کنترل بهینه فشار با هدف حداقل ‌سازی نشت در شبکه‌های توزیع ‌آب

نشت در شبکه‌های توزیع آب، موجب اتلاف منابع و سرمایه صرف شده در تولید، انتقال، تصفیه و توزیع آب می‌شود. از این رو تلاش برای کاهش نشت در شبکه‌های توزیع آب از اهمیت بالایی برخوردار است. مدیریت بهینه فشار، با استفاده از نصب شیرهای فشارشکن و تنظیمات بهینه این شیرها در مسیر جریان یکی از روش‌های کاهش نشت می‌باشد. در این پژوهش مسئله مدیریت بهینه فشار در شبکه‌های توزیع آب با هدف حداقل کردن نشت مورد توجه می‌باشد. بدین منظور مسئله جانمایی بهینه و تنظیمات بهینه شیرهای فشارشکن با رعایت حداقل فشار مجاز در گره‌ها به‌عنوان قید اصلی مسئله مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش برای حل این مسئله از مدل بهینه‌سازی شبیه‌سازی مبتنی بر یکی از انواع الگوریتم‌های فراکاوشی تحت عنوان الگوریتم فرهنگی (ca)1 استفاده شد. در این مدل الگوریتم بهینه‌سازی ca در محیط matlab با شبیه‌ساز هیدرولیکی مدل epanet تلفیق شد. نتایج نشان داد که با به کاربردن روش ارائه شده برای جانمایی و تنظیم بهینه شیرهای فشارشکن، ضمن رعایت قیود مسئله، میزان نشت متوسط شبکه در سه شرایط تقاضای آبی حداکثر، متوسط و حداقل به میزان 10 درصد کاهش یافت.

Optimal Pressure Control for Leakage Minimization in Water Distribution Networks

Water leakage in the water distribution networks results in losses of supply, pressure, and capital investment. Therefore, efforts to reduce the leakage in the water distribution networks have great importance. A common way to reduce pressure is the installation of flow or pressure reducing valves (PRV) and the optimal regulation of these valves in water networks. This study aims at investigating the optimum management of pressure in order to minimize the leakage in water distribution networks. For this purpose, the optimal placement and setting for pressure relief valves, with minimum allowable pressure in the nodes, is considered as the main constraint of the problem. In the present research, to solve these problems, an optimization model—a simulation based on an emerging algorithm called Cultural Algorithm (CA)—was used. In this model, the CA optimization in MATLAB environment was integrated with the hydraulic simulation of the EPANET model. The results revealed that, considering all the limitations of the problem, employing this method to determine the position of the pressure reducing valves and regulating them lowered the mean leakage rate of the network by 10% in three periods of maximum, average, and minimum water demand.