به‌کار‌گیری الگوریتم رقابت استعماری در بهینه‌سازی قطر لوله‌های شبکه آبرسانی شهری (مطالعه موردی: شهرک شهرداری کرمان)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، دانشکده آب وخاک، دانشگاه زابل

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل

3 کارشناس ارشد مهندسی آب، دانش آموخته سابق دانشگاه زابل

چکیده

بسیاری از مطالعات در بهینه­سازی شبکه­های آبرسانی به کاهش­دادن هزینه­های این زیرساخت­ها اختصاص یافته است. در روش­های بهینه­سازی عمومی کمینه سازی هزینه تنها هدف موجود می­باشد، اما این عمل در سیستم­های آبرسانی ممکن است باعث کاهش عملکرد و راندمان سیستم شود. بنابراین مدل­های بهینه­سازی چند هدفه برای کاهش حجم زیادی از هزینه این سیستم­ها و افزایش راندمان کارکرد آنها مورد استفاده قرار می­گیرند. در تحقیق حال حاضر به مطالعه موردی در یکی از شهرک­های شهر کرمان به­منظور کاهش هزینه­های احداث شبکه لوله های آب جایگزن به­کمک الگوریتم رقابت استعماری وسپس شبیه­سازی شبکه با استفاده از نرم­افزار واتر جمز[1] پرداخته شد. ابتدا شبکه آبرسانی منطقه مورد مطالعه در محیط واتر جمز مدل شده و سپس بر اساس نتایج شبیه­سازی مشخصات شبکه آبرسانی به الگوریتم بهینه­سازی وارد گشته و با استفاده از محدودیت­های استاندارد فشار و سرعت، گزینه­های بهینه توسط این الگوریتم تعیین شد. با اجرای مجدد نتایج حاصل از مدل بهینه­سازی در مدل واتر جمز و کنترل محدودیت­ها، به برآورد هزینه و مقایسه آن­ها با یکدیگر پرداخته شد. بررسی نتایج مدل بهینه­سازی نشان می­دهد که الگوریتم رقابت استعماری به­میزان قابل توجهی توانسته است تابع هزینه را نسبت به حالت قبل از بهینه­سازی شبکه کاهش دهد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Imperialist Competitive Algorithm in Optimizations of Pipe Diameters for Urban Water Network (Case study: Shahrdari town, Kerman)

نویسندگان [English]

  • E Moinaldini 1
  • O Mohamad Reza Pour 2
  • MJ Zeynali 3
1 M.Sc. student of Water Resource Eng., Faculty of Water and Soil, Univ. of Zabol, Iran
2 Assist. Prof., Faculty of Water and Soil, Univ. of Zabol, Zabol, Iran
3 M.Sc. Graduate, Faculty of Water and Soil, Univ. of Zabol, Zabol, Iran
چکیده [English]

Numerous studies in optimization of water supply networks have been allocated to cost reduction of these infrastructures. In general optimization methods, minimizing the costs is the unique purpose, but applying this view point for the case of water supply systems may lead to reduction of the utility and efficiency of the system. Therefore, some multi-objective optimization models have been used to decrease the large amount of costs in these systems and to increase their operation efficiency. The present study has attempted to illustrate a case study for a town of Kerman in order to decrease the costs of rebuilding pipe network using the Imperialistic Competition Optimization Algorithm. So, the network simulation was performed with Water GEMS software. Firstly, the water supply network of the study area was simulated in the Water GEMS model. Next, the properties of water supply network were inserted. Then, using the standard pressure and speed constraints, the optimal options of the algorithm were obtained. By re-running the results of this optimized model in the Water GEMS model and the limits’ checkup, the total costs were estimated and compared. Analysis of the optimal model results showed that in comparison with the state prior to the network optimization, the Imperialistic Competition Algorithm has significantly reduced the cost function of the network.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Imperialistic competition algorithm
  • Kerman
  • optimization
  • Water GEMS model
  • Water supply network
Atashpaz Gorgri E, 2008. Developing a socially inspired optimization algorithm and investigation of its performance. Master Thesis. University of Tehran.
Barlow­ E and Tanyimboh­ T­­­T, 2014. Multiobjective memetic algorithm applied to the optimisation of water distribution systems. Water Resource Management, 28: 2229 –2242.
Kadu MS, Gupta R and Bhave P­ R, 2008. Optimal design of water networks using a modified genetic algorithm with reduction in search space, Journal of water resource. Plan. Manage. 134(2): 147-160.
Moghadam E, Alizadeh A and farid Hoseini ER. 2013. Comparison and evaluation of genetic algorithms and optimization of particle swarm in optimal design of urban water distribution networks. Master Thesis. Ferdowsi University of Mashhad.
Mahdavi FE, Tiari E, Galal Kamali N and Galal Kamali A, 2012.  Optimization of the water distribution network using the Bird community algorithm. A Case Study of Hormozgan Province Graduate Water Supply Network. National Conference of Water and Wastewater Engineering Sciences. Shahid Bahonar University of Kerman.
Mosavian S E, Sharifi MB and Ragabi Mashhadi H. 2009. Application of Meta-Huristic algorithms for optimization of urban water distribution networks. Eighth International Civil Engineering Congress. Shiraz.
Norani V, Keinejad M E and Kardan N. 2011. Use of genetic algorithms to optimize the penstock of concrete dams. Journal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, 40(3): 85-95.
Rahmani F and Behzadian K, 2014. Sequential multi-objective evolutionary algorithm for a real-world water distribution system design. 16th conference on water distribution system analysis, July, Bari, Italy.
Sadrzadeh Khorasani MG, Nasrallah ZAdeh B and Noei SM. 2014. Modeling and Optimization of Working Conditions of Heat Pipes by Artificial Intelligence for Cooling the Photovoltaic Panel. The sixth conference of renewable, clean and effective energy. Tehran. 707-717.