طراحی بهینه سیستم های انتقال و توزیع شبکه های تحت فشار با استفاده از برنامه ریزی خطی مختلط اعدادحقیقی و صحیح
چکیده
با توجه به هزینه بالای پروژه های تهیه و توزیع آب، ضرورت و اهمیت طراحی اقتصادی و بهینه نمودن اینگونه شبکه ها به گونه ای که بتوان با صرف حداقل هزینه ها، کلیه محدودیت های مورد نظر در شبکه را ارضا نمود کاملاً روشن و آشکار بوده، از طرفی کارهای انجام شده قبلی در این زمینه هر کدام دارای مشکلات و نواقص خاص خود می باشد، لذا در این تحقیق جهت طراحی بهینه سیستم های شاخه ای تحت فشار روش برنامه ریزی خطی مختلط ارائه گردید. تابع هدف که باید کمینه گردد، شامل هزینه های خرید لوله ها و کارگذاری آنها در شبکه، تأسیسات ایجاد فشار و بهره-برداری سالانه می باشد. محدودیت های هیدرولیکی حاکم بر شبکه از قبیل محدودیت های سرعت در لوله ها و فشار در گره ها در بهینه-سازی شبکه اعمال گردیدند. علاوه بر موارد فوق، یکی از عوامل مخرب که گاهاً منجر به وقوع خسارت و تخریب یک سیستم انتقال و توزیع می شود، پدیده ضربه قوچ در خطوط لوله می باشد، لذا بررسی پدیده ضربه قوچ تحت عنوان یک محدودیت به مدل اضافه گردید. داده های ورودی مورد استفاده در مدل بهینه سازی شامل اطلاعات آرایش لوله ها در شبکه، افت هیدرولیکی برای هر لوله به ازای قطرهای موجود در بازار، قیمت واحد طول هر قطر لوله و هزینه ایستگاه پمپاژ بوده و داده های خروجی از مدل قطرهای بهینه برای خطوط لوله، هد فشاری مورد نیاز در ابتدای سیستم و هزینه کلی شبکه می باشند. برای ارزیابی رفتار مدل از چند مساله طراحی استفاده شد. مقایسه نتایج طراحی بهینه بدست آمده از روش برنامه ریزی خطی مختلط با جواب های حاصل از سایر روش ها نظیر روش تحلیلی، روش برنامه ریزی خطی، روش عددی و غیره، دقت و رفتار مناسب مدل پیشنهادی را نشان داد. پس از بررسی و ارزیابی مدل در مقیاس کوچک، از آن برای طراحی بهینه خطوط اصلی و نیمه اصلی یک شبکه آبیاری و زهکشی واقعی استفاده گردید. در سناریوی اول بهینه سازی شبکه بدون در نظر گرفته پدیده ضربه قوچ یک کاهش 12 درصدی در هزینه های خرید را نشان داد. در سناریوی دوم بهینه سازی بر اساس جریانات میرا و لحاظ نمودن فشار مازاد ناشی از پدیده ضربه قوچ انجام گرفت، در این حالت نیز یک کاهش 9 درصدی در هزینه های خرید بدست آمد.