11501

11501

توسعه الگوريتم بهينه سازي جامعه مورچگان هوشمند براي حل همزمان مساله جانمائي و ابعاد در حوزه مهندسي آب (شبكه فاضلاب خانگي)

دكتري

عمران - گرايش آب

دكتر محمد هادي افشار

چكيده با توجه به اهميت مساله آلودگي محيط زيست، امروزه، ساخت شبكه فاضلاب خانگي به منظور جمع آوري فاضلاب توليدي شهرها مورد توجه قرار گرفته است. از آنجائيكه هزينه اجراي شبكه فاضلاب خانگي بويژه براي شهرهاي بزرگ، بسيار زياد است، هرگونه بهينه سازي در فرآيند طراحي شبكه موجب كاهش هزينه ها و صرفه جويي سرمايه خواهد شد. بدين جهت محققين زيادي با بكارگيري روش هاي مختلف بهينه سازي و ابتكاري سعي در كاهش هزينه هاي اجرايي شبكه هاي فاضلاب داشته اند. طراحي شبكه هاي فاضلاب خانگي شامل دو بخش است: 1) طراحي جانمايي شبكه 2) طراحي ابعاد شبكه براي يك جانمايي معلوم. اما اين دو بخش مستقل از يكديگر نيستند و طراحي يك شبكه بهينه مطلوب نيازمند منظور نمودن همزمان اين دو بخش است. اكثر تحقيقاتي كه در اين حوزه صورت گرفته است بر روي طراحي بهينه يكي از بخش ها و بخصوص طراحي بهينه ابعاد شبكه فاضلاب تمركز داشته اند و تعداد تحقيقاتي كه بر روي هر دو بخش تمركز داشته اند محدود است. لذا در اين تحقيق با بكارگيري الگوريتم بهينه سازي جامعه مورچگان، در ابتدا الگوريتم هاي ابتكاري براي حل مساله طراحي بهينه همزمان جانمائي و ابعاد شبكه فاضلاب خانگي ارائه مي گردد. سپس با استفاده از قابليت هاي ويژه الگوريتم بهينه سازي جامعه مورچگان و تركيب آن با ساير روش ها از جمله الگوريتم رشد و توسعه درختي، الگوريتم هاي تركيبي كارآمد براي حل مساله مذكور پيشنهاد مي شود. در ادامه به منظور كاهش محدوديت هاي الگوريتم هاي پيشنهادي، با تركيب الگوريتم بهينه سازي جامعه مورچگان با روش برنامه ريزي رياضي غيرخطي، الگوريتمي تركيبي جديدي براي حل مساله طراحي بهينه جانمائي و ابعاد شبكه فاضلاب خانگي ارائه مي گردد. در نهايت با توسعه روش پيشنهادي، امكان بكارگيري اين الگوريتم ها براي حل مساله طراحي بهينه همزمان جانمائي تصفيه خانه و شبكه و ابعاد شبكه فاضلاب خانگي فراهم مي گردد. كاربرد موفقيت آميز الگوريتم هاي پيشنهادي با حل چندين مساله نمونه نشان داده مي شود. بدين منظور نتايج حل مسائل نمونه با استفاده از الگوريتم هاي پيشنهادي با يكديگر و با نتايج بدست آمده با استفاده از ساير روش هاي موجود مقايسه مي شود. مقايسه نتايج بدست آمده نشان دهنده برتري الگوريتم هاي پيشنهادي براي حل همزمان اين مساله نسبت به ساير روشهاي موجود است. همچنين، در مقايسه با الگوريتم هاي ابتكاري، با استفاده از الگوريتم هاي تركيبي نتايج مطلوب تري براي مسائل نمونه حاصل مي شود كه نتايج بدست آمده از تركيب الگوريتم بهينه سازي جامعه مورچگان با روش برنامه ريزي رياضي غيرخطي نسبت به ساير الگوريتم هاي پيشنهادي مطلوب تر است. واژه‌هاي كليدي: طراحي بهينه شبكه فاضلاب خانگي، جانمائي، ابعاد، الگوريتم بهينه سازي جامعه مورچگان، الگوريتم رشد و توسعه درختي، روش برنامه ريزي رياضي غيرخطي.