شناسایی نشت در شبکه های آبرسانی با استفاده از روش اصلاح شده تحلیل معکوس جریان گذرا بر پایه توابع گاوس

شناسایی نشت در خطوط لوله به دلایل مختلف فنی، اقتصادی و زیست محیطی از موضوعات بسیار مهم در مهندسی هیدرولیک محسوب می شود و در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. از جمله روش-های شناسایی نشت بر پایه مدل¬سازی که در خطوط لوله تحت فشار توسعه داده شده است، روش تحلیل معکوس جریان گذرا می¬باشد. در این روش، یک جریان گذرا بوسیله باز یا بستن شیر در بخشی از شبکه تولید می¬شود. این عمل باعث انتشار امواج دوره¬ای با سرعت صوت در طول خطوط لوله شده و منجر به وجود آمدن نوسانات فشار در سیستم خواهد شد. نوسانات فشار در محل هایی از سیستم نمونه¬برداری شده و به عنوان داده¬های شاهد در حل معکوس سیستم مورد استفاده قرار می¬گیرند. از سوی دیگر، خطوط لوله با استفاده از مدل ریاضی روش خطوط مشخصه بصورت تابعی از پارامتر¬های نشت شامل، تعداد، محل و اندازه نشتی¬ها و همچنین ضرایب افت در لوله ها شبیه¬سازی می¬شود. با تعریف یک مسئله بهینه سازی که در آن تابع هدف عبارت است از اختلاف مربعات نوسانات فشار مشاهداتی و محاسباتی در نقاط شاهد و متغیرهای تصمیم¬گیری شامل پارامترهای نشت و ضریب افت، به حل مسئله پرداخته می¬شود. در نهایت با استفاده از یک روش بهینه سازی غیرخطی تابع هدف کمینه می¬شود و پارامتر-های نشت بدست می¬آیند. در شکل متعارف روش، از آنجا که تعداد نشتی¬ها از پیش مشخص نیست، در ابتدا تمام گره¬های موجود در شبکه به عنوان مکانی با پتانسیل وجود نشت کاندید می¬شوند. با این ترفند، متغیرهای مکان و تعداد نشت از متغیرهای تصمیم گیری مسئله حذف شوند، امّا این به قیمت افزایش قابل توجه متغیرهای تصمیم¬گیری اندازه نشت است که سبب تغییر شکل توپولوژی مسئله بهینه¬سازی و افزایش ریسک بروز پاسخ¬های محلی در فرایند بهینه¬سازی می¬شود. این روش با عنوان روش ita متعارف شناخته می¬شود. در این تحقیق با هدف افزایش کارایی حل مسئله معکوس و کاهش فضای جست¬وجوی بهینه سازی از توابع گاوس جهت شبیه¬سازی نشت در سیستم بهره گرفته می شود. با استفاده از این توابع دیگر نیازی نیست که تمام گره¬های موجود در شبکه به عنوان محل وجود نشت فرض شوند، بلکه توابع گاوس با شبیه سازی توزیع نرمال بارگذاری اثرات نشت در لوله در همسایگی محل دقیق نشت، می¬توانند تمام پارامترهای نشت را در خط لوله ارائه نمایند. این روش تحلیل معکوس جریان گذرای اصلاح شده (mita) نام دارد.