بهینه‎ سازی چند‎هدفه بهره ‎برداری از شیرهای فشارشکن در حالات حدی مصرف آب (مطالعه موردی: شبکه توزیع آب شهری نجف‌آباد)

فشار و غلظت کلر باقیمانده از جمله پارامترهای مهم در شبکه‎های توزیع آب شهری است که باید کنترل و بررسی شوند. در این شبکه‎ها باید نیاز آبی مشترکین با فشار مناسب حتی‌الامکان به‌صورت کامل تامین شده و با بهبود پارامترهای کیفی از جمله غلظت کلر باقیمانده، بیشترین رضایت سرویس‎دهی حاصل شود. در این پژوهش، با انتخاب شبکه توزیع آب شهری نجف‌آباد به‌عنوان یک شبکه واقعی بزرگ مقیاس، مدل بهینه‎سازی هم‌زمان تعیین مقدار فشار و غلظت کلر باقیمانده گره‌ای متوسط و اعتمادپذیری ترکیبی شبکه تعریف شد و با استفاده از الگوریتم nsga-ⅱ مسئله بهینه‎سازی چندهدفه در دو حالت بیشترین و کمترین میزان برداشت آب از شبکه در دو فصل گرم و سرد سال حل شد. در این پژوهش، برای محاسبه پارامترهای شبکه از تحلیل مبتنی بر فشار استفاده شد. همچنین، سه تابع هدف تعریف‎شده توسط الگوریتم بهینه‎سازی چندهدفه nsga-ⅱ بهینه شدند. در نهایت، از میان جواب‎های سطح بهینه پارتو، جواب بهینه نهایی توسط روش تاپسیس انتخاب شد. در این شبکه 4 شیر فشارشکن در حال بهره‎برداری است که پس از تعیین مقدار فشار تنظیمی بهینه نهایی آنها، مقدار فشار متوسط شبکه برای روزهای گرم و سرد سال به ترتیب 2.9 و 13.5 درصد کاهش یافت. همچنین، مقدار غلظت کلر متوسط تغییر قابل‎توجهی نداشت، ولی با انجام بهینه‎سازی، از کاهش مجدد آن جلوگیری شد که به‌نوعی این هدف نیز بهینه شد. در نهایت، میزان اعتمادپذیری ترکیبی برای روزهای گرم و سرد سال نیز به ترتیب 1.7 و 1.3 درصد افزایش یافت.

multi-objective optimization of pressure-reducing valves operation in extreme water consumption scenarios (case study: najaf abad urban water distribution network)

pressure and residual chlorine concentration are among the key parameters in urban water distribution networks that require continuous monitoring and control. these networks must ensure that consumer water demands are met with adequate pressure while optimizing water quality parameters, such as residual chlorine concentration, to maximize service satisfaction. in this study, the najaf abad urban water distribution network was selected as a real large-scale case study. a simultaneous optimization model was developed to determine nodal average pressure, residual chlorine concentration, and network combined reliability. the multi-objective optimization problem was solved using the nsga-ii algorithm under two extreme water consumption scenarios-maximum and minimum water withdrawal during warm and cold seasons. a pressure-driven analysis approach was employed to calculate network parameters. additionally, three objective functions were optimized using the nsga-ii multi-objective optimization algorithm. the optimal solution was selected from the pareto front using the topsis method. the network under study includes four operational pressure-reducing valves; after determining their optimal set pressure values, the average network pressure was reduced by 2.9% during ward days and 13.5% during cold days. the average residual chlorine concentration did not undergo significant changes however, its further reduction was prevented through optimization, effectively achieving this objective as well. lastly, the combined reliability increased by 1.7% and 1.3% for warm and cold days, respectively.