کاربرد الگوریتم ژنتیک بر مبنای آرشیو در مدیریت پیامد ورود بار آلودگی ناگهانی در شبکه های توزیع آب شهری

در این تحقیق برای نخستین بار بهینه سازی فعالیت های مدیریت پیامد در شبکه توزیع آب شهری با رویکرد کاهش زمان بهینه سازی و مبتنی بر ظرفیت آرشیو مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق از روش تلفیقی شبیه سازی-بهینه سازی برای مدیریت پیامد و از مدل شبیه سازی EPANET و الگوریتم بهینه سازی NSGA-II بر مبنای آرشیو استفاده شده است. دو تابع هدف به ترتیب به منظور حداقل کردن تعداد فعالیت های واکنشی (کاهش هزینه ها) و حداقل کردن جرم آلودگی مصرف شده توسعه داده شده است. تعداد 20 شیر قطع و وصل و 31 شیر آتش نشانی به ترتیب برای ایزوله کردن شبکه و تخلیه آلودگی در نظر گرفته شده است. بدون انجام برنامه مدیریت پیامد، در صورت بروز آلودگی در شبکه مقدار کل جرم آلودگی مصرف شده 81/3 کیلوگرم خواهد بود. با استفاده از 15 فعالیت واکنشی جرم آلودگی مصرف شده به 60/6 کیلوگرم رسیده است. برای استخراج فعالیت های بهینه بین این اهداف با NSGA-II رایج و حداکثر 15 فعالیت در حدود 73 دقیقه زمان نیاز است. به منظور کاهش این زمان و فراهم آوردن امکان انجام مدیریت پیامد در زمان واقعی از الگوریتم NSGA-II بر مبنای آرشیو نیز استفاده شده است. با استفاده از ظرفیت آرشیو، امکان عدم اجرای مدل شبیه سازی برای کروموزوم های مشابه فراهم می گردد. رویکرد پیشنهادی برای ظرفیت آرشیو با تعداد صفر، 100، 200، 500، 1000، 2000، 3000، 4000 و 5000 نشان می دهد که به طور کلی با افزایش جمعیت آرشیو از صفر به 5000، زمان استخراج منحنی تعامل بین اهداف از 73 به 35 دقیقه کاهش می یابد که حاکی از کاهش بیش از 50 درصدی است. نتایج نشان می دهد که در صورت انتخاب مقدار کوچکی برای ظرفیت آرشیو، به عنوان مثال، تعداد 50 یا 100، زمان مورد نیاز برای استخراج فعالیت های بهینه اندکی نسبت به حالت مبنا افزایش می یابد. دلیل این موضوع آن است که در صورت انتخاب مقدار کوچکی برای ظرفیت آرشیو، بخشی از زمان اجرای مدل شبیه سازی- بهینه سازی صرف پیدا کردن کروموزوم های مشابه خواهد شد و با توجه به ظرفیت کم آرشیو، افزایش زمان مورد نیاز برای استخراج کروموزوم های مشابه بیشتر از تاثیر کاهش زمان استفاده از ظرفیت آرشیو است. بر این اساس، با استفاده از ظرفیت آرشیو، امکان کاهش زمان بهینه سازی و مدیریت پیامد در شبکه در زمان واقعی فراهم می گردد.