پایان نامه بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری

پایان نامه بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری
پایان نامه کارشناسی ارشد
–

تعداد صفحه :133
چکیده
بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب
با رویداشت به اطمینان پذیری

به کوشش
زینب امیری

با توجه به کمبود آبهای شیرین و در دسترس جهت شرب، تامین و توزیع آب در شبکه های آبرسانی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. شبکه‌های آب شهری را می توان با توجه به مسائل هیدرولیکی، هزینه و اطمینان‌پذیری به‌صورت چند متغیره بهینه یابی کرد. در این پایان نامه شبکه آبرسانی شهرک بزین، واقع در غرب شهر شیراز با 1907 مشترک، به عنوان مورد مطالعاتی انتخاب و بکمک نرم افزار WaterGEMS شبیه سازی گردید. فشار و میزان آب ورودی به شهرک از طریق فلومتر الکترومغناطیسی نصب شده در ورودی اندازه‌گیری شد. بر این اساس آب ورودی به این شهرک در سال 1391 به میزان 534،573 مترمکعب با متوسط سرانه مصرف 187 لیتر در روز و فشار متوسط ورودی 60 متر آب بوده است. بهینه یابی شبکه فوق در سه مرحله انجام گرفت. در ابتدا، پارامترهای هیدرولیکی (فشار گره ها و سرعت آب در لوله ها) و اطمینان پذیری شبکه با تغییر قطر لوله ها بهینه گردیدند. در مرحله بعد جانمایی‌های مختلفی از شبکه مورد مطالعه قرار گرفت و دو جانمایی بعنوان بهینه تعیین گردیدند. اطمینان پذیری این دو جانمایی برابر با 97.95 و 98.08 درصد و مقدار تابع هدف بهینه در آنها برابر با 117 و 113 میلیون واحد بود. همانطور که انتظار می‌رفت، این جانمایی‌ها دارای بیشترین تعداد حلقه‌ها بودند. پس از آن به بررسی تاثیر پارامتر اطمینان‌‌پذیری شبکه بر تابع هدف پرداخته شد. با تغییر اطمینان‌پذیری‌ از 75 تا 99.99 درصد مشخص شد که بیشترین میزان تابع هدف برای بدست آوردن اطمینان‌پذیری 99.99 درصد و به میزان 161 میلیون واحد می‌باشد. بطور کلی افزایش اطمینان پذیری، به صرف هزینه بیشتر و افزایش مقدار تابع هدف منجر گردید. در انتها باتوجه به بالا بودن میزان فشار در گره‌ها و بمنظور فراهم کردن شرایط هیدرولیکی قابل قبول در مدل شبکه، شیر فشارشکن در ورودی شبکه نصب گردید که هد فشار ورودی را به 20 مترآب کاهش داد. با اینکار، متوسط فشار شبکه به اندازه 70 درصد کاهش یافت به گونه ای که 97 درصد فشار گره‌ها در محدوده فشار مجاز قرار گرفتند. همچنین متوسط سرعت آب در شبکه 5 درصد افزایش یافت.

کلمات کلیدی: شبکه توزیع آب، بهینه‌یابی چند متغیره،اطمینان‌پذیری، جانمایی، بزین

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه 2
1-1- مقدمه 2
1-2- ضرورت انجام تحقیق 3
1-3- اهداف پایان نامه 4
1-4- ساختار پایان نامه 5

فصل دوم: مروری بر کارهای پیشینیان
2-1- مقدمه 7
2-2- محاسبات شبکه های توزیع آب 8
2-2-1- محدودیت های طراحی شبکه آب 8
2-2-2-روابط حاکم بر جریان های هیدرولیکی 8
2-3- بهینه یابی 10
2-3-1-مفاهیم بهینه یابی 10
2-3-2- روش‌های بهینه یابی 11
2-3-2-1- روشهای تحلیلی 11
2-3-2-2- روش‌های بهینه‌سازی تکاملی 12
2-3-2-2-1- الگوریتم ژنتیک 12
2-3-2-2-2-آنیلینگ شبیه‌سازی شده 14
2-3-2-2-3-جستجوی ممنوع 15
2-3-2-2-4-سیستم کلونی مورچگان 16
2-3-2-بهینه‌یابی شبکه های آبرسانی 17
2-3-3-بهینه سازی چند متغیره طراحی شبکه‌های توزیع آب و اطمینان پذیری: 21

فصل سوم: مواد و روش ها
3-1- معرفی شهرک بزین 28
3-1-1- معرفی منطقه مورد مطالعه 28
3-1-2- وضعیت آبرسانی 29
3-2- فلومتر الکترومغناطیسی ABB 31
عنوان صفحه
3-3- نرم افزارهای استفاده شده در این پایان نامه 32
3-3-1- نرم افزار مدل سازی شبکه آبرسانی WaterGEMS 32
3-3-2- نرم افزار GIS 35
3-3-2-1- تعریف GIS 35
3-3-2-2- مختصری از تاریخچه 36
3-3-2-3- ویژگی های GIS 36
3-3-2-4- معرفی نرم افزار ArcGIS 37
3-3-3- نرم افزار متلب 38
3-3-3-1- توضیحات نرم افزار 38
3-3-3-1- ساختار نرم افزار متلب 39
3-4-تست مدل (صحت سنجی و کالیبراسیون مدل) 40
3-5- انتخاب روش بهینه یابی 41
3-5-1-بهینه‌یابی چند متغیره طراحی شبکه‌های توزیع آب و اطمینان پذیری: 43
3-5-2- محاسبه تابع هدف 45

فصل چهارم: نتایج و بحث پیرامون آن
4-1- نتایج مطالعات در وضعیت موجود 54
4-1-1- بررسی و تحلیل دبی ورودی به شهرک بزین در سال های 1388 تا 1391 55
4-1-1-1- نمودار دبی ورودی در سال 1388 56
4-1-1-2- نمودار دبی ورودی در سال 1389 57
4-1-1-3- نمودار دبی ورودی در سال 1390 57
4-1-1-4- نمودار دبی ورودی در سال 1391 58
4-1-2- میزان تغییرات دبی، جمعیت و سرانه مصرف 59
4-1-3- دبی ورودی شهرک بزین در فصل مختلف سال 60
4-1-4- دبی ورودی شهرک بزین بصورت روزانه 63
4-1-5- فشار ورودی شهرک بزین بصورت سالانه 66
4-2- آماده‌سازی مدل کامپیوتری 69
4-2-1- جمع‌آوری داده‌های ورودی 69
4-2-2- کلیات 69
4-2-3- نیازهای آبی 74
4-2-4- آرایش شبکه 74
عنوان صفحه
4-2-5- اجرای برنامه 79
4-3- کالیبراسیون 79
4-3-1- بررسی وضعیت موجود با استفاده از اندازه گیری پارامترها و مقایسه با نرم افزار 79
4-4. بهینه‌یابی شبکه 83
4-4-1- تاثیر تغییر قطر بر اطمینان پذیری و تابع هدف 84
4-4-2- جانمایی‌های مختلف شبکه و مقایسه آنها 91
4-4-2-1- معرفی سناریوهای مختلف شبکه 92
4-4-2-2- اطمینان پذیری هر جانمایی 96
4-4-2-2- به دست آوردن تابع هدف کمینه 98
4-4-3- مقایسه آرایش های مختلف شبکه با توجه به اطمینان پذیری و تابع هدف 100
4-4-3- تغییر اطمینان پذیری معلوم و مقایسه تابع های هدف 102
4-3-5- نصب شیر فشارشکن (PRV) در ورودی شبکه و بررسی اثرات آن 104

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری 105
5-2- پیشنهادات 106

فهرست منابع 107

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند