معادلات جریان، جهت پیش‏بینی محل و میزان نشت موجود در شبکه توزیع آب با استفاده از نرم‏افزار EPANET و روش نروفازی، با داشتن مقادیر اندازه ‏گیری شده فشار در تعدادی از گره‏ های شبکه، معرفی شد. نتایج حاکی از آن است که در بهترین معماری انتخاب شده از بین کلیه شبکه ‏های آزمایش شده، ضرایب نشت حاصل از پیش‏بینی نروفازی نسبت به مقادیر مدل‏سازی شده EPANET مناسب‏ترین گزینه برای مدل‏سازی بوده و دارای ضریب همبستگی 984/0 و میانگین خطای پیش‏بینی MSE، برابر صفر با ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، 0024/0 لیتر بر ثانیه نشان‏ دهنده دقت پیش‏بینی مطلوب و قابلیت اطمینان بسیار زیاد شبکه آموزش دیده ‏است. روش پیشنهادی با حداقل برداشت اطلاعات هیدرولیکی از نوع فشارها، قابلیت خوبی در پیش‏بینی محل نشت در شبکه را دارا بوده و همچنین استفاده از روش نروفازی، ساده و کم ‏هزینه بوده علاوه بر آن از دقت مناسبی برخوردار است.

    کلید واژگان: اختلاف فشار, شبکه توزیع آب, محی‏ آباد, مدل‏سازی هیدرولیکی, هدررفت آب}
    Fatemeh Ghishinzadeh, Nasrin Sayari *, Majid Rahimpour

    Water supply networks as a hydraulic system of water transmission and distribution have always been of interest to researchers. The main cause of water transfer in water distribution networks is the pressure head difference between the two points and in case of increasing the standard pressure, the undesirable phenomenon of leakage occurs. Leakage in the irrigation system is economically, socially and environmentally significant. Therefore, leak detection as one of the duties of water and sewage companies in the country has always been a concern. Objectives of the present research includes the detection of water loss points in the water distribution network using the EPANET model and the neurofuzzy method, and compares the two methods and provides a better method for detecting water loss points. In this study, in order to detect leakage in the water distribution network of Mohyabad city of Kerman province, a method based on hydraulic modeling and inverse solution of flow equations to predict the location and amount of leakage in the distribution network Water was introduced using EPANET software and neurofuzzy method with measured values of pressure in a number of network nodes. The results indicate that in the best selected architecture among all tested networks, leakage coefficients resulting from neurofuzzy prediction compared to EPANET modeled values are the most suitable option for modeling and have a coefficient. The correlation between 0.984 and the mean MSE forecast error, equal to zero with the root mean square error (RMSE), 0.0024 (l/s) indicates the optimal forecast accuracy and high reliability of the trained network. The proposed method with a minimum of hydraulic information from pressures, has a good ability to predict the location of leaks in the network and also the use of neurophase method is simple and low cost, in addition, has good accuracy.

    Keywords: Pressure difference, Water distribution network, Mohyabad, Hydraulic modeling, Water loss}
  • حسین نصراللهی، رضا صفایی بروجنی*، سید محمدحسین صالح

    کنترل فشار در شبکه های توزیع آب می تواند منجر به کاهش نشتی و هدررفت آب شود. ازاین‏رو، مدیریت فشار یکی از مهم‏ترین راه‎کار ها برای کاهش هزینه های مربوط به بهره برداری و نگهداری شبکه های توزیع آب و به‎خصوص در شبکه های فرسوده تلقی می شود. بنابراین فشار آب تامین شده برای مصرف کنندگان باید تا حد ممکن پایین باشد. رویکرد کاهش فشار در شبکه توزیع توسط شرکت های آب و فاضلاب، منجر به افزایش نیاز به سیستم های تقویت کننده فشار آب خانگی (استفاده از پمپ و مخزن) شده که این امر افزایش مصرف انرژی را با خود به‎همراه دارد. این تناقض در منافع شرکت های آب و فاضلاب و مصرف کنندگان انرژی، چشم‎انداز رابطه آب و انرژی را برجسته می کند. هدف این تحقیق یافتن راه‎حلی برای بهینه سازی فشار در شبکه های توزیع آب از طریق استفاده از سیستم های تقویت کننده فشار آب خانگی برای به‎حداقل رساندن هم‎زمان هزینه کل رفع نشتی، تعمیرات ترکیدگی لوله ها و مصرف انرژی است. در این تحقیق از نرم افزار EPANET  برای تحلیل هیدرولیکی شبکه و هم‎چنین استفاده از تحلیل مبتنی بر فشار برای مدل‎سازی هرچه نزدیک‏تر به شرایط واقعی بهره‏برداری استفاده می شود. روش تحقیق به‎صورت پایلوت برای شهر بهارستان اصفهان پیاده سازی شده، و نتایج نشان می دهد فشار بهینه در حدود 48 متر ستون آب بوده و در فشار 41 متر هزینه های بخش آب و انرژی با هم برابر می شود.

    کلید واژگان: شبکه توزیع آب, بهینه‏سازی, تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر فشار, پیوند آب و انرژی, مدیریت فشار}
    Hossein Nasrollahi, Reza Safaei Boroujeni *, Seyed Mohammad Hossein Saleh

    Pressure management can reduce leakage and water loss in water distribution networks. Therefore, pressure management is considered as one of the most important ways to reduce costs related to the operation and maintenance of water distribution networks, especially in worn-out networks. Therefore, the pressure of water supplied to consumers should be as low as possible. This approach to reducing pressure in the distribution network by water and wastewater companies has led to an increase in the need for domestic water pressure boosting systems (using pumps and tanks), which in turn increases energy consumption. This discrepancy in the interests of water and wastewater companies and energy consumers highlights the perspective of the water-energy relationship. The aim of this study is to find a solution to optimize the pressure in water distribution networks through the use of domestic water pressure boosting systems while simultaneously minimize the total cost of leakage, pipe burst repairs and energy consumption. In this research, EPANET software is used for hydraulic analysis of the network as well as the use of pressure-based analysis to model as close as possible to the actual operating conditions. The research method has been implemented as a pilot for Baharestan city in Isfahan, and the results show that the optimal pressure is about 48 meters of water column and at a pressure of 41 meters, the costs of water and energy are equal.

    Keywords: Water Distribution Network, optimization, Pressure-based hydraulic analysis, Water, energy nexus, Pressure Management}
  • امیرمحمد آریایی، محمدرضا جلیلی قاضی زاده*، ایمان مصلحی

    شبکه های آبرسانی ارتباط مستقیمی با توسعه اقتصادی و اجتماعی جوامع شهری دارند. با توجه به افزایش سریع جمعیت و توسعه شهرنشینی لازم است تا این شبکه ها به طور مناسب نگهداری و بازسازی شوند. در این مقاله، با بهره گیری از روش یادگیری غیرنظارتی و با استفاده از الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر چگالی OPTICS مناطق اولویت دار شبکه ‎های توزیع آب جهت بازسازی تعیین گردیدند. 361 حادثه شکستگی رخ داده در یکی از پهنه های شبکه توزیع آب مشهد مورد بررسی واقع شد. این الگوریتم در مجموع 16 خوشه را در پنج سطح متفاوت اهمیت شناسایی کرد. این 16 خوشه که برخی زیرخوشه دیگری محسوب می شوند از منظر نرخ شکست با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفتند و سه خوشه که به ترتیب نرخ شکستگی برابر با 79/1، 62/2 و 50/1 (حادثه/ 100 کیلومتر/ سال) را داشتند، به عنوان اولویت های اصلی بازسازی معرفی شدند. نرخ شکست میانگین در کل شبکه مورد بررسی برابر با 14/8 بود. در ادامه، خوشه های شناسایی شده از منظر جنس و قطر لوله نیز مورد ارزیابی قرار گرفته و عوامل موثر در نرخ شکستگی آن ها، بررسی شدند. نتایج نشان داد که الگوریتم خوشه بندی OPTICS با شناسایی خوشه های متعدد و سطح بندی آن ها توانایی قابل توجهی در تشخیص پهنه های اولویت دار برای برنامه های بازسازی دارد؛ بنابراین از روش پیشنهادی به عنوان ابزاری کاربردی و انعطاف پذیر برای اولویت بندی بازسازی شبکه توزیع آب، شناسایی علل اصلی حوادث با پرهیز از روش های محاسباتی پیچیده و طولانی و به دور از قضاوت شخصی کارشناسان می توان استفاده کرد.

    کلید واژگان: خوشه بندی مبتنی بر چگالی, تحلیل مکانی, شبکه های زیرساختی, شکستگی, ارزیابی وضعیت, شبکه توزیع آب, الگوریتم OPTICS}
    AmirMohammad Aryayee, Mohammadreza Jalili Ghazizadeh *, Iman Moslehi

    Water supply networks are directly related to the economic and social development of urban communities. Due to the rapid increase in population and urbanization, these networks should be properly maintained and rehabilitated. In this paper, an unsupervised learning method with OPTICS density-based clustering algorithm is used to determine the priority areas for rehabilitation. 361 burst event data in one of the Mashhad water network zones were analyzed. The algorithm identified a total number of 16 clusters at 5 different levels of importance. These 16 clusters, which are considered sub-clusters for higher levels, were compared in terms of burst rate. Three clusters with failure rates of 79.1, 62.2, and 50.1 (failures/100 km/year) were introduced as the main priorities for rehabilitation and renovation, respectively. The average burst rate in the whole network was 14.8. The identified clusters were examined in terms of pipe material and diameter and their most affecting factors on the burst rate. The obtained results showed that the OPTICS clustering algorithm has a significant ability to determine priority zones for the rehabilitation plan, by identifying multiple clusters and their according levels. Therefore, the proposed method can be used as a practical and flexible tool to prioritize the rehabilitation process of water networks and identify the main causes of failure events, avoiding complex computational methods or the personal judgment of experts.

    Keywords: Density-Based Clustering, spatial analysis, Infrastructure Networks, Failure, Condition assessment, Water Distribution Network, OPTICS Algorithm}
  • مهدی دینی*، اصغر اسدی
    مدیریت فشار یک روش کارا و ارزان برای کاهش نشت در شبکه های توزیع آب است که با بهره برداری اصولی شیرها، پمپ ها، مخازن و تانک ها ممکن می باشد. در شبکه های توزیع آب، شیرهای زیادی وجود دارند که صرفا برای انجام تعمیرات در صورت اتفاق مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله یک رویکرد ساده برای مدیریت فشار و نشت در شبکه ها با برنامه ریزی بهره برداری بهینه شیرهای موجود ارایه شده است. برای این منظور با بکارگیری شاخص مکانیابی شیرها، موقعیت بهینه شیرهای فرضی تعیین و میزان بازشدگی آنها در حالت های حداقل، متوسط و حداکثر مصرف بهینه شده است. بهینه سازی با تلفیق الگوریتم های دسته ذرات و جامعه مورچگان و شبیه ساز EPANET در محیط MATLAB انجام شده است. روش پیشنهادی بر روی دو شبکه نمونه و واقعی اجرا شده است. نتایج نشان می دهد که در حالت های متوسط و حداکثر مصرف، بهبود قابل توجهی در عملکرد هر دو شبکه ایجاد شده است، بطوری که قابلیت اطمینان شبکه توزیع آب شهر مراغه به ترتیب 22 و 24 درصد و  نشت در آن به ترتیب 31 و 20 درصد نسبت به حالت پایه بهبود یافته است. در مجموع با بکارگیری این رویکرد، می توان با تنظیم دستی تعدادی از شیرهای منتخب موجود در شبکه های واقعی عملکرد آنها را بهبود داد.
    کلید واژگان: فشار, نشت, شیرها, شبکه توزیع آب, بهینه سازی, قابلیت اطمینان}
    Mahdi Dini *, Asghar Asadi
    Pressure management is an efficient and inexpensive way to reduce leakage in water distribution networks, which is usually possible by systematical operation of valves, pumps, reservoirs, and tanks. In water distribution networks, there are many valves only used during the repairs in the time of accidents. In this paper, a simple approach is proposed for managing pressure and leakage in networks with optimal scheduling of the existing valves’ operation. For this purpose, the optimal locations of the valves are determined by using the valve selection index and their opening rate has been optimized in the minimum, medium and maximum consumption conditions. The optimization was done by combining particle swarm and ant colony optimization algorithm and EPANET simulator within the framework of MATLAB. The proposed method is performed both on a sample and the real network. The results show that there is a significant improvement in the performance of both networks in the average and maximum consumption conditions, so that, the reliability of the Maragheh city network is improved by 22 and 24 percent and leakage by 31 and 20 percent, respectively, compared to the base model. In general, using this approach can improve the performance of real networks by manual programming of a number of selected valves.
    Keywords: pressure, Leakage, Valves, Water Distribution Network, optimization, Reliability}
  • علیرضا صادقی، محمد مهدی جوادیان زاده*، هادی پوردارا

    ناحیه اندازه گیری مجزا (DMA) یک منطقه مشخص شده است که امکان اندازه گیری میزان آب ورودی و خروجی آن منطقه در هر لحظه از زمان مهیا است. روند کلی تشکیل نواحی اندازه گیری مجزا عموما به مرحله خوشه بندی برای تشخیص خودکار بهترین جوامع و مرحله ناحیه بندی فیزیکی برای بهینه سازی محل قرارگیری شیرهای دروازه ای و فلومترها در لوله های مرزی با توجه به تابع هدف صورت می گیرد. در این تحقیق ابتدا شبکه شهر تفت در استان یزد در نرم‎افزار EPANET مدل شد و با اتصال EPANET به نرم افزار MATLAB و بارگذاری مشخصات شبکه، با استفاده از الگوریتم ساختار جامعه، شبکه به صورت خودکار خوشه بندی شد. در مرحله ناحیه بندی فیزیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک محل های بهینه قرارگیری شیرهای دروازه ای و فلومترها با هدف کاهش واریانس میانگین فشار نواحی اندازه گیری مجزا مشخص شد. نتایج نشان داد که الگوریتم تشخیص ساختار جامعه با وزن میانگین فشار روزانه به خوبی توانایی ایجاد خودکار خوشه بندی مناسب با توجه به شاخص پیمانگی و فشار یکنواخت داخل خوشه ها را دارد و بهینه سازی لوله های مرزی منجر به کاهش فشار بخش های مختلف شبکه از جمله نواحی با فشار بالاتر از میانگین کل شبکه شد و با کاهش واریانس میانگین فشار نواحی اندازه گیری مجزا، باعث توزیع عادلانه فشار شبکه شد.

    کلید واژگان: الگوریتم ساختار جامعه, تئوری گراف, شبکه توزیع آب, مدیریت فشار, نواحی اندازه گیری مجزا}
    Alireza Sadeghi, MohammadMehdi Javadianzadeh *, Hadi Pourdara

    A District Metered Area (DMA) is a specified area in which inlet and outlet water at any time is measured. The procedure of forming District Metered Areas is generally comprised of two phases: The clustering phase for automatic detection of the best communities and the physical partitioning phase to optimize the location of gate valves and flowmeters according to the objective function. In this study, the network of Taft city in Yazd province was modeled in Epanet software and by linking EPANET and MATLAB and loading the network configurations, the network was automatically clustered using community structure. In the physical partitioning phase, using the genetic algorithm, the optimal locations of the gate valves and flowmeters was determined by considering the objective function of reduction of standard deviation of DMAs average pressure. The results showed that the community structure algorithm with average daily pressure weight can automatically create appropriate clustering according to the modularity index and uniform pressure in clusters. The optimization of boundary pipes resulted in the reduction of the pressure in different parts of the network, such as areas with pressure higher than the average pressure of the network, and due to the reduced standard deviation of DMAs average pressure caused equitable distribution of network pressure.

    Keywords: Community Structure Algorithm, Graph theory, Water Distribution Network, Pressure Management, District Metered Area (DMA)}
  • شروین جمشیدی*

    شبکه توزیع آب یکی از زیرساخت های شش گانه در شهرهای هوشمند است که می تواند به‎صورت مستقل یا هماهنگ با سایر زیرساخت ها مدیریت و بهره برداری شود. پژوهش حاضر با انجام مطالعات تطبیقی و بررسی رویکردها و تجربیات بین المللی و مقایسه آن با شرایط کنونی در کشور نشان می دهد که اولا شبکه هوشمند توزیع آب شهری نسبت به روش های اسکادا از تفاوت قابل‎ملاحظه ای برخوردار است و می تواند ضمن کاهش تلفات آب، زمان عکس العمل به وقایع بهره برداری را کاهش دهد. به‎علاوه این رویکرد می تواند موجب ارتقای بهره وری سیستم و کیفیت آب، بهبود مدیریت تجهیزات، افزایش درآمد شرکت های آب و فاضلاب و در بلندمدت موجب افزایش آگاهی های عمومی برای کاهش سرانه مصرف و افزایش رضایتمندی مشترکین شود. ثانیا این مطالعه تاکید دارد که ارتقای شبکه توزیع آب به سامانه های هوشمند موضوعی چندوجهی (فنی، بهره برداری، اجتماعی) است و لازم است مطابق مدل مفهومی اسپایرال، چندین مرحله به‎صورت متوالی انجام شود تا بتوان ادعا نمود شبکه توزیع آب هوشمند شده است. این مدل مفهومی به‎صورت یک نقشه راه، متدولوژی ارتقای سامانه های اسکادا به هوشمند را تبیین نموده و ضمن مرحله بندی اقدامات، فرآیند را در راستای مدیریت توامان عرضه و تقاضای آب شهری به‎صورت کوتاه مدت و بلندمدت هدف‎گذاری می کند. هم‎چنین، روش پیشنهادی تاکید دارد که سامانه سخت افزاری-نرم افزاری ابتدا باید تحت شرایط کنترل شده برای سناریوهای مختلف واسنجی شده و پس از چندمرحله مطالعات پایلوت توسعه داده شود.

    کلید واژگان: اسکادا, زیرساخت هوشمند, شبکه توزیع آب, مطالعات تطبیقی, مدل اسپایرال}
    Shervin Jamshidi *

    Water Distribution Networks (WDN) are amongst the six pillars of smart urban infrastructures which can be managed without or in connection with other smart grids. This research uses an adaptive study to review and compare the approaches and international experiences of smart WDNs. The comparative results initially verify that smart WDN can relatively reduce bursts, leakage, and the reaction time required for operation in comparison with SCADA. In addition, it improves asset management, social awareness about water consumption, the satisfaction of users, water quality, and the revenues of water companies. This study also outlines that smart WDN is a multidisciplinary issue and requires consecutive steps for implementation as described in the Spiral model. This conceptual model is more like a roadmap. It introduces a methodology for upgrading SCADA to smart WDNs and illuminates practical steps, in addition to the short and long term scopes, toward integrated supply and demand management of urban water. Here, the proposed methodology emphasizes pilot studies in different scales and conditions for the validation of integrated software-hardware system prior to any practice.

    Keywords: Adaptive study, SCADA, Smart infrastructure, Spiral model, Water Distribution Network (WDN)}
  • الهام درویشی*، فاطمه فرهنگیان
    در شبکه های توزیع آب، نشت موجب هدررفت و کاهش فشار می شود. روش های شناسایی نشت مختلفی در شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این روش ها الگوریتم های فراکاوشی هستند که در سال های اخیر مورد توجه زیاد محققین قرار گرفته اند. در نرم افزار تجاری WaterGEMS امکان طراحی بهینه، کالیبراسیون و نشت یابی شبکه توزیع آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک وجود دارد. در این مقاله با استفاده از ابزار Darwin Calibrator در نرم افزار WaterGEMS V8i امکان نشت یابی WaterGEMS در دو شبکه فرضی (پولاکیس و انی‎تاون) مورد بررسی قرار گرفت. در شبکه پولاکیس که فشار ثبت شده در گره ها به‎عنوان داده مشاهداتی به نرم افزار معرفی شد، محل نشت توسط نرم‏افزار در محل دقیق و یا در مجاورت آن تعیین شده است. اما در شبکه انی‎تاون دبی ورودی نیز به عنوان داده های مشاهداتی به برنامه معرفی شد که محل و مقدار نشت با دقت بالاتری توسط نرم افزار محاسبه شد. این نتایج مشابه نشت یابی انجام شده با الگوریتم کلونی مورچه ها است. بنابراین، WaterGEMS ابزاری مناسب برای مهندسین در برآورد اولیه محل و مقدار نشت است.
    کلید واژگان: نشت یابی, WaterGEMS, شبکه توزیع آب, الگوریتم ژنتیک, Darwin Calibrator}
    Elham Darvishi *, Fatemeh Farhangiyan
    Leakage in water distribution networks will cause waste of water and reduced pressure. Different leak detection methods are used in the networks among which the Meta-search algorithms have received much attention in the recent years. WaterGEMS commercial software uses genetic algorithm for optimal design and calibrate water distribution networks and detect leakage. In this paper, the WaterGEMS V8i performance in leakage detection using Darwin Calibrator tool was investigated in two hypothetical networks (Poulakis and Aniton). In the Poulakis network where only the node's pressure was put into the software as observational data, the location of leakage was determined at or in the vicinity of the exact location. However, in the Aniton network, where the input discharge was also introduced to the program as observational data, the location and the amount of the leakage were calculated more accurately. These results were similar to the leakage resulted in using the Ant colony algorithm.WaterGEMS is therefore evaluated as a good tool for engineers for estimating the location and amount of leakage in water networks.
    Keywords: Darwin Calibrator, Genetic Algorithm, Leakage Detection, Water distribution system, WaterGEMS}
  • محمدرضا شکفته، محمدرضا جلیلی قاضی زاده *، جعفر یزدی

