مديريت ديناميك پيامدهاي ناشي از تزريق مواد آلاينده در شبكه‌هاي توزيع آب شهري

در اين پژوهش، مديريت ديناميك پيامد در شبكه‌هاي توزيع آب شهري ناشي از تزريق مواد آلاينده با استفاده از رويكردهاي مختلف مورد توجه قرار گرفته است. به منظور تدوين سياست‌هاي بهره‌برداري بهينه مديريت پيامد در شبكه‌هاي توزيع آب شهري پس از رخداد آلودگي در اين تحقيق از رويكرد تلفيق مدل شبيه‎سازي EPANET و قابليت‎هاي الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي مختلفي مانند برنامه‌ريزي پويا، ژنتيك تك‌هدفه و همچنين چندهدفه NSGA-II متناسب با رويكرد مورد استفاده بهره گرفته شده است. از مدل شبيه‎سازي EPANET به دليل امكان تلفيق با زبان‌هاي برنامه‌نويسي مختلف به منظور شبيه‎سازي هيدروليكي و كيفي جريان در شبكه استفاده مي‎گردد. تلفيق مدل شبيه‌سازي و بهينه‌سازي با استفاده از Toolkit موجود در برنامه EPANET انجام گرفته است. توابع هدف مورد استفاده در الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي شامل حداقل كردن تعداد فعاليت‌هاي واكنشي، جرم آلودگي مصرف شده در شبكه و تعداد كل گره‌هاي آلوده شده است. متغيرهاي تصميم مساله بهينه‌سازي نيز شامل اجزاء مختلفي از شبكه كه به مديريت پيامد كمك مي‌نمايد شامل شيرها، شيرهاي آتش‌نشاني و پمپ‌ها در نظر گرفته شده است. در اين تحقيق مديريت ديناميك پيامد در شبكه توزيع آب شهري پس از رخداد آلودگي با سه رويكرد مختلف مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. در رويكرد اول، مديريت پيامد در شبكه آب شهري بر مبناي تحليل هيدروليكي مبتني بر فشار اجرا و نتايج آن با تحليل هيدروليكي مبتني بر تامين نياز مقايسه گرديده است. انجام فعاليت‌هاي مديريت پيامد مانند بستن شيرها و باز كردن شيرهاي آتش‌نشاني مي‌تواند باعث افت فشار در برخي نقاط شبكه ‌شود. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه استفاده از روش تحليل هيدروليكي مبتني بر تامين فشار در مقايسه با روش تامين نياز در هنگام مديريت پيامد مناسبتر بوده و اعداد منطقي‌تري را با توجه به شرايط شبكه در اختيار قرار مي‌دهد. در رويكرد دوم امكان تغيير فعاليت‌هاي واكنشي در هر گام زماني فراهم مي‌آيد. بدين ترتيب بهره‌بردار اين امكان را دارد تا با توجه به توزيع غلظت ماده آلاينده در شبكه، فعاليت‌هاي واكنشي بهينه را به منظور كاهش اثرات آلودگي بر سلامت انسان‌ها بروز رساني نموده و در صورت نياز تغيير دهد. بر اين اساس اثر فعاليت‌هاي بهينه ديناميك طي دوره مديريت پيامد با حالت ثابت مقايسه گرديد كه نتايج حاكي از كاهش مقدار آلودگي مصرف شده در شبكه در صورت استفاده از فعاليت‌هاي بهينه ديناميك دارد. در رويكرد سوم اين پژوهش كاربرد استفاده از روش خوشه‌بندي در شبكه‌هاي بزرگ مقياس به منظور شناسايي ناحيه آلوده شده و تمركز بر آن ناحيه به منظور كاهش هزينه‌هاي محاسباتي و اجرايي مورد ارزيابي قرار گرفته است. روش خوشه‌بندي استفاده شده در اين پايان‌نامه مبتني بر هيدروليك جريان در شبكه بوده و كمك مي‌نمايد تا شيرها و شيرهاي آتش‌نشاني مهم براي انجام اقدامات واكنشي شناسايي شده و بدين ترتيب بخش زيادي از متغيرهاي تصميم غيرمفيد مساله حذف شوند. پس از شناسايي موقعيت شيرها و شيرهاي آتش‌نشاني مهم بهينه‌سازي به منظور حداقل كردن جرم آلودگي مصرف شده انجام و موقعيت بهينه فعاليت‌هاي واكنشي مشخص خواهد شد. نتايج حاكي از عملكرد مناسب استفاده از خوشه‌بندي در مديريت پيامد در شبكه هاي آب شهري بزرگ مقياس دارد.

190635

دانشگاه علم و صنعت ايران

عمران - آب

دكتر عباس افشار - دكتر محمدهادي افشار