کاربرد الگوریتم رقابت استعماری چندهدفه در بهینه سازی شبکه های آب شهری

اسماعیلی, یوسف; یوسفوند, فریبرز; شعبانلو, سعید; رجبی, احمد; ایزدبخش, محمد علی

doi:10.22126/atwe.2025.11670.1152

کاربرد الگوریتم رقابت استعماری چندهدفه در بهینه سازی شبکه های آب شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

² گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

³ گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران.

10.22126/atwe.2025.11670.1152

چکیده

به دلیل روابط پیچیده در طراحی شبکه های آبرسانی شهری، کاهش هزینه طراحی شبکه از طریق تغییر قطر لوله ها، حتی در شبکه‌های با ابعاد متوسط، مشکل است. چرا که کمینه‌سازی قطر لوله‌های شبکه با هدف کاهش هزینه ها موجب کاهش فشار در شبکه می‌شود که مطلوب نیست. در این تحقیق، چند شبکه نمونه با اهداف حداقل‌سازی هزینه طراحی و کاهش کمبود فشار در کل شبکه مورد استفاده قرار گرفت. از نرم‌افزار EPANET برای تحلیل هیدرولیکی شبکه‌های نمونه استفاده شد. برای بهینه‌سازی سیستم از الگوریتم رقابت استعماری چندهدفه(MOICA) بر اساس فرمول‌بندی جدید تابع هزینه که در محیط MATLAB توسعه داده شده است استفاده شد. تابع هزینه ابتدا فقط با در نظر گرفتن رابطه بین هزینه، قطر و طول لوله‌ها تعریف شد و برنامه با 10000 تکرار اجرا شد. سپس برای افزایش سرعت همگرایی، هزینه ناشی از تعدی از محدوده مجاز فشار در شبکه نیز به این تابع افزوده شد و برنامه مجددا برای رسیدن به بهترین جواب اجرا گردید. نتایج نشان داد الگوریتم‌ MOICA با ساختار جدید تابع هزینه دارای سرعت همگرایی بیشتری در یافتن جواب‌های بهینه نسبت به ساختار اولیه دارد. در روش جدید، در نظر گرفتن هزینه تعدی از حدود مجاز فشار در هر تکرار سبب می‌شود که بهترین راه حل در کمترین زمان حاصل شود. لذا این روش باعث پیشرفت قابل توجهی در طراحی بهینه شبکه های آبرسانی در کمترین زمان با کمترین هزینه می‌گردد که دارای اهمیت زیادی در طراحی شبکه های آبرسانی شهری واقعی با ساختار پیچیده با قیود محدود کننده فشار و سرعت است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات