Abstract:
بهینه سازی مصرف آب در حال حاضر یکی از مهمترین چالش های دولت ها در بسیاری از مناطق جهان به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است. یکی از پارامترهای مهم در بخش آبرسانی، شبکۀ توزیع آب می باشد که طراحی بهینۀ این شبکه های آبرسانی می تواند تاثیر بسزایی در کاهش هزینه ها و نیز استفادۀ حداکثری از منابع آب را دربر داشته باشد. به همین منظور در این مقاله، مدل های برنامه ریزی چندگانه برای یکپارچه سازی مصرف آب در شهرهای صنعتی و سیستم های ماکروسکوپیک پیشنهاد شده است. هر دو مدل ریاضی پیشنهادی، مدل های برنامه ریزی غیرخطی توام با اعداد صحیح می باشند که مدل پیشنهادی A با هدف کمینه سازی مصرف آب شیرین در شهرهای صنعتی از طریق بیشینه سازی استفادۀ مجدد از آب به طور مستقیم و نیز طراحی بهینۀ شبکه های آبرسانی با کمترین هزینه جهت استفادۀ مجدد از آب به طور مستقیم است و مدل پیشنهادی B با هدف برنامه ریزی ذخیره سازی و توزیع بهینۀ آب در یک سیستم ماکروسکوپیک ارائه می شود. در پایان نیز، مثال هایی جهت اثبات مزایای مدل های پیشنهادی آورده شده است که نتایج بدست آمده از نقطه نظرات اقتصادی، ذخیره سازی و پایداری منابع آب، پتانسیل عظیم مدل های پیشنهادی را نشان می دهد.
Optimizing water use is currently one of the main challenges facing goverments in many parts of the world, especially in arid and semi-arid regions. One of the important parameters in the water sector is the water distribution network, which the optimal design of these water networks can have a significant impact on reducing costs and the maximize use of water resources. For this purpose, in this paper, multiple programming models are proposed to integrate water consumption industrial cities and macroscopic systems. Both proposed mathematical models are mixed integer non-linear programming models. The objective proposed model A is to minimize fresh water consumption in industrial cities by maximizing water reuse directly, and also optimal design water networks to minimum cost for reuse of water directly, and the proposed model B is presented to objective programming the storage and optimal distribution water in a macroscopic system. Finally, examples have been made to demonstrate the benefits of proposed models that the obtained results from the point of view of economics, storage and sustainability of water resources show the huge potential of the proposed models.
Machine summary:
همچنین در این مدل تعیین میشود: ١) تخصیص آب بین ٣٨ فصلنامه مهندسی تصمیم ، سال سوم ، شماره دهم ، پاییز ١٤٠٠ منابع و سینک ها و مقادیر جریان آب متناظر در طول کل برنامه ریزی برای به حداکثر رساندن استفاده مجدد مستقیم از آب و کمینه سازی آب شیرین مورد نیاز ٢) هزینه بهینه شبکه آبرسانی مجدد آب که منابع و سینک ها را در یک شهر صنعتی به هم وصل میکند به انضمام سیر تکاملی آن در طول دوره های زمانی.
حال فرمول بهینه سازی با هدف کمینه سازی هزینه کل مورد استفاده در طراحی بهینه شبکه های آبرسانی به صورت زیر بیان میشود: min ∑∑wt[∑∑a(DIic(p1),j(p2))bdi,j+∑a (DIfcw,j(p2))bdfw,j t∈Tp1,p2∈P i∈Ij∈J j∈J +∑a (DIic(p),ww)bdi,ww + HYCfresh∑∑Ffw,j(p2),t (12) 1 i∈I i∈It∈T که وزن اختصاص یافته به دوره زمانی t میباشد، d فاصلۀ بین دو وسیله است ، (j)p,DIic)p( قطر لوله بین منبع i از واحد صنعتی ١ و سینک j از واحد صنعتی ٢ میباشد، 1 2 (DIfcw,j)p قطر لوله بین منبع آب شیرین و سینک j از واحد صنعتی ٢ است ، ww,DIi)p( c 1 2 ٤٢ فصلنامه مهندسی تصمیم ، سال سوم ، شماره دهم ، پاییز ١٤٠٠ قطر لوله بین منبع i از واحد صنعتی ١ و تخلیۀ فاضلاب میباشد، t,(Ffw,j)p٢ مقدار جریان بین منبع آب شیرین و سینک j از واحد صنعتی ٢ در دوره زمانی t است و H به ساعت عملیات در یک دوره زمانی اشاره میکند، Cfresh هزینه آب شیرین برای هرُ تن میباشد و a و b پارامترهای هزینه هستند.