16924

16924

طراحي سيستم تامين آب و تجميع فاضلاب تحت شرايط عدم قطعيت

كارشناسي ارشد

سيستم هاي اقتصادي اجتماعي

دي 1395

دكتر مير سامان پيشوايي - دكتر عليرضا علي احمدي

صنايع

در طي چند دهه¬¬ اخير، مسئله‌ي تخصيص منابع آب ميان مصرف‌كنندگان به‌طور فزاينده‌اي باعث ايجاد نگراني شده است. افزايش جمعيت و به دنبال آن توسعهي بخش كشاورزي و صنعتي منجر به افزايش مصرف آب و ايجاد بحران كم‌آبي در ساليان اخير شده است. مسئله‌اي كه در اين پژوهش بدان پرداخته خواهد شد طراحي سيستم تأمين آب و جمع‌آوري فاضلاب به‌صورت يكپارچه مي‌باشد كه تقاضاي دو مصرف‌كننده اصلي آب يعني كشاورزي و شهري را ارضا كرده و فاضلاب توليدشده را جمع‌آوري خواهد كرد. اين پژوهش به دنبال يك طراحي از لحاظ اقتصادي بهينه مي‌باشد كه عملكرد مناسبي را حتي‌المقدور در تمام سناريوهاي محتمل آينده و همچنين عدم¬قطعيت¬هاي معمول كسب¬و¬كارِ موجود در اين¬گونه شبكه¬ها داشته باشد. بنابراين انواع عدم قطعيت موجود در اين‌گونه مسائل، اعم از عدم قطعيت معمول داده‌ها كه ناشي از ماهيت تصادفي داده‌ها مي‌باشد و عدم قطعيت ناشي از شرايط اختلال (همانند بروز يك اتفاق ناگوار مثل زلزله) در مسئله طراحي گنجانده شده است. ابزار مورداستفاده براي برخورد با اختلال در اين پژوهش برنامه‌ريزي سناريو محور دومرحله‌اي تصادفي مي‌باشد. از طرف ديگر براي برخورد با عدم قطعيت معمول كسب‌وكار (تغييرات در مقادير پارامترهاي تقاضا و تأمين و انواع هزينه‌ها) روش‌هاي موسوم به ‌تقريب ميانگين به‌وسيله نمونه‌گيري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. نوعاً مسائل طراحي سيستم تأمين آب به علت وجود تسهيلات متعدد و امكان لوله‌گذاري از مسائل پيچيده مختلط عدد صحيح مي‌باشد و الگوريتم بندرز روش حلي توصيه‌شده براي اين كلاس از مسائل مي‌باشد. البته اين الگوريتم در همه شرايط به همگرايي در زمان معقول نمي‌رسد و پاره‌اي از روش‌هاي تسريع موردنياز است كه در اين پژوهش انواعي از روش‌هاي تسريع مورداستفاده قرار مي‌گيرد و مقايسه و به‌كارگيري انواع روش‌هاي تسريع بال خصوص روش نويني چون شاخه زني محلي از ويژگي‌هاي برجسته اين پژوهش مي‌باشد كه سابقه‌اي در پژوهش‌هاي صورت گرفته در مسائل طراحي سيستم‌هاي آب ندارد. همچنين در اين پژوهش مدل رياضي و روش حل توسعه داده شده با داده‌هاي شهر اروميه اجرا و بهينگي و كارايي روش حل در مقايسه با روش¬هاي موجود به¬¬اثبات رسيد. همچنين نتايج حاصل از مدل رياضي و روش¬حلِ توسعه¬يافته، به پاره¬اي از سياست¬گذاري¬هاي موثمر¬ثمر در طراحي اين شبكه ها انجاميد. واژه‌هاي كليدي: سيستم تأمين آب و جمع‌آوري فاضلاب، الگوريتم بندرز تسريع يافته، تقريب ميانگين به‌وسيله نمونه‌گيري، شاخه زني محلي.

1395/12/18

1/1/1900 12:00:00 AM

In this research, a mixed scenario based an​d probabilistic two-stage stochastic programming model is proposed for the design of integrated water supply an​d wastewater collection system. The proposed model is able to consider both the business-as-usual an​d hazard uncertainties in the design of water systems. To explore suitable solutions in a reasonable time, a solving procedure comprised of the (1) sample average approximation method, (2) fuzzy clustering an​d (3) benders decomposition algorithm is developed. The applied benders decomposition algorithm is empowered by local branching method in order to accelerate its convergence. The performance of the proposed mathematical model an​d the solution procedure is analyzed computationally through a real case study which the results show the usefulness of the developed stochastic programming model as well as the efficiency of the solution approach. Keywords: Water supply network, Wastewater collection system, Uncertainty, Sample average approximation, Accelerated benders decomposition algorithm, Local branching.