الحل الأمثل لنظم توزيع مياه الشرب باستخدام تقنية الخوارزميات الجينية

الملخص

تُعدُّ تقنية الخوارزميات الجينية Genetic Algorithm (GAs) إحدى طرق البحث عن الحل الأمثل، التي تحاكي عملية التطور والاصطفاء الطبيعي (البقاء للأفضل). وتُعدُّ إحدى الطرق المهمة لحلّ مسائل الأمثَلَة اللاخطية. وهي تعمل من خلال مجتمع من الأفراد (الكروموسومات)، والذي يمثل كلٌ منها حلاً للمسألة المطروحة. تبدأ هذه الكروموسومات بالتغير والتبدل عن طريق مجموعة من العمليات (توليد المجتمع الأولي- الاختيار- التصالب- الطفرة- النخبة). يزداد نجاح الأفراد ضمن هذا المجتمع بوصفهم نتيجة لهذه العمليات بشكل مضطرد، حتى الوصول لأفضل الحلول. وهي تقنية مناسبة للتطبيق، بشكل كبير، على نظم توزيع المياه، وخاصة في الشبكات الكبيرة والمعقدة.

إن الهدف الأساس من هذه الدراسة هو إيجاد الحل الأمثل لنظام توزيع مياه الشرب باستخدام تقنية ال(GAs). وذلك باستخدام تقنية مصمم داروين(Darwin Designer)، والتي تعمل من خلال برنامج WATERGEMS. V8 XM.

تمَّ اعتماد شبكة مياه حي المشروع العاشر الواقعة شمال مدينة اللاذقية بوصفها حالة دراسة، من خلال تحويل هذه الشبكة إلى شبكة حلقية، والقيام بالحساب الهيدروليكي لها. ومن ثم محاولة إيجاد الكلفة الدنيا لعملية التحويل، تبعاً لأسعار الأنابيب المتوافرة في السوق المحلية، مع مراعاة تحقيق الشروط الطرفية المطلوبة (الضاغط في العقد والسرعة في الأنابيب).

GA Methodology is an evolutionary process, basically imitating evolution process of nature. GA is essentially an efficient search method basically for nonlinear optimization cases. The genetic operations take place within the population of chromosomes. By means of various operators, (generation, selection, elitism, crossover and mutation). The genetic knowledge in chromosomes changes continuously and the success of the population progressively increases as a result of these operations tell reaching the optimal solution. GA optimization is also well suited for optimization of drinking water distribution systems, especially large and complex systems.

The primary objective of this study is the optimization of a water distribution systems by GA. GA operations are realized on a special program called Darwin Designer by Water Gems.V8 XM.

As a case study, we took 10^th project neighborhood network, which is located in the northern side of Lattakia. After converting the network to a looped network, and hydraulically calculations are doing for, Then We tried to find minimum cost for this converting, as an optimal solution. Available Pipes size is the design variables. Pressure and velocity are considered as the boundary constraints.