ارزیابی هزینه‎ای مدل‎های فرا ابتکاری مورد استفاده در طراحی شبکه توزیع آب شهری

شبکه‎های توزیع آب به‌عنوان 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 روش‌های بهینه‎سازی است. مسئله‎ای 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 مسئله‎ای 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، بهینه‎سازی انجام شد و هزینه نهایی به‎دست آمد. نتایج حاصل از روش ارائه 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 ارائه کرد.

Cost Evaluation of Meta Heuristic Design Models for Urban Water Distribution Network

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 metaheuristic 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 metaheuristic algorithms which confirmed better performance of the proposed algorithm with regards to costs.