تحلیل اثر تنش‌های هیدرولیکی بر عملکرد شبکه‌های توزیع آب با استفاده از تحلیل فاصله و رویکرد بهینه‌سازی

در تحلیل هیدرولیک شبکه خطوط لوله، پارامترهای مستقل شبکه از جمله زبری لوله‌ها و تقاضای گره‌ها عموماً به‌صورت مقادیر قطعی تلقی می‌شوند. این رویکرد برخورد قطعی، به ناچار به حصول نتایج قطعی برای پاسخ‌های هیدرولیکی شبکه از جمله هد فشاری گره‌ها منجر خواهد شد. این در حالی است که در واقعیت، ذات غیرقطعی بسیاری از این پارامترها سبب می‌شود که تغییرات قابل انتظار آنها در قالب تنش، در شبکه منتشر شده و بروز عدم قطعیت و تنش در پاسخ‌های هیدرولیکی شبکه را به دنبال داشته باشد. برای تحلیل این تنش‌ها در پژوهش حاضر به ارائه یک رویکرد بر مبنای روش تحلیل فاصله و استفاده از بهینه‌سازی به‌عنوان ابزار حل مسئله پرداخته ‌شد. در این روش، بهینه‌سازی به گونه‌ای فرموله شد که مصارف گرهی، زبری لوله‌ها و تراز آب در مخازن هوایی متغیرهای تصمیم‌گیری مسئله تعریف شده و بازه نامعلوم فشار هر یک از گره‌های شبکه به‌عنوان اهداف مسئله جستجو شود. از سوی دیگر، تعداد زیاد گره‌های مصرف و اجرای تعداد زیادی مدل بهینه‌سازی تک هدفه به‌صورت متوالی، زمان زیادی را می‌طلبد. برای رفع این معضل، در این پژوهش از یک روش بهینه‌سازی چندهدفه با کارایی مناسب استفاده شد. اجرای روش پیشنهادی روی یک شبکه واقعی مورد مطالعه نشان داد که اعمال 15 درصد تنش در تقاضای گره‌ها و زبری لوله‌ها و 1 متر در تراز سطح آب مخازن هوایی، باعث ایجاد تنش هیدرولیکی در هد فشاری گره‌ها از 7/13- تا 2/10 درصد نسبت به هد فشار قطعی می‌شود به‌طوری که در عمل امکان شکست برای تأمین حداقل فشار مجاز طراحی در 125 گره از 128 گره مصرف وجود دارد. نتایج نشان داد که روش ارائه شده در این پژوهش از دقت قابل قبولی در تحلیل تنش‌های هیدرولیکی شبکه برخوردار است.