عنوان پایان‌نامه
بهبود قابلیت اطمینان شبکه توزیعه آب شهری در فاز بهره برداری به کمک بهینه سازی پمپ و مخزن
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2395
- تاریخ دفاع
- ۱۵ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمدمهدی رجبی
- استاد راهنما
- سیدتقی امید نائینی
- چکیده
- امروزه با توجه به بالا رفتن انتظارات در جوامع شهری، تأمین آب کافی با کیفیت مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است. از این رو مطالعات زیادی بر روی کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی شبکه‌های توزیع آب شهری انجام گرفته‌است. هزینه‌های بهره‌برداری درصد قابل ملاحظه‌ای از هزینه‌های شبکه‌های آبرسانی را تشکیل می‌دهند. با مدیریت فشار در شبکه می‌توان تا حد قابل‌توجهی از این هزینه‌ها کاست. در سالیان اخیر با مطرح شدن مفهوم قابلیت اطمینان، سنجش کارایی شبکه به صورت کمی و با دیدگاه‌های مکانیکی، هیدرولیکی و کیفی انجام گرفته است. مدیریت فشار در شبکه‌های دارای اضافه فشار باعث کاهش نشت و حوادث شبکه می‌شود و در شبکه‌های دارای کمبود فشار، موجب تأمین مناسب نیازهای مشترکین می‌گردد. این تحقیق بر آن است تا در شبکه‌های دارای کمبود یا اضافه فشار، با استفاده از ابزار بهینه‌سازی و بکارگیری راهکارهای مدیریت فشار به کاهش هزینه‌ها و افزایش قابلیت اطمینان بپردازد. بدین منظور با بهره‌گیری از دو مدل شبیه‌ساز و بهینه‌ساز در نرم‌افزار متلب و با استفاده از دو روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک و جوامع آنارشی در چهار سناریو به تحلیل تأثیر راهکارهای پیشنهادی پرداخته شده است. در شبکه‌هایی که با کمبود فشار مواجه هستند، ضمن تعریف یک شاخص برای قابلیت اطمینان مخزن، با اضافه کردن مخزن کمکی و بهینه‌سازی برنامه زمان‌بندی پمپاژ، تاثیر چشمگیری در بهبود شاخص‌های قابلیت اطمینان و کاهش هزینه‌ها دارند. در شبکه‌هایی که با اضافه فشار روبه‌رو هستند، با بکارگیری توربین تلاش شده تا از فشار مازاد آب در شبکه توزیع آب برای تولید انرژی استفاده شود. به دلیل هزینه بالا و تخصصی بودن ساخت توربین، از پمپ‌های با عملکرد معکوس در شبکه استفاده شده است. ضمن تعیین محل مناسب برای توربین‌ها، محل و فشار خروجی از شیرهای فشارشکن نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر کاهش هزینه‌های شبکه تا 75 درصد در طول عمر مفید آن به همراه افزایش قابلیت اطمینان شبکه است. در بهینه‌سازی دوهدفه با ارائه منحنی تعامل به عنوان جواب نهایی، امکان انتخاب راهکارهای مختلف با سطوح هزینه و قابلیت اطمینان متفاوت فراهم شده است.
- Abstract
- Urban community demands are growing everyday so it’s important to provide high quality water and proper distribution. Many studies have been conducted to reduce expenditures and increase the quality of distribution networks. Operating costs are a significant percentage of water supply network expenses. Pressure management can significantly reduce these costs. In recent years by introducing reliability concept, network performance measurement has been conducted quantitatively with mechanical, hydraulic and qualitative views. Pressure management leads to networks leakage reduction where the pressure is high and also regulates the pressure where it is low. In this research the networks with high or low pressure are going to be contracted in order to improve reliability and reduce costs. Two models of simulation and optimization are used in MATLAB software and two methods of optimizing, Genetic Algorithm and Anarchy society Algorithm, are studied in four scenarios to see the effect of the suggested strategies. Where there is low water pressure, we have an indicator to show the tank safety. By introducing an auxiliary tank and optimized Pump Scheduling can increase the reliability and reduce the costs. Where there is high network pressure a turbine is installed in the network to use the extra water pressure to produce energy. Since turbine manufacturing costs are too much and needs high technology, some reverse pumps are used in networks. In addition to determine the appropriate location for turbines, the location and outlet pressure of valves are evaluated %75 less than before with more reliability. In a two goals optimization with the interaction curve as the final answer, it is possible to select different solutions with different levels of costs and reliability.
