مقایسه‌ی کارایی روش آنیلینگ با سایر روش‌های تحلیل هیدرولیکی شبکه‌های تحت فشار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

3 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

چکیده

تحلیل هیدرولیکی شبکه­های آب شامل تعیین مقادیر دبی توزیع‌شده در هر لوله و هد در گره­های شبکه می­باشد. امروزه استفاده از الگوریتم فرا ابتکاری آنیلینگ شبیه­سازی شده در حل مسائل پیچیده­ی مهندسی با توجه به قابلیت‌های آن رو به افزایش نهاده است. هدف از انجام این تحقیق تحلیل هیدرولیکی شبکه­ی توزیع آب براساس آنیلینگ شبیه‌سازی شده و مقایسه نتایج حاصل از آن براساس شاخص­های آماری: میانگین خطا و مجذور میانگین مربع خطا با روش­های عددی: هاردی کراس، نیوتن- رافسون، نظریه خطی، گرادیان و نرم‌افزار Epanet می­باشد. جهت تعیین توانایی انواع روش‌ها در ارضای هم­زمان معادلات پیوستگی و افت انرژی شبکه، از تابع هدف بهره برده می­شود. در پایان مقدار تابع هدف آنیلینگ برای شبکه­ی دو حلقه­ای مورد نظر برابر 00016/0گردید و بررسی نتایج شاخص­ها بیانگر دقت آن در رسیدن به جواب­های مسئله بود. این نتایج کارایی این روش را نسبت به سایر روش­های متداول اثبات می­نماید. بر اساس این ارزیابی می­توان آنیلینگ شبیه­سازی شده را روشی جدید و قابل اطمینان در طراحی و تحلیل شبکه­های آب تحت فشار توصیه نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison the Efficiency of Annealing Method with other Methods in Hydraulic Analysis of Water Pipe Networks.

نویسندگان [English]

  • Sahar alsadat Razavian 1
  • Seyed Moezeddin Nabavi Hamedani 2
  • Hossein Babazadeh 3
1 M.Sc., Water Engineering Department, Buali Sina University, Hamedan, Iran.
3 Associate Professor, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran
چکیده [English]

Hydraulic analysis of water networks contains determination of the distribution rate in each pipe and head of network nodes. Nowadays using meta-heuristic algorithm Simulated Annealing is increasing in solving complex engineering problems according to capabilities. Purpose of this study hydraulic analysis of water distribution network based on simulated annealing and comparing the results according to statistical indices: AE and RMSE with numerical methods: Hardy Cross, Newton-Raphson, Linear theory, Gradient and Epanet software. To determine the ability of a variety of methods to simultaneously continuity equation and energy loss network, the Objective Function is used. At the end amount of Objective Function Simulated Annealing for two loops network is 0.00016 and assessing index results indicates its accuracy in reaching problem solutions. These results prove efficiency of this method towards the other conventional methods. According the assessment can recommend Simulated Annealing as a new method and reliable in designing and analysing pressurized water networks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydraulic analysis
  • Network equations
  • Numerical methods
  • Objective Function
  • Statistical indicators

ابراهیمی، ر. 1391. تخمین ضرایب منحنی رطوبتی خاک با روش بهینه‌سازی آنیلینگ شبیه­سازی شده. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی. دانشگاه بوعلی سینا. همدان.

بابازاده، ح. و م. ر. بهشتی. 1389. طراحی شبکه­های تأمین آب. انتشارات دانشگاه آزاد­اسلامی. واحد علوم و تحقیقات تهران. 484 صفحه.

پازوش، ه. 1385. مکانیک سیالات و هیدرولیک مهندسی. انتشارات دانشگاه تهران.672 صفحه.

تائبی، ا. و م. ر. چمنی. 1384. شبکه­های توزیع آب شهری. دانشگاه صنعتی اصفهان. 600 صفحه.

تابش، م. و ا. م. صفرپور عرفانی. 1380. تحلیل هیدرولیکی شبکه­های آبرسانی شهری با در نظر گرفتن وابستگی جریانات خروجی (مصرف و نشت).سومین کنفرانس هیدرولیک ایران.

 

تابش، م. و م. م. واسطی. 1388.حذف اثر حدس اولیه در حل معادلات H به روش نیوتن رافسون جهت تغییر شبکه­های آبرسانی شهری. اولین کنفرانس مهندسی و مدیریت زیرساخت­ها ،تهران.

جهانگیر، م.،  غ. بارانی و ع. جهانگیری. 1391. مدیریت هوشمند فشار و کاهش نشت شبکه‌های آبرسانی در محیط water Gems مطالعه موردی مجتمع آبرسانی دوحصاران خراسان جنوبی. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال چهارم، شماره سیزدهم صفحه 45.

حمیدخانی، ع. 1375. طراحی شبکه های آبرسانیLOOP. انتشارات کتاب دانشگاهی. 160 صفحه.

فتاحی، پ. 1388. الگوریتم های فرا ابتکاری. انتشارات دانشگاه بوعلی سینا.234صفحه.

کوشش، ص. 1390. تخمین ضرایب روش روندیابی سیل ماسکینگام غیر­خطی با تکنیک بهینه­سازی SA. ، پایان‌نامه کارشناسی­ارشد. دانشکده کشاورزی. دانشگاه بوعلی سینا. همدان.

منزوی، م. ت. 1383. آبرسانی شهری .انتشارات دانشگاه تهران .377 صفحه .

Ahmed, I. 1997. Application of the Gradient Method for the Analysis of Unsteady Flow in Water Networks. College H, E University of Arizona.

Bhave, P. R. 1995.Rapid convergence in Hardy Cross method of network analysis. Journal Indian water works assosiation .vol 16 no 1pp1:5.

Bhave, P. R. and R. Gupta. 2006. Hardy Cross method. Analysis of Water Distribution Networks. Alpha Science Int’l Ltd., 187-188

Lindell, E Ormsbee. 2006. The History of Water Distribution Network Analysis: The Computer Age. 8th Annual Water Distribution Systems Analysis Symposium, Cincinnati, Ohio, USA, 27-30.

Lin, Y. C and H. D. Yen. 2008. Identifying ground water pumping source information using Simulated Annealing. Hydrological Processes,22(16):3010-3019.

Luenberger, D. G. and Y. Yinyu. 2008. Linear and nonlinear programming international series in operations research and management science. Stanford University.

Marrow, J. 2006. A Simulated Annealing approach to irrigation.

Martin, D. W. and G. Peters. 1963. The Application of Newton's Method to Network Analysis by Digital Computer, Journal of Institution of Water Engineers and Scientist, Vol. 115.

Mays, L. W. 1999. Water Distribution Systems Hand book. MC Graw Hill.

Mohammadi, M., G. H. Barani and K. Qaderi.  2013. Using Simulated Annealing (SA), Evolutionary Algorithm to Determine Optimal Dimensions of Clay Core in Earth Dams. International journal of Advanced Biological and Biomedical Research ISSN: 2322 - 4827, Volume 1, Issue 4, 2013: 382-397.

Sousa, J., J. Muranho, A. Sá Marques and R. Gomes. 2015. Optimal Management of Water Distribution Networks with Simulated Annealing: The C-Town Problem. Journal of Water Resources Planning and Management.pp:1943-5452.

Todini, E. and S. Pillati. 1987.Gradiant method for the analysis of pipe networks. International Conference on Computer Application for Water Supply and Distribution. Leicester Polytechnic, UK.

Whitmore, A. P. 1991. A method for assessing the goodness of computer simulation of soil processes J. Soil Sci. 42:289–299.

Wood, D. J. and C. O. A. Charles. 1972. Hydraulic Network Analysis Using Linear theory. Journal of the Hydraulics Division, ASCE, Vol. 98, No. HY7, pp. 1157-1170.