تحلیل فازی هیدرولیک جریان در شبکه های آبرسانی با استفاده از بهینه سازی چند هدفه

مقادیر مصرف در گره‏ها و ضرایب زبری لوله‏ها از منابع عمده‏ی عدم‏قطعیت در تحلیل و طراحی شبکه‏های آبرسانی می‏باشند. عدم‏قطعیت این پارامترها در کل سیستم پخش شده که در این صورت پاسخ‏های سیستم نیز لاجرم غیرقطعی خواهند بود. در تحقیق حاضر به منظور بررسی میزان تإثیر عدم‏قطعیت پارامترهای ورودی در فرایند شبیه‏سازی هیدرولیکی شبکه‏ها، یک مدل ریاضی معرفی می‏شود. به این منظور یک مدل تلفیقی با استفاده از تئوری مجموعه‏های فازی، الگوریتم ژنتیک با مرتب‏سازی نامغلوب و مدل شبیه‏سازی هیدرولیکی epanet توسعه داده شده‏است. epanet مدلی با ورودی قطعی می‏باشد. لذا یک مقدار دقیق و قطعی برای پارامترهای ورودی در نظر گرفته می‏شود که در نتیجه‏ی آن، مقدار واحد و یگانه‏ای نیز برای پاسخ‏های خروجی شامل فشار در گره‏ها و سرعت در لوله‏ها بدست می‏آید. عدم‏قطعیت ورودی توسط اعداد فازی ارائه و با استفاده از روش ?-cut به معادلات حاکم بر شبکه‏ها معرفی می‏شوند. مسئله برخاسته یک مسئله‏ی تصمیم‏سازی چندمعیاره با تعداد توابع هدف زیاد بوده که حل آن نیازمند استفاده از روش‏های بهینه‏سازی می‏باشد. لذا در این تحقیق یک روش بهینه‏سازی چندهدفه بر اساس nsga-ii جهت حل مسئله مورد استفاده قرار گرفته‏است. سپس مدل توسعه داده شده در خصوص یک مثال مرجع و همچنین یک شبکه‏ی آبرسانی نسبتاً بزرگ، شهرک صنعتی خرمشهر، بکار گرفته شده‏است. نتایج بدست آمده حاکی از این حقیقت است که عدم‏قطعیت‏های کوچک در داده‏های ورودی، می‏تواند باعث عدم‏قطعیت‏های بزرگی را در پاسخ‏های سیستم شوند و نقش قابل توجهی نیز در اعتمادپذیری عملکرد سیستم بازی خواهند کرد. بعلاوه نتایج بدست آمده نشان می‏دهند که در اثر عدم‏قطعیت پارامترهای ورودی، توزیع جریان و در نتیجه سرعت در لوله‏ها نسبت به فشار در گره‏ها بیشتر تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. همچنین در خصوص شبکه‏ی آبرسانی شهرک صنعتی خرمشهر نتایج نشان می‏دهند که در دوران بهره‏برداری از سیستم، در نتیجه‏ی عدم‏قطعیت پارامترهای ورودی در حدود 33 درصد از گره‏های شبکه و 31 درصد از لوله‏های شبکه ممکن است مقادیری کمتر از حداقل فشار و حداقل سرعت موردنیاز را تجربه نمایند. همچنین حل این مثال نشان می‏دهد که مدل ارائه شده قادر به تحلیل مسائل بزرگ بوده و روش nsga-ii نیز در تحلیل فازی شبکه‏های آبرسانی عملکرد خوبی داشته‏است. در واقع کاربرد روش nsga-ii سبب افزایش راندمان محاسبات هیدرولیکی و بهینه‏سازی شده و به طور کلی فرایند تحلیل فازی شبکه را قانونمندتر می‏سازد به‏طوریکه تعداد زیادی از پاسخ‏های هیدرولیکی فازی شبکه با تنها یک بار اجرای مدل شبیه‏سازی تحلیل خواهند شد.