دانشگاه شیراز

واحد بین الملل

 پایان­نامه ­ی کارشناسی ارشد

در رشته­ ی مهندسی عمران – سازه­ های هیدرولیکی

 بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب

با رویداشت به اطمینان پذیری

 استادراهنما

دکتر غلامرضا رخشنده رو

 

چکیده

با توجه به کمبود آبهای شیرین و در دسترس جهت شرب، تامین و توزیع آب در شبکه های آبرسانی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. شبکه‌های آب شهری را می توان با توجه به مسائل هیدرولیکی، هزینه و اطمینان‌پذیری به‌صورت چند متغیره بهینه یابی کرد. در این پایان نامه شبکه آبرسانی شهرک بزین، واقع در غرب شهر شیراز با 1907 مشترک، به عنوان مورد مطالعاتی انتخاب و بکمک نرم افزار WaterGEMS شبیه سازی گردید. فشار و میزان آب ورودی به شهرک از طریق فلومتر الکترومغناطیسی نصب شده در ورودی اندازه‌گیری شد. بر این اساس آب ورودی به این شهرک در سال 1391 به میزان 534،573 مترمکعب با متوسط سرانه مصرف 187 لیتر در روز و فشار متوسط ورودی 60 متر آب بوده است. بهینه یابی شبکه فوق در سه مرحله انجام گرفت. در ابتدا، پارامترهای هیدرولیکی (فشار گره ها و سرعت آب در لوله ها) و اطمینان پذیری شبکه با تغییر قطر لوله ها بهینه گردیدند. در مرحله بعد جانمایی‌های مختلفی از شبکه مورد مطالعه قرار گرفت و دو جانمایی بعنوان بهینه تعیین گردیدند. اطمینان پذیری این دو جانمایی برابر با 97.95 و 98.08 درصد و مقدار تابع هدف بهینه در آنها برابر با 117 و 113 میلیون واحد بود. همانطور که انتظار می‌رفت، این جانمایی‌ها دارای بیشترین تعداد حلقه‌ها بودند. پس از آن به بررسی تاثیر پارامتر اطمینان‌‌پذیری شبکه بر تابع هدف پرداخته شد. با تغییر اطمینان‌پذیری‌ از 75 تا 99.99 درصد مشخص شد که بیشترین میزان تابع هدف برای بدست آوردن اطمینان‌پذیری 99.99 درصد و به میزان 161 میلیون واحد می‌باشد. بطور کلی افزایش اطمینان پذیری، به صرف هزینه بیشتر و افزایش مقدار تابع هدف منجر گردید. در انتها باتوجه به بالا بودن میزان فشار در گره‌ها و بمنظور فراهم کردن شرایط هیدرولیکی قابل قبول در مدل شبکه، شیر فشارشکن در ورودی شبکه نصب گردید که هد فشار ورودی را به 20 مترآب کاهش داد. با اینکار، متوسط فشار شبکه به اندازه 70 درصد کاهش یافت به گونه ای که 97 درصد فشار گره‌ها در محدوده فشار مجاز قرار گرفتند. همچنین متوسط سرعت آب در شبکه 5 درصد افزایش یافت.

کلمات کلیدی: شبکه توزیع آب، بهینه‌یابی چند متغیره،اطمینان‌پذیری، جانمایی، بزین

فهرست مطالب

عنوان                                                                                        صفحه

فصل اول: مقدمه…………………………………………………………………………………………… 2

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2- ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………………….. 3

1-3- اهداف پایان نامه……………………………………………………………………………………… 4

1-4- ساختار پایان نامه…………………………………………………………………………………….. 5

 فصل دوم: مروری بر کارهای پیشینیان

2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………. 7

2-2- محاسبات شبکه های توزیع آب………………………………………………………………………………. 8

2-2-1- محدودیت های طراحی شبکه آب…………………………………………………………………………… 8

2-2-2-روابط حاکم بر جریان های هیدرولیکی……………………………………………………………………. 8

2-3- بهینه یابی…………………………………………………………………………………………………… 10

2-3-1-مفاهیم بهینه یابی……………………………………………………………………………………… 10

2-3-2- روش‌های بهینه یابی………………………………………………………………………………………. 11

2-3-2-1- روشهای تحلیلی ………………………………………………………………………………………….. 11     

2-3-2-2- روش‌های بهینه‌سازی تکاملی …………………………………………………………………….. 12

2-3-2-2-1- الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………….. 12

2-3-2-2-2-آنیلینگ شبیه‌سازی شده…………………………………………………………………………. 14

2-3-2-2-3-جستجوی ممنوع………………………………………………………………………………………. 15

2-3-2-2-4-سیستم کلونی مورچگان…………………………………………………………………………… 16

2-3-2-بهینه‌یابی شبکه های آبرسانی……………………………………………………………….. 17

2-3-3-بهینه سازی چند متغیره طراحی شبکه‌های توزیع آب و اطمینان پذیری: …………. 21

فصل سوم: مواد و روش ها

3-1- معرفی شهرک بزین………………………………………………………………………………………. 28

3-1-1- معرفی منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………. 28

3-1-2- وضعیت آبرسانی………………………………………………………………………………… 29

3-2- فلومتر الکترومغناطیسی ABB…………………………………………………………….. 31

عنوان                                                                                                 صفحه

3-3- نرم افزارهای استفاده شده در این پایان نامه…………………………………………….. 32

3-3-1- نرم افزار مدل سازی شبکه آبرسانی  WaterGEMS ……………………………………… 32

3-3-2- نرم افزار GIS…………………………………………………………………………………. 35

3-3-2-1- تعریف  GIS………………………………………………………………………….. 35

3-3-2-2- مختصری از تاریخچه………………………………………………………………. 36

3-3-2-3- ویژگی های GIS………………………………………………………………… 36

3-3-2-4- معرفی نرم افزار ArcGIS………………………………………………………….. 37

3-3-3- نرم افزار متلب……………………………………………………………………………… 38

3-3-3-1- توضیحات نرم افزار……………………………………………………………… 38

3-3-3-1- ساختار نرم افزار متلب……………………………………………………………….. 39

3-4-تست مدل (صحت سنجی و کالیبراسیون مدل)……………………………………….. 40

3-5- انتخاب روش بهینه یابی……………………………………………………………………. 41

3-5-1-بهینه‌یابی چند متغیره طراحی شبکه‌های توزیع آب و اطمینان پذیری:………………. 43

3-5-2- محاسبه تابع هدف………………………………………………………………………. 45

فصل چهارم: نتایج و بحث پیرامون آن

4-1- نتایج مطالعات در وضعیت موجود  ……………………………………………. 54

4-1-1- بررسی و تحلیل دبی ورودی به شهرک بزین در سال های 1388 تا 1391……….. 55

4-1-1-1- نمودار دبی ورودی در سال 1388……………………………………………………………… 56

4-1-1-2- نمودار دبی ورودی در سال 1389……………………………………………………………… 57

4-1-1-3- نمودار دبی ورودی در سال 1390……………………………………………………………… 57

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

 

نظرات شما عزیزان: