نوسازی و ارتقای سیستم های توزیع آب شهری با رویکرد بهینه سازی چندهدفه (مطالعه موردی: بخشی از شبکه توزیع آب شهر زاهدان)

فرسودگی لوله های سیستم های توزیع آب شهری از مهم ترین چالش های مدیران صنعت آب است. در صورتی که لوله های توزیع آب به پایان عمر مفید خود رسیده باشند و یا به دلیل افزایش تقاضا و تغییرات زبری، لوله ها دیگر کارایی نداشته باشند، باید با لوله های نو جایگزین شوند. محدودیت بودجه یکی از مهم ترین دلایل عدم موفقیت طرح های نوسازی و ارتقای سیستم های توزیع آب است. در رویکرد سنتی، نوسازی کل شبکه در یک فاز انجام می شود و رشد و توسعه سیستم لحاظ نمی شود و بنابراین عدم قطعیت های ناشی از تغییرات پیش بینی نشده، در نظر گرفته نمی شود. در این پژوهش، با یک رویکرد جدید با فازبندی کردن دوره طرح همراه با توسعه شهری و باز طراحی بخشی از لوله ها در فازهای 5 ساله، بر اساس تقسیم بندی بودجه، به نوسازی و ارتقای بخشی از سیستم توزیع آب شهر زاهدان پرداخته شد. به این منظور یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی چندهدفه با توابع هدف کمینه سازی هزینه تعویض لوله ها و بیشینه سازی اطمینان پذیری سیستم توزیع آب، برای بهبود عملکرد هیدرولیکی شبکه توسعه داده شد. در این راستا مدل شبیه ساز EPANET با الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری در محیط نرم افزار MATLAB تلفیق شد. پس از انجام بهینه سازی در فاز 1، نتایج به صورت یک جبهه پرتو بین ضریب اطمینان شبکه و هزینه بازسازی ارایه شد. یکی از پاسخ های بهینه موجود بر روی نمودار به عنوان طرح نهایی انتخاب شد. در این طرح بهینه 22 لوله با مبلغ 276 میلیون تومان و ضریب اطمینان 2/48 درصد تعویض شد. پس از اعمال تغییرات در قطر لوله ها بر اساس طرح فاز 1 مدل به عنوان مدل پایه فاز 2 بهینه سازی شد. در فاز 2 نیز 32 لوله انتخاب و نوسازی شد. به همین ترتیب پس از پایان فاز 4 مشخص شد که ضریب اطمینان شبکه به صورت چشمگیری 150 درصد افزایش داشت و فشار تمامی گره های شبکه در محدوه مجاز قرار داشت. بر اساس نتایج به دست آمده از این پژوهش می توان این گونه اظهارنظر کرد که استفاده از رویکرد به کار برده شده در این پژوهش در شرایط کمبود بودجه می تواند بسیار موثر باشد که علاوه بر مدیریت بودجه موجب افزایش ضریب اطمینان شبکه می شود.