طراحی نواحی مجزای اندازه گیری با رویکرد کاهش هزینه و کاهش نشت در شبکه های توزیع آب

برای تخمین مقدار نشت در شبکه توزیع آب، انجمن بین المللی آب اندازه گیری مقدار جریان شبانه با استفاده از ایجاد نواحی مجزای اندازه گیری (DMA1) را توصیه می کند. از طرفی ایجاد این نواحی برای شبکه های موجود و قدیمی باید با در نظر گرفتن عواملی از قبیل به حداقل رساندن لوله های مرزی بین نواحی، کمترین هزینه ایجاد نواحی و همچنین بررسی تاثیر ایجاد نواحی برهیدرولیک شبکه و ازجمله اثرگذاری بر میزان نشت انتخاب گردد. به عبارت دیگر، طرح انتخابی به لحاظ هندسه، تعداد نواحی و همچنین شرایط مرزی بین نواحی باید به صورت بهینه محاسبه و انتخاب گردد. همچنین با توجه به تاثیر انتخاب الگوریتم دو هدفه بر نتایج بهینه سازی، برای اولین بار نتایج الگوریتم های دو هدفه در ایجاد نواحی منطقه سنجی مقایسه شده است. برای انتخاب بهترین الگوریتم بهینه سازی در بخش پارتیشن بندی فیزیکی از الگوریتم های NSGAII، MOGWO، SPEA2 و MOPSO استفاده شد و نتایج نشان داد که الگوریتم SPEA2 بهتر از سایر الگوریتم ها عمل می کند. سپس با بررسی نتایج ایجاد نواحی اندازه گیری مجزا با تغییر تعداد و هندسه نواحی در شبکه، وضعیت بهینه نواحی با توجه به دو هدف بهینه سازی و همچنین شاخص هایی مانند فشردگی و مقادیر فشار گرهی محاسبه شده و طرح پیشنهادی انتخاب شد.

روش پژوهش:

 در تحقیق حاضر یک روش جدید جهت ایجاد نواحی مجزای اندازه گیری در شبکه توزیع آب موجود با رویکردهای کاهش هزینه و کاهش نشت ارائه شده است. ایجاد نواحی با این دو رویکرد کمتر در تحقیقات گذشته مورد بررسی قرار گرفته است. این روش شامل مراحل خوشه بندی، ناحیه بندی فیزیکی و همچنین تجزیه وتحلیل نتایج است. روش ارائه شده بر روی شبکه توزیع آب زدجی در کشور چین بکار گرفته شد. همچنین با توجه به اثرگذاری انتخاب الگوریتم دو هدفه بر نتایج بهینه سازی برای اولین بار به مقایسه نتایج الگوریتم های دو هدفه در ایجاد نواحی مجزای اندازه گیری پرداخته شده است. جهت انتخاب بهترین الگوریتم بهینه سازی در بخش ناحیه بندی فیزیکی از الگوریتم های NSGAII2، MOGWO3، SPEA24، MOPSO5 استفاده شد که نتایج نشان داد الگوریتم SPEA2 نسبت به سایر الگوریتم ها عملکرد بهتری داشته است. سپس با بررسی نتایج ایجاد نواحی مجزای اندازه گیری با تغییر تعداد و هندسه نواحی در شبکه، حالت بهینه نواحی با توجه به دو هدف بهینه سازی و همچنین شاخص هایی نظیر پیمانگی و مقادیر فشار گره ای مورد محاسبه قرار گرفت و طرح پیشنهادی انتخاب گردید.

نتایج نشان داد که با انتخاب بهینه تعداد وهندسه نواحی با روش ارائه شده، میزان انحراف معیار فشار گرهی شبکه 8/14 درصد و میزان نشت گرهی شبکه 8/5 درصد نسبت به حالت بدون ایجاد نواحی مجزای اندازه گیری کاهش یافته است. درواقع ایجاد نواحی علاوه بر کنترل نشت در شبکه، موجب مدیریت فشار و کاهش نشت در شبکه گردیده است.

روش ارائه شده ضمن ایجاد نواحی مجزای اندازه گیری با کمترین هزینه، میزان نشت و انحراف معیار فشار گرهی در شبکه را نیز کاهش داده است که به ایجاد عدالت توزیع آب در شبکه کمک می کند. همچنین الگوریتم دو هدفه SPEA2 به عنوان الگوریتم برتر از بین چهار الگوریتم بررسی شده جهت ایجاد نواحی مجزای اندازه گیری پیشنهاد می گردد.