    یکی از مزیت های طراحی شبکه های توزیع آب به صورت نواحی مجزا، شناسایی نشت موجود در هر ناحیه با کنترل جریان ورودی و خروجی می باشد که البته این کار نیازمند مجزاسازی و نصب دبی سنج بین لوله های رابط هر ناحیه است. با توجه به اینکه اکثر شبکه های موجود به صورت سنتی و غیرمجزا گسترش یافته اند، تبدیل آنها به نواحی مجزا نیازمند هزینه های زیاد و حتی گاهی غیراجرایی است. در مقاله حاضر برای شناسایی نشت بین نواحی، ایده ی نظری نواحی مجزای مجازی ارایه شده است. نوآوری این مقاله، امکان تبدیل شبکه ها به نواحی مجزا با استفاده از ترکیب تیوری گراف و شبکه عصبی مصنوعی برای یافتن نشت بدون استفاده از دبی سنج می باشد. روش پیشنهادی علاوه بر کاهش هزینه های لازم برای دبی سنجی، باعث افزایش سرعت در شناسایی محدوده های نشت می شود. علاوه بر این، نیازی نیست تعداد گره های نشت، قبل از شروع عملیات نشت یابی مشخص باشد. روش پیشنهادی برای شبکه ی توزیع آب شهر Balerma در اسپانیا با 443 گره و 454 لوله برای دو، سه و چهار نشت همزمان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مقاله حاضر نشان می دهد که نظریه ی پیشنهادی در روش ارایه شده، قادر به شناسایی نشت در هر ناحیه می باشد و با این روش می توان تعداد نواحی مجزای بهینه برای هر شبکه را تعیین کرد. در تمامی مثال ها، ناحیه ی نشت به درستی پیش بینی شد و حداکثر خطای تعیین مقدار نشت حدود 5/6 درصد بود.

    کلید واژگان: نشت, تئوری گراف, نواحی مجزای مجازی, شبکه توزیع آب, شبکه عصبی مصنوعی}
    MohammadReza Shekofteh *, Mohammadreza Jalili Ghazizadeh, Jafar Yazdi

    One of the advantages of designing water distribution networks (WDNs) as a district metered areas (DMAs) is to identify the leakage in each area by controlling the input and output flow, which of course requires the separating areas and installation of flowmeters between the interconnect pipes of areas. Considering that the most existing WDNs have been expanded traditionally and not as DMA, turning them into DMAs would require huge costs and might not be even practical in some networks. In this paper, a theoretical idea of virtual DMA is presented to identify the leakage in each areas. The innovation of this paper is the ability to transform networks into DMAs using a combination of the graph theory and artificial neural network to find leaks without using a flowmeter. The proposed method, in addition to reducing costs for the flowmeters, also increases the speed of detection of leakage areas. In addition, there is no need to specify the number of leakage nodes before the leak operation begins. The proposed method has been applied for the Balerma WDN in Spain with 443 nodes and 454 pipes for two, three and four simultaneous leaks. The results of this paper show that the proposed theory in this method is able to detect leakage in each area, and this method can determine the number of optimal virtual DMA for each network. In all examples, the leakage area was correctly predicted and the maximum leakage error was about 6.5%.

    Keywords: Leakage, Graph theory, Virtual District Metered Areas, Water Distribution Network, Artificial Neural Network}
  • مبین افتخاری*، محمد اکبری

    شبکه‎های توزیع آب به عنوان یکی از مهم‎ترین زیرساخت‎های طرح‎های تامین آب است که بخش مهمی از اعتبارات مالی کشور را به‎خود اختصاص داده است. از آن‎جا که طراحی بهینه دارای تاثیر به‎سزایی در کاهش هزینه چنین طرح‎های عظیمی است، طراحان همواره به‎دنبال یافتن روشی هستند که ضمن تامین قیود و معیارهای فنی طرح، کمترین هزینه را داشته باشد. یکی از روش‎های بهینه‎سازی، روش الگوریتم‎ژنتیک است که از پرکاربردترین روش های بهینه‎سازی است. مسیله‎ای که مورد توجه این تحقیق است ارزیابی روش‎های فرا ابتکاری مورد استفاده در طراحی شبکه توزیع آب شهری است تا جایگاه الگوریتم ژنتیک به‎عنوان یک روش بهینه‎سازی در این خصوص مشخص شود. با توجه به هزینه‎های سنگین مترتب بر پروژه‎های شبکه توزیع آب، ارزیابی هزینه‎ای مدل‎ها مسیله‎ای مهم و مورد نیاز است. در این تحقیق بخشی از شبکه توزیع آب شهر مشهد با استفاده از روش الگوریتم‎ژنتیک، بهینه‎سازی شد. بدین منظور ابتدا مدل‎سازی توسط نرم افزار WaterGEMS انجام گرفت و هزینه کل براساس فهرست بها محاسبه شد، سپس با توجه به تابع هدف و معیار هزینه و با رعایت قیود سرعت و فشار مجاز شبکه، بهینه‎ سازی انجام شد و هزینه نهایی به‎دست آمد. نتایج حاصل از روش ارایه شده نشان داد هزینه سرمایه‎گذاری پس از استفاده از رویکرد پیشنهادی بهینه‎سازی در حدود 14 درصد نسبت به طرح اولیه کاهش خواهد یافت. هم‎چنین مقایسه هزینه روش پیشنهادی در مقایسه با سایر الگوریتم های فرا ابتکاری وضعیت مطلوب تری را ارایه کرد.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, بهینه‎سازی, شبکه توزیع آب, WaterGEMS}
    Mobin Eftekhari *, Mohammad Akbari

    Water distribution networks are amongst the most important infrastructures of water supply projects, which attracts notable financial credits from the governments. As optimal design can significantly reduce the costs of such large projects, designers always try to minimize the costs while applying all the constraints and technical specifications of the project. Genetic algorithm is one of the most popular approaches for optimizations in the design projects. This research aims at evaluating the meta-heuristic methods used in designing the urban water distribution networks and to assess the genetic algorithm as an optimization mean for such methods. Given the heavy costs associated with water distribution network projects, it is very important how a model perform the cost evaluation. For the current study, the modeling was first performed by WaterGEMS software and the total cost was calculated based on the price list. Then, according to the objective function and cost criterion and with respect to constraints of speed and pressure in the network, optimization was performed and the final cost was obtained. The results of the proposed method showed that by optimization, the investment cost would decrease by about 14% compared to the original plan. Comparison was also made to other meta-heuristic algorithms which confirmed better performance of the proposed algorithm with regards to costs.

    Keywords: Genetic Algorithm, optimization, Water Distribution Network, WaterGEMS}
  • ایمان مصلحی، محمدرضا جلیلی قاضی زاده*، احسان یوسفی خوش قلب

    مدیریت فشار یکی از موثرترین روش های مدیریت نشت در شبکه های توزیع آب است که علاوه بر کاهش نشت، مزایای بسیاری برای شرکت های آب و فاضلاب دارد. هدف از این پژوهش تحلیل اقتصادی مدیریت فشار از طریق تحلیل جامع سود- هزینه با در نظر گرفتن جوانب مختلف اجرای مدیریت فشار در شبکه های توزیع آب است. به این منظور یک مدل ریاضی برای ارزیابی سود حاصل از اجرای مدیریت فشار بر کاهش نشت، شکستگی ها، نشت یابی فعال، مصرف آب، مصرف انرژی، خسارات وارده به ساختمان ها و افزایش رضایت مشتریان و همچنین هزینه های ناشی از خرید، نصب، بهره برداری و نگهداری و کاهش درآمد حاصل از کاهش مصرف آب، توسعه داده شد. با استفاده از مدل توسعه داده شده، سود خالص و نسبت سود به هزینه برای هر طرح مدیریت فشار قابل محاسبه است. به عنوان مطالعه موردی، سامانه مدیریت فشار پیشرفته از طریق نصب شیرهای کاهنده فشار مبتنی بر زمان و جریان در یک ناحیه ایزوله واقع در شهر مشهد اجرا شد و سود خالص و نسبت سود به هزینه حاصل از اجرای آن توسط مدل ریاضی توسعه داده شده در این مقاله، تخمین زده شد. نتایج نشان داد که سود خالص حاصل از اجرای سامانه مبتنی بر جریان از سامانه مبتنی بر زمان بیشتر است و نسبت سود به هزینه برای سامانه های مدیریت فشار مبتنی بر جریان و زمان به ترتیب 3/7 و 3/2 به دست آمد. مدل ریاضی توسعه داده شده در این مطالعه به مدیران و متخصصان صنعت آب برای درک جامعی از مزایا و توجیه اقتصادی اجرای طرح های مدیریت فشار کمک خواهد کرد.

    کلید واژگان: مدیریت فشار, تحلیل اقتصادی, تحلیل مالی, مدیریت نشت, شبکه توزیع آب}
    Iman Moslehi, MohammadReza Jalili Ghazizadeh *, Ehsan Yousefi Khoshghalb

    Pressure management (PM) is one of the most effective methods of leakage management in water distribution networks (WDNs). In addition to reducing leakage, it provides many benefits for water utilities. The purpose of this paper is an economic analysis of the PM through a comprehensive cost-benefit analysis, taking into account the various aspects of the implementation of PM in WDNs. For this purpose, a mathematical model was developed for evaluating the benefits arising from implementing PM on the reduction of leakage, pipe breaks, active leakage control, water consumption, energy consumption, building damages and the increase of customer satisfaction and the costs of purchase, installation, operation and maintenance, and revenue reduction due to the reduction of water consumption. Using the developed model, the net benefit and benefit/cost ratio can be calculated for each PM scheme. As a case study, the advanced PM system was implemented through the installation of time modulated (TM) and flow modulated (FM) pressure reducing valves (PRVs) in a district metered area (DMA) located in Mashhad city. The net benefit and benefit/cost ration was then estimated by the developed mathematical model. The results showed that the net benefit of PM system through FM is greater than TM and the benefit/cost ratio was obtained 3.7 and 3.2 respectively. The developed mathematical model will assist water managers and practitioners in comprehensive understanding of the benefits and economic justification for implementing PM schemes.

    Keywords: Pressure Management, Economic Analysis, Financial Analysis, Leakage Management, Water Distribution Network}
  • محمدرضا شکفته، محمد رضا جلیلی قاضی زاده*
    برای بهره برداری بهتر از شبکه های توزیع آب توصیه می شود که شبکه های موجود به نواحی مجزا تبدیل شود. به دلیل پیچیدگی شبکه های قدیمی، تبدیل این شبکه ها به نواحی مجزا، پرهزینه و حساس است. در پژوهش حاضر مدلی ارائه شد که با استفاده از تئوری گراف و نرم افزار شبیه سازی هیدرولیکی EPANET، تبدیل شبکه های قدیمی به نواحی مجزا را به صورت بهینه انجام می دهد، به صورتی که ضمن رعایت حداقل فشار مورد نیاز گره ها، تعداد لوله های رابط بین نواحی مجزای پیشنهادی حداقل باشد. حداقل بودن تعداد لوله های رابط، باعث حداقل شدن هزینه برای دبی سنج های مورد نیاز می شود. مدل ارائه شده برای تعیین نواحی مجزا برای شبکه توزیع آب پولاکیس با 50 لوله و 30 گره در حالت های مختلف هیدرولیکی و همچنین برای شبکه واقعی آب شهر بوشهر با حدود 3740 گره و 3980 لوله به کار گرفته شد. نتایج خروجی نشان داد که مدل ارائه شده، توانایی طراحی شبکه های آب موجود به نواحی مجزا را با رعایت قیدهای هیدرولیکی به صورت بهینه دارد.
    کلید واژگان: نواحی مجزا, تئوری گراف, مدیریت نشت, شبکه توزیع آب}
    Mohammad Reza Shekofteh, Mohammad Reza Jalili Ghazizadeh *
    For better utilization of water distribution networks (WDNs), it is recommended that the existing networks be converted into Distinct Metered Areas (DMAs). Due to the complexity of the old networks, the conversion of these networks into DMA is a costly and sensitive issue. In this paper, a model has been developed to optimize implementation of the old networks into DMA by using the graph theory and water distribution system modeling software (EPANET), while the minimum required standard pressure is met and the number of linked pipes between the proposed areas is minimum. The minimum number of linked pipes will minimize the cost of the needed flowmeters. The developed model has been successfully applied for Poulakis WDN with 30 nodes and 50 pipes in different statuses and for the actual Bushehr WDN with about 3740 nodes and 3980 pipes. The output result shows that the developed model, in a satisfactory way, converts water distribution networks into DMAs with respect to the hydraulic constrainsts.
    Keywords: District Metered Area (DMA), Graph theory, Leakage Management, Water Distribution Network (WDN)}
  • یونس مظاهری زاده، علیرضا فریدحسینی*، کامران داوری
    شبکه های توزیع آب یکی از مهم ترین و حساس ترین زیرساخت های شهری می باشند که اخیرا با توجه به رشد جمعیت و افزایش نیاز مصرف کنندگان، با چالش هایی از قبیل کاهش فشار و شکست لوله ها روبرو هستند که همگی به علت طراحی های نامناسب و مبتنی بر اهداف اقتصادی است. برای رفع این مشکلات در هنگام طراحی یک سامانه توزیع آب شهری همواره باید اطمینان پذیری شبکه نیز در نظر گرفته شود. در این پژوهش به منظور بهینه سازی شبکه های توزیع آب، دو هدف اصلی کمینه سازی هزینه و بیشینه سازی اطمینان پذیری شبکه در نظر گرفته شد. برای محاسبه اطمینان پذیری شبکه از شاخص تاب آوری تودینی و برای شبیه سازی هیدرولیکی آن از مدل EPANET 2.0 استفاده شد. سپس با استفاده از نسخه دوم الگوریتم تکاملی مبتنی بر قوت پارتو (SPEA2) و ایجاد ارتباط پویا با مدل هیدرولیکی EPANET 2.0 در محیط نرم افزار MATLAB، بهینه سازی چند هدفه چهار شبکه توزیع آب شامل شبکه های دوحلقه ای، کادو، هانوی و پهنه D شهر مشهد انجام گرفت. بهینه سازی توامان دو هدف اصلی شامل کمینه سازی هزینه و بیشینه سازی شاخص تاب آوری تودینی منجر به تولید پاسخ های بهینه در قالب جبهه پارتو شد. یک پاسخ بهینه تحت عنوان نقطه C با استفاده از روش چانه زنی Young از جبهه پارتوی نهایی تولید شده در هریک از شبکه ها معرفی شد. پاسخ منتخب C در شبکه های دوحلقه ای، هانوی و کادو به ترتیب 91/22، 13/17 و 41/7 درصد فشار متوسط شبکه را نسبت به کمترین هزینه آن در این پژوهش (نقطه A)، افزایش داد. همچنین پاسخ منتخب C در شبکه پهنه D شهر مشهد با افزایش 23/4 درصدی فشار متوسط شبکه نسبت به طراحی اولیه شرکت مشاور (نقطه D) نشان داد گزینه طراحی شده توسط شرکت مشاور به عنوان پاسخی مغلوب در زیر جبهه پارتوی نهایی این پژوهش قرار می گیرد. در این پژوهش شاخص تاب آوری تودینی با تکیه بر افزایش فشار گرهی توانایی خود را در جهت بالا بردن اطمینان پذیری شبکه نشان داد که این امر موجب می شود شبکه در شرایط بحرانی و یا شکست لوله ها، با ضریب اطمینان بالایی قادر به تامین فشار و دبی مناسب در سایر نقاط باشد. همچنین عملکرد رضایت بخش الگوریتم چند هدفه SPEA2 در ارائه جبهه پارتوی بهینه برای مسائل مورد نظر نشان داد که از الگوی طراحی توسعه داده شده در این پژوهش می توان به منظور ارائه یک مجموعه جواب بهینه به کارفرما، برای انتخاب نقاطی که در آن ها هر دو عامل هزینه و اطمینان پذیری توامان در شرایط مطلوبی هستند، استفاده نمود.
    کلید واژگان: اطمینان پذیری شبکه, جبهه پارتو, شبکه توزیع آب, بهینه سازی چند هدفه}
    Younes Mazaherizadeh, Alireza Faridhosseini *, Kamran Davari
    Water distribution network one of the most important and most sensitive urban infrastructures which can be recently with regard to population growth and consumers '' needs to increase with challenges such as reducing the pressure and discharge that are all due to unsuitable design and based on economic goals. In order to overcome these problems when designing an urban water distribution system should always be considered reliability of the network. In this research, to optimize the water distribution networks, two main objectives of cost minimization and maximization of network reliability were considered. To calculate network reliability, the Tondini''s Resilience Index and its hydraulic simulation EPANET 2.0 model were used. Then using the second edition of the evolutionary algorithm based on the strength of the Pareto (SPEA2) and creating a dynamic connection with the EPANET 2.0 hydraulic model in the MATLAB software environment, optimizing the multi-objective of the four water distribution networks including Two-Loop, Kadu, Hanoi networks and D zone of Mashhad. Simultaneous optimization of two main objectives including cost minimization and maximization of the Tondini''s Resilience Index led to the production of optimal solutions in the form of the Pareto front. An optimal solution, called Point C, was introduced using Young''s bargaining method from the final Pareto front of in each of the networks. Selected C solution in two-loop,Hanoi and Kadu networks increased 22.91, 17.13 and 7.41 precent, of the network average pressure compared to its lowest cost in this study (point A). Also, the selected C solution in D-zone network of Mashhad, with an increase of 4.23 precent of the network average pressure compared to the initial design of the consulting company (point D), illustrate that the solution designed by the consulting company would be a dominated solution under the final Pareto front of this study. In this research, the Tondini''s Resilience Index illustrate that, based on increasing nodal pressure, it has the ability to increase the reliability of the network, which This causes the network to be in critical condition or failure of the pipes, with high reliability, providing adequate pressure and discharge in other nodes. Also, the satisfactory performance of the SPEA2 multi-objective algorithm in providing the optimal Pareto front for the issues indicated showed that the design pattern developed in this study could be to provide an optimal set of solutions to the employer to select the points in which each two factors of cost and reliability are combined in a favorable situation.
    Keywords: Reliability of the Network, Pareto front, Water Distribution Systems, Multi-Objective Optimization}
  • مجید نوری محمدیه، بیژن قهرمان*، کامران داوری
    تخمین نیاز آبی یکی از عوامل اساسی ایجاد خطا حین تهیه مدل های شبیه سازی هیدرولیکی شبکه آب است. روش های مختلفی برای این منظور وجود دارد که هر کدام محدودیت ها و مزایایی دارند. اگر اطلاعات GIS مصرف مشترکان موجود نباشد، می توان از روش های معمول مانند تیسن یا روش توزیع نیاز آبی بر اساس طول لوله در تخمین نیاز آبی شبکه استفاده کرد و اگر این اطلاعات ناقص باشد، می توان از روش های ترکیبی بهره برد. در این پژوهش روش ترکیبی SAWDDC برای تخصیص مکانی نیاز آبی شبکه با استفاده از اطلاعات اکسلی مصرف مشترکان پیشنهاد شد که در آن، مصارف بر اساس آدرس، گروه بندی شده و مصارف هر گروه به نزدیک ترین لوله اختصاص یافت. نتایج شبیه سازی مدل WaterGEMS با استفاده از این روش و روش های تیسن و LDM پس از واسنجی، با مقدار اندازه گیری شده در شبکه توزیع آب پهنه I1 شهر مشهد مقایسه شد. مقدار RMSE بین مقدار اندازه گیری شده و شبیه سازی شده فشار در روش های تیسن، SAWDDC و LDM به ترتیب 3/2، 9/0 و 4/1 تعیین شد که نشان می دهد در صورت وجود اطلاعات ناقص مصرف مشترکان و زمان کافی برای استفاده از آنها، روش SAWDDC دقت شبیه سازی را افزایش می دهد و اگر این اطلاعات موجود نباشد، روش LDM از روش تیسن دقیق تر است.
    کلید واژگان: تخصیص نیاز آبی, شبکه توزیع آب, مدل شبیه سازی هیدرولیکی}
    Majid Nouri Mohammadieh, Bijan Ghahreman *, Kamran Davary
    The process of spatially allocate the water demand is a potential source of errors that should be considered when building the hydraulic simulation model. There are several methods for this purpose and each has limitations and advantages. In the case of existing accurate recording of coordinates for water meters in GIS, there are several base demand automated allocation strategies for modeling the spatial distribution of water consumption in water networks. Where the spatial data for water meters are not available, conventional methods such as Thiessen and LDM (Length Dependent Method) can be used. And if this data is incomplete mixed practices can be used. This study proposed a mixed method named SAWDSL (Spatial Allocation of the Water Demand based on Data of Consumers) that divides the total consumption in subgroups related with corresponding water meters’ recorded. This method assigning the demand of each subgroup into the nearest pipe. The simulation results of WaterGEMS software using SAWDSL, Thiessen and LDM methods, after calibration, were compared to field measurements in zone I1 of Mashhad city. RMSE between observed and simulated pressure with the SAWDSL, Thiessen and LDM methods were determined to be 0.9, 2.3 and 1.4 respectively. That shows if the incomplete data of water meters would have existed and have enough time to use them, SAWDSL method is more accurate than others. Otherwise LDM method is more accurate than Thiessen method.
    Keywords: Water Demand Allocation, Water Pipe Networks, Hydraulic Simulation Model}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال