بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری دارای ۱۳۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری۲ ارائه میگردد

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری :

بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری

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 ۱۹۰۷ 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 ۱۳۹۱ به میزان ۵۳۴،۵۷۳ مترمکعب با متوسط سرانه مصرف ۱۸۷ لیتر در روز و فشار متوسط ورودی ۶۰ 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 ۹۷.۹۵ و ۹۸.۰۸ درصد و مقدار تابع هدف بهینه در آنها برابر با ۱۱۷ و ۱۱۳ 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 ۷۵ تا ۹۹.۹۹ درصد مشخص شد که بیشترین میزان تابع هدف برای بدست آوردن اطمینان‌پذیری ۹۹.۹۹ درصد و به میزان ۱۶۱ 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 ۲۰ مترآب کاهش داد. با اینکار، متوسط فشار شبکه به اندازه ۷۰ درصد کاهش یافت به گونه ای که ۹۷ درصد فشار گره‌ها در محدوده فشار مجاز قرار گرفتند. همچنین متوسط سرعت آب در شبکه ۵ درصد افزایش یافت.

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

بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری
فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۲

۱-۱- مقدمه………………………………………………………………………………………………….. ۲

۱-۲- ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………………….. ۳

۱-۳- اهداف پایان نامه…………………………………………………………………………………….. ۴

۱-۴- ساختار پایان نامه……………………………………………………………………………………. ۵

فصل دوم: مروری بر کارهای پیشینیان

۲-۱- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………. ۷

۲-۲- محاسبات شبکه های توزیع آب…………………………………………………………………………………………. ۸

۲-۲-۱- محدودیت های طراحی شبکه آب…………………………………………………………………………… ۸

۲-۲-۲-روابط حاکم بر جریان های هیدرولیکی……………………………………………………………………. ۸

۲-۳- بهینه یابی…………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۰

۲-۳-۱-مفاهیم بهینه یابی………………………………………………………………………………………………………. ۱۰

۲-۳-۲- روش‌های بهینه یابی…………………………………………………………………………………………………. ۱۱

۲-۳-۲-۱- روشهای تحلیلی ………………………………………………………………………………………….. ۱۱

۲-۳-۲-۲- روش‌های بهینه‌سازی تکاملی …………………………………………………………………….. ۱۲

۲-۳-۲-۲-۱- الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………….. ۱۲

۲-۳-۲-۲-۲-آنیلینگ شبیه‌سازی شده…………………………………………………………………………. ۱۴

۲-۳-۲-۲-۳-جستجوی ممنوع………………………………………………………………………………………. ۱۵

۲-۳-۲-۲-۴-سیستم کلونی مورچگان…………………………………………………………………………… ۱۶

۲-۳-۲-بهینه‌یابی شبکه های آبرسانی…………………………………………………………………………………… ۱۷

۲-۳-۳-بهینه سازی چند متغیره طراحی شبکه‌های توزیع آب و اطمینان پذیری: …………. ۲۱

فصل سوم: مواد و روش ها

۳-۱- معرفی شهرک بزین…………………………………………………………………………………………………………….. ۲۸

۳-۱-۱- معرفی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………………………………. ۲۸

۳-۱-۲- وضعیت آبرسانی………………………………………………………………………………………………………… ۲۹

۳-۲- فلومتر الکترومغناطیسی ABB…………………………………………………………………………………………. 31

۳-۳- نرم افزارهای استفاده شده در این پایان نامه…………………………………………………………………….. ۳۲

۳-۳-۱- نرم افزار مدل سازی شبکه آبرسانی WaterGEMS ……………………………………… 32

۳-۳-۲- نرم افزار GIS…………………………………………………………………………………………………………… 35

۳-۳-۲-۱- تعریف GIS……………………………………………………………………………………………….. 35

۳-۳-۲-۲- مختصری از تاریخچه……………………………………………………………………………………. ۳۶

۳-۳-۲-۳- ویژگی های GIS………………………………………………………………………………………… 36

۳-۳-۲-۴- معرفی نرم افزار ArcGIS…………………………………………………………………………. 37

۳-۳-۳- نرم افزار متلب…………………………………………………………………………………………………………… ۳۸

۳-۳-۳-۱- توضیحات نرم افزار………………………………………………………………………………………. ۳۸

۳-۳-۳-۱- ساختار نرم افزار متلب…………………………………………………………………………………. ۳۹

۳-۴-تست مدل (صحت سنجی و کالیبراسیون مدل)………………………………………………………………… ۴۰

۳-۵- انتخاب روش بهینه یابی……………………………………………………………………………………………………… ۴۱

۳-۵-۱-بهینه‌یابی چند متغیره طراحی شبکه‌های توزیع آب و اطمینان پذیری:………………. ۴۳

۳-۵-۲- محاسبه تابع هدف…………………………………………………………………………………………………….. ۴۵

فصل چهارم: نتایج و بحث پیرامون آن

۴-۱- نتایج مطالعات در وضعیت موجود …………………………………………………………………………………… ۵۴

۴-۱-۱- بررسی و تحلیل دبی ورودی به شهرک بزین در سال های ۱۳۸۸ تا ۱۳۹۱……….. ۵۵

۴-۱-۱-۱- نمودار دبی ورودی در سال ۱۳۸۸……………………………………………………………… ۵۶

۴-۱-۱-۲- نمودار دبی ورودی در سال ۱۳۸۹……………………………………………………………… ۵۷

۴-۱-۱-۳- نمودار دبی ورودی در سال ۱۳۹۰……………………………………………………………… ۵۷

۴-۱-۱-۴- نمودار دبی ورودی در سال ۱۳۹۱……………………………………………………………… ۵۸

۴-۱-۲- میزان تغییرات دبی، جمعیت و سرانه مصرف………………………………………………………… ۵۹

۴-۱-۳- دبی ورودی شهرک بزین در فصل مختلف سال……………………………………………………… ۶۰

۴-۱-۴- دبی ورودی شهرک بزین بصورت روزانه………………………………………………………………….. ۶۳

۴-۱-۵- فشار ورودی شهرک بزین بصورت سالانه………………………………………………………………… ۶۶

۴-۲- آماده‌سازی مدل کامپیوتری ………………………………………………………………………………………………. ۶۹

۴-۲-۱- جمع‌آوری داده‌های ورودی …………………………………………………………………………………….. ۶۹

۴-۲-۲- کلیات…………………………………………………………………………………………………………………………. ۶۹

۴-۲-۳- نیازهای آبی……………………………………………………………………………………………………………….. ۷۴

۴-۲-۴- آرایش شبکه……………………………………………………………………………………………………………… ۷۴

۴-۲-۵- اجرای برنامه………………………………………………………………………………………………………………. ۷۹

۴-۳- کالیبراسیون…………………………………………………………………………………………………………………………. ۷۹

۴-۳-۱- بررسی وضعیت موجود با استفاده از اندازه گیری پارامترها و مقایسه با نرم افزار.. ۷۹

۴-۴. بهینه‌یابی شبکه…………………………………………………………………………………………………………………….. ۸۳

۴-۴-۱- تاثیر تغییر قطر بر اطمینان پذیری و تابع هدف…………………………………………………….. ۸۴

۴-۴-۲- جانمایی‌های مختلف شبکه و مقایسه آنها……………………………………………………………….. ۹۱

۴-۴-۲-۱- معرفی سناریوهای مختلف شبکه ………………………………………………………………. ۹۲

۴-۴-۲-۲- اطمینان پذیری هر جانمایی……………………………………………………………………….. ۹۶

۴-۴-۲-۲- به دست آوردن تابع هدف کمینه………………………………………………………………. ۹۸

۴-۴-۳- مقایسه آرایش های مختلف شبکه با توجه به اطمینان پذیری و تابع هدف……….. ۱۰۰

۴-۴-۳- تغییر اطمینان پذیری معلوم و مقایسه تابع های هدف…………………………………………. ۱۰۲

۴-۳-۵- نصب شیر فشارشکن (PRV) در ورودی شبکه و بررسی اثرات آن………………….. ۱۰۴

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

۵-۱- نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۰۵

۵-۲- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰۶

بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری
فهرست منابع………………………………………………………………………………………………. ۱۰۷

بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری
فهرست جدول‌ها

عنوان صفحه

جدول ۴-۱- دبی ورودی شهرک بزین طی سال های ۸۸ تا ۹۱………………………………………………. ۵۵

جدول ۴-۲- جدول تعداد مشترکین و سرانه مصرف طی سالهای ۸۸ تا ۹۱…………………………… ۶۰

جدول ۴-۳- میزان دبی ورودی در فصل بهار……………………………………………………………………………… ۶۱

جدول ۴-۴- میزان دبی ورودی در فصل تابستان……………………………………………………………………….. ۶۲

جدول ۴-۵- میزان دبی ورودی در فصل پاییز…………………………………………………………………………….. ۶۲

جدول ۴-۶- میزان دبی ورودی در فصل زمستان……………………………………………………………………….. ۶۳

جدول ۴-۷- اطلاعات گره های شبکه…………………………………………………………………………………………. ۷۶

جدول ۴-۸- اطلاعات لوله های شبکه…………………………………………………………………………………………. ۷۸

جدول ۴-۹- مقایسه فشار اندازه گیری شده و فشار محاسبه شده در ۱۰ نقطه ……………………. ۸۱

جدول ۴-۱۰- مراحل کالیبراسیون………………………………………………………………………………………………. ۸۲

جدول ۴-۱۱- لوله های شبکه و سرعت در آنها ……………………………………………………………………….. ۸۵

جدول ۴-۱۲- گره های شبکه و فشار آنها …………………………………………………………………………………. ۸۶

جدول ۴-۱۳- درصد اطمینان پذیری در هر بار کاهش قطر لوله ……………………………………………. ۸۷

جدول ۴-۱۴- تغییر قیود تابع هدف (قیود مربوط به هزینه، سرعت و فشار…………………………… ۸۹

کمینه و بیشینه و اطمینان پذیری) در هر تکرار………………………………………………………………………. ۹۱

جدول۴-۱۴- محاسبه اطمینان پذیری برای ۱۰ جانمایی…………………………………………………………. ۹۷

جدول۴-۱۵- اطمینان پذیری ۱۰ جانمایی…………………………………………………………………………………. ۹۸

جدول۴-۱۶-جملات تابع هدف برای ۱۰ جانمایی…………………………………………………………………….. ۹۹

جدول ۴-۱۷- مقایسه تابع هدف و اطمینان پذیری برای هر جانمایی…………………………………….. ۱۰۱

جدول ۴-۱۸- مقایسه تابع هدف با تغییر اطمینان پذیری معلوم برای هر جانمایی موجود…… ۱۰۳

بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری
فهرست شکل‌ها

شکل ۲-۱- شبکه شاخه ای، شبکه حلقه ای …………………………………………………………………………. ۷

شکل ۲-۲- برنامه ریزی دینامیکی……………………………………………………………………………………………….. ۱۹

شکل ۳-۱- عکس هوایی شهرک بزین………………………………………………………………………………………… ۲۹

شکل ۳-۲- فلومتر ورودی شهرک بزین………………………………………………………………………………………. ۳۰

شکل ۳-۳- عدد نمایش داده شده توسط فلومتر ورودی شهرک بزین…………………………………….. ۳۰

شکل ۳-۴- فلومتر الکترومغناطیسی …………………………………………………………………………………………… ۳۱

شکل ۴-۱- محل نصب فلومتر در ورودی شبکه شهرک بزین…………………………………………………… ۵۴

شکل ۴-۲- میزان دبی ورودی در فصول مختلف سال ۹۱………………………………………………………… ۶۱

شکل ۴-۳– نقشه اتوکد منطقه بزین…………………………………………………………………………………………… ۷۰

شکل ۴-۴– نقشه اتوکد لوله های منطقه بزین…………………………………………………………………………… ۷۰

شکل ۴-۵- نقشه شماتیک شبکه شهرک بزین و چهار ناحیه اصلی………………………………………… ۷۱

شکل ۴-۶– نقشه خطوط هم ارتفاع شهرک بزین در نرم افزار اتوکد………………………………………. ۷۲

شکل ۴-۷- نقشه ارتفاعی GIS شهرک بزین …………………………………………………………………………… ۷۲

شکل ۴-۸- عکس های شهرک بزین…………………………………………………………………………………………… ۷۴

شکل ۴-۹-مدل WaterGEMS شهرک بزین و نمایش گره های شبکه…………………………….. ۷۵

شکل ۴-۱۰- مدل WaterGEMS شهرک بزین و نمایش لوله های شبکه ……………………….. ۷۷

شکل ۴-۱۱- مدل WaterGEMS شهرک بزین و نمایش مخزن آب ………………………………… ۷۸

شکل ۴-۱۲- ۱۰ نقطه فشارسنجی شده ……………………………………………………………………………………. ۸۰

شکل ۴-۱۳- مراحل کالیبراسیون………………………………………………………………………………………………… ۸۳

شکل۴-۱۴- شکل شماتیک ناحیه های شهرک بزین………………………………………………………………… ۹۱

شکل۴-۱۵- جانمایی موجود (۱-۱۱)………………………………………………………………………………………….. ۹۲

شکل۴-۱۵- جانمایی ۲-۱۱…………………………………………………………………………………………………………. ۹۲

شکل۴-۱۶- جانمایی ۳-۱۱………………………………………………………………………………………………………….. ۹۳

شکل۴-۱۷- جانمایی ۴-۱۱…………………………………………………………………………………………………………. ۹۳

شکل۴-۱۸- جانمایی ۵-۱۱…………………………………………………………………………………………………………. ۹۴

شکل۴-۱۹- جانمایی ۶-۱۱………………………………………………………………………………………………………….. ۹۴

شکل۴-۲۰- جانمایی ۷-۱۱…………………………………………………………………………………………………………. ۹۵

شکل۴-۲۱- جانمایی ۸-۱۱…………………………………………………………………………………………………………. ۹۵

شکل۴-۲۲- جانمایی ۹-۱۱…………………………………………………………………………………………………………. ۹۶

شکل۴-۲۳- جانمایی ۱۰-۱۱………………………………………………………………………………………………………. ۹۶

شکل۴-۲۴- نصب شیر فشارشکن در ورودی شبکه ………………………………………………………………….. ۱۰۵

بهینه یابی چند متغیره یک شبکه توزیع آب با رویداشت به اطمینان پذیری
فهرست نمودارها

نمودار ۴-۱- میزان دبی ورودی به سیستم در طول سال ۱۳۸۸……………………………………………… ۵۶

نمودار ۴-۲- میزان دبی ورودی به سیستم در طول سال ۱۳۸۹……………………………………………… ۵۷

نمودار ۴-۳- میزان دبی ورودی به سیستم در طول سال ۱۳۹۰……………………………………………… ۵۸

نمودار ۴-۴- میزان دبی ورودی به سیستم در طول سال ۱۳۹۱……………………………………………… ۵۹

نمودار ۴-۵- میزان دبی ورودی در روز ۶ فروردین ۱۳۹۱………………………………………………………… ۶۴

نمودار ۴-۶- میزان دبی ورودی در روز ۲ مرداد ۱۳۹۱……………………………………………………………… ۶۴

نمودار ۴-۷- میزان دبی ورودی در روز ۱۰ آذر ۱۳۹۱………………………………………………………………. ۶۵

نمودار ۴-۸- میزان دبی ورودی در روز ۲۶ بهمن ۱۳۹۱…………………………………………………………… ۶۵

نمودار ۴-۹- میزان فشار فلومتر ورودی شهرک بزین به صورت سالانه در سال ۱۳۹۱………….. ۶۶

نمودار ۴-۱۰- میزان فشار فلومتر ورودی شهرک بزین در روز ۶ فروردین ۹۱………………………… ۶۷

نمودار ۴-۱۱- میزان فشار فلومتر ورودی شهرک بزین در روز ۲ مرداد ۹۱…………………………….. ۶۷

نمودار ۴-۱۲- میزان فشار فلومتر ورودی شهرک بزین در روز ۱۰ آذر ۹۱……………………………… ۶۸

نمودار ۴-۱۳- میزان فشار فلومتر ورودی شهرک بزین در روز ۲۶ بهمن ۹۱………………………….. ۶۸

نمودار ۴-۱۴- درصد کاهش قطر لوله ها، افزایش سرعت قابل قبول و فشار قابل قبول………… ۸۷

نمودار ۴-۱۵- درصد کاهش قطر لوله ها، افزایش سرعت و اطمینان پذیری …………………………. ۸۸

نمودار ۴-۱۶- رفتار جملات تابع هدف در ۱۳ تکرار تغییر قطر……………………………………………….. ۹۰

نمودار ۴-۱۷- تغییرات درصد اطمینان پذیری و تابع هدف در هر تکرار و کاهش قطر…………. ۹۱

نمودار ۴-۱۸-جملات تابع هدف برای ۱۰ جانمایی…………………………………………………………………… ۱۰۰

نمودار ۴-۱۹-‌ مقایسه تابع هدف و اطمینان پذیری برای هر جانمایی…………………………………….. ۱۰۲

نمودار ۴-۲۰-‌ فشار هیدرولیکی گره‌ها، قبل و بعد از نصب شیر فشارشکن ۱۰۵