SU DAĞITIM SİSTEMLERİNİN GENETİK ALGORİTMA İLE OPTİMİZASYONU

Abstract

Son yıllarda su dağıtım şebekelerinde optimizasyon tekniklerinin kullanımı giderek artmaktadır. Gelişmiş ülkelerde, su dağıtım sistemlerinin boyutlandırılması ve işletilmesinde, en iyi optimizasyon seçeneklerinden biri olan Genetik Algoritma (GA) ön plana çıkmıştır. Yöntem basit ve uygulanması kolaydır. GA yöntemi ile optimizasyon sayesinde büyük şebekelerin inşaat ve işletme maliyetlerinde %15 ila 50 arası kazançlar sağlanmakta ve hidrolik açıdan da daha iyi şebekeler elde edilebilmektedir. Bu amaçla hidrolik hesaplamalar için EPANET benzeşim modelini ve David Goldberg'in temel genetik algoritmasının modifiye edilmiş bir halini kullanarak su dağıtım şebekelerinin tasarımında optimizasyon yapan SUGANET adlı bir program (Kahraman, 2003) geliştirilmiştir. Bu çalışmada, literatürde birçok araştırmacının çözüm yaptığı (8 borulu, iki gözlü) hayali bir şebeke ve (34 borulu, üç gözlü) Hanoi kenti şebekesi benzer koşullarla optimize edilerek uygun çözümler elde edilmiş ve SUGANET'in sonuçları diğer araştırmacıların sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. Optimizasyon ile elde edilen sonuçlar, boru çaplarının değişiminin teleskopik olacak şekilde değişmesi koşulu ve uygun akış yönleri göz önünde bulundurularak