بررسی معایب شبکه های آبرسانی شهری (بعنوان نمونه شبکه ی آب لنگرود) و بهینه سازی و طراحی ...
۵-۹- توزیع فرکانس هد در گره های شبکه ۸۴
۵-۱۰- توزیع فرکانس مصرف در گره های شبکه ۸۵
۵-۱۱- نمودار توزیع فرکانسی ضریب اصطکاک در لوله های شبکه ۸۶
۵-۱۲- نمودار توزیع فرکانسی سرعت در لوله های شبکه ۸۷
۵-۱۳- دیاگرام تراز ارتفاعی در گره ها ۸۷
|
۵-۱۴- دیاگرام مصارف در گره ها ۸۸
۵-۱۵- دیاگرام فشار در گره ها ۸۸
۵-۱۶- دیاگرام تناظر مقدار قطرها به لوله ها ۸۹
۵-۱۷- دیاگرام تناظر طول با لوله ها ۸۹
۵-۱۸- دیاگرام سرعت در لوله ها ۹۰
۵- ۱۹- دیاگرام ضریب اصطکاک در لوله ها ۹۰
۵-۲۰ – دیاگرام جریان در لوله ها ۹۱
۵- ۲۱- کانتور وضعیت فشاری شبکه ۹۲
۵-۲۲- کانتور وضعیت مصرف در شبکه ۹۳
۵-۲۳ – کانتور وضعیت هد در شبکه ۹۳
۵-۲۴- کانتور تراز ارتفاعی در شبکه ۹۴
۶-۱- نمودارهای همگرایی برای الگوریتم در گام بهینه سازی ۱۰۰
۶-۲- نمودار مقایسه ی هد در گره ها پیش و پس از بهینه سازی ۱۰۲
۶-۳- نمودار مقایسه ی فشار در گره ها پیش و پس از بهینه سازی ۱۰۲
۶-۴- نمودار مقایسه ای سرعت در لوله ها پیش و پس از بهینه سازی ۱۰۳
۶-۵- نمودار مقایسه ای تلفات واحد طول در لوله ها پیش و پس از بهینه سازی ۱۰۴
۶-۶- نمودار مقایسه ای جریان در لوله ها پیش و پس از بهینه سازی ۱۰۵
۶-۷- کانتور فشار در جغرافیای شبکه ی آبرسانی لنگرود ۱۰۶
۶-۸- کانتور تغییرات هد در جغرافیای شبکه آبرسانی لنگرود ۱۰۸
چکیده
بررسی معایب شبکه های آبرسانی شهری (بعنوان نمونه شبکه ی آب لنگرود) و بهینه سازی و طراحی شبکه ی بهینه برای یک منطقه ی خاص با بهره گرفتن از الگوریتم جفتیابی زنبورهای عسل HBMO
با توجه به بحران جهانی آب، امروزه رویکردی ویژه به طراحی و استفاده ی بهینه از شبکه های آبرسانی در سرتاسر کره خاکی پدید آمده است. این نگرش به ویژه در کشورهای در حال توسعه مانند ایران بسیار جدی تر می بایست دنبال شود. همانگونه که از نتایج ارائه شده در این پایان نامه برخواهد آمد ؛ شبکه ی آبرسانی لنگرود علاوه بر فرسودگی و غیرمهندسی ساز بودن آن عملکرد مناسبی برای توزیع آب بصورت صحیح برای ساکنان شهر ندارد. کمبود فشار و دبی، آشکارا در نقاط متعددی از شهر برای مردم ایجاد مشکل کرده است. در این پایان نامه روشی کاربردی جهت بهینه سازی شبکه ی آبرسانی شهر لنگرود با بهره گرفتن از یکی جدیدترین الگوریتمهای فراکاوشی به نام الگوریتم جفتیابی زنبورهای عسل ارائه گردیده است که علاوه بر بار آکادمیک کاربردی نیز می تواند باشد. ویژگی تمام شبکه های فرسوده اینست که با
کمبود اطلاعات مواجه اند لذا در این پایان نامه از تقریبهای نوینی برای تخمین آنها استفاده گردید. مهمترین این تقریبها یکی در تخمین دبی ها در گره های اصلی شبکه با روش منحنی های تیسن و به کمک نرم افزار جی آی اس به کار رفته است و دیگری در کالیبراسیون ضرایب زبری در لوله های شبکه ؛ که بطور مفصل یک بخش از پایان نامه را به خود اختصاص داده است. آنچه در این فرایند انجام گرفته است نهایتا جهت تعیین وضعیت فعلی شبکه بوده است. در فصل پایانی بعنوان اطلاعات ورودی برای بهینه سازی شبکه مورد استفاده قرار گرفته است. بهینه سازی مدل کلی شبکه با بهره گرفتن از الگوریتم فراکاوشی و تکاملی جفتیابی زنبورهای عسل انجام گرفته است.
کلیدواژه: بهینه سازی ، شبکه های آب شهری ؛ جفتیابی زنبورهای عسل ؛ کالیبراسیون دبی و ضرایب زبریAbstract
Developing an optimization process for a specific urban water distribution system (Langarud city’s water network) using Honey-Bee Mating Optimization
مطلب دیگر :
داوری های تجاری بین المللی : دانلود پروژه ، پایان نامه، سمینار، …
In the developing countries, many of the urban water networks are so old and they are not designed as well as modern cities, therefore, it is of high concerns to find the basic information of a water network specially the friction factors of the pipes. Even sometimes the flow rate in the main nodes of the network is not known. This problem should be solved before doing any other calculations on the network.
In this dissertation a new meta-heuristic approach based on the nature of honey bees mating have been used for the calibration of a real city in the north of Iran named Langarud. This city has nearly a population of 68000 people and about 43000 water users. Langarud’s area is about 900 square kilometers. The method is used to determine the Hazen-Williams roughness factor of the main pipes of the town and a correction factor for the nodal demands in the main nodes of the network. As the flow rate is not known in the main nodes , Theisen polygons method were used to approximation of the flow rates in the main nodes.
After calibrating the network, HBMO technique is used again so as to optimize the Langarud’s water network model which has been achieved from the calibration process. The optimization stage is held for increasing the pressure in nodes uniformly with changing the pipes diameters in a way that the cost of this changing becomes the least. This is a multi-objective optimization as the operational parameters of the network will be optimized simultaneously with the cost of changing network’s pipes.
After the optimization process, the network’s parameters are improved and as the HBMO algorithm was previously used to a benchmark problem named New York Tunnel and showed a great consistency in results with other best methods in the literature, the accuracy of the method is proved. This algorithm is linked by the Epanet software and has the ability to be used for other proposes of optimization like designing a new network optimally. In the end of the thesis, an analysis is held to the results of both calibration a
nd optimization stages.
Keywords: Pressure drop, Honey-Bee Ma
ting, Urban water network, Water distribution, Optimization.
فصل اول : کلیات
فصل اول : کلیات
- پیشگفتار
در قرن اخیر یکی از مهمترین مسائلی که ذهن بشر را درگیر ساخته است ؛ تمام شدن منابع طبیعی مورد نیاز اوست. یکی از مهمترین این منابع که به واقع زندگی بدون آن ناممکن است ؛ آب یا همان مایع حیات است. در این میان شکی نیست دستیابی به آب آشامیدنی سالم و پاکیزه حق هر انسانی است و این مورد حتی در مجمع عمومی سازمان ملل نیز بعنوان یکی از حقوق بنیادین بشر شناخته شده است. هم اینک کمبود فزاینده آب در بسیاری از کشورها به یک بحران تبدیل شده است. یک دهه قبل پیش بینی می شد که تا سال ۲۰۲۵ یک سوم کشورها با کمبود آب مواجه خواهند شد. با این حال هم اینک به آستانه این بحران نزدیک شده ایم. هم اینک دو میلیارد نفر از مردم جهان در کشورهایی زندگی می کنند که دارای بحران آب هستند و در صورتی که روندهای جاری تغییر پیدا نکند تا سال ۲۰۲۵ دو سوم مردم دنیا با این بحران روبه رو خواهند شد. بدتر اینکه همان طوری که در قرن گذشته بر سر تصاحب منابع نفتی جنگ روی می داد ممکن است در قرن حاضر جنگ هایی برای کنترل منابع آب رخ دهد. در قرن بیستم جمعیت جهان سه برابر شد ولی مصرف آب هفت برابر بیشتر شد. تا سال ۲۰۲۵ که دو میلیارد نفر دیگر به جمعیت جهان افزوده می شود، انسان ها به ۸۰ درصد افزایش در ذخایر آب نیاز خواهند داشت. هیچ کس نمی داند که این آب از کجا خواهد آمد!. زیرا ذخایر آب کره خاکی کاملا محدود است. خشکسالی از دیرباز یکی از دغدغه های انسان بوده است و امروز با گرمایش زمین در اثر آلودگی های زیست محیطی و گسترش بیابانها و مناطق خشک انسان به فکر فرو رفته است تا راهی جهت مقابله با بحران جهانی آب پیدا کند.
در طی سالهای میانی و پایانی قرن گذشته تلاش روزافزونی توسط دانشمندان جهان در عرصه های مرتبط با آب صورت گرفت تا منجر به راه حلهایی برای مهار بحران آب گردد. یکی از مهمترین این راه ها مصرف بهینه ی این ماده ی حیاتی است و نمود اصلی آن در طراحی شبکه های آبرسانی شهری یا نشت یابی و اصلاح آنهاست. بدون شک میزان آب زیادی در تاسیسات آبرسانی یک شهر در گذشته به هدر می رفت. نشت لوله های آب در اثر خوردگیهای ایجاد شده در جداره ی لوله ها ؛ عملکرد نادرست پمپها ؛ مشکلات فنی مخازن و بطور خلاصه دو عامل فرسودگی و طراحی غیرمهندسی تاسیسات یک شبکه ی آبرسانی شهری عمده ی مواردی هستند که می توانند علاوه بر به هدر رفتن این مایع ارزشمند ؛ موجباتی را فراهم آورد تا عملکرد یک شبکه دچار اختلال گردد. این اختلال ها بصورت فشار زیاد یا کم آب در مناطق مصرف خود را نشان می دهد. بعلاوه این موارد می توانند موجب توزیع ناهمگون آب در میان افراد یک جامعه ی شهری شود.
