مدیریت هوشمند فشار در شبکه‌های آبرسانی برای کاهش نوسانات زمانی و مکانی فشار

شبکه‌های آبرسانی از جمله زیرساخت‌های حیاتی است که بهره‌برداری از آن‌ها همواره با چالش‌های متعددی همراه می‌باشد. در این شبکه‌ها، رخداد مشکلاتی مانند شکستگی لوله‌ها، بروز نشت و توزیع غیریکنواخت فشار جزء معضلات محتمل تلقی می‌گردد. در مطالعه حاضر، ارائه برنامه‌ای مبتنی بر زمان جهت بهره‌برداری بهینه از تجهیزات کنترل فشار در شبکه آبرسانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، دو سناریو بهره‌برداری تعریف شده که در سناریو اول، استفاده از شیرهای فشارشکن به صورت مجزا (سناریو مجزا) و در سناریو دوم نیز بهره‌برداری همزمان از شیرهای فشارشکن و پمپ دور متغیر (سناریو ترکیبی) مورد مطالعه قرار گرفته است. برنامه بهره‌برداری بهینه با هدف دستیابی به مزایای مدیریت فشار بر پایه تامین کمینه نوسانات زمانی و مکانی فشار گره‌ای و با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان ابزار بهینه‌سازی تدوین شده است. در مرحله پایانی نیز، روش پیشنهادی مبتنی بر سناریوهای دوگانه، در بستر یک شبکه تئوریک و همچنین یک شبکه واقعی مورد صحت‌سنجی قرار گرفت و سناریو بهینه مدیریت فشار بر اساس محاسبه شاخص‌های ارزیابی هیدرولیک شبکه تعیین شد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که کارایی همزمان شیرهای فشارشکن با پمپ دور متغیر (سناریو ترکیبی) در قیاس با سناریو مجزا، از اثربخشی بیشتری در زمینه کاهش نوسانات فشار گره‌ای و همچنین افزایش درصد پوشش گره‌های با فشار مطلوب همراه است.

smart pressure management to reduce the spatial and temporal pressure variations in water distribution networks

water distribution networks are one of the most critical infrastructures in urban systems, the use of which has always been associated with many challenges. these networks are encountered frequent problems such as pipe breaks, water leakages, and non-uniform nodal pressure distribution. in this study, a time-based scheduling approach is presented for the use of pressure control equipment in water networks. two operational scenarios consisting of the simultaneous use of individual pressure-reducing valves in the first scenario (individual scenario) and the hybrid use of pressure-reducing valves with a variable speed pump in the second scenario (hybrid scenario) are investigated. in this case, operational programs are developed to control nodal pressures in the network for providing minimum temporal and spatial pressure variations, using a genetic algorithm as an optimization tool. the proposed strategies based on dual scenarios were validated for both theoretical and real networks. the optimal scenario was determined by calculating the hydraulic evaluation indicators of each scenario. the results show that the simultaneous use of pressure-reducing valves and variable speed pumps (hybrid scenario) was more effective in pressure management, in comparison with the individual scenario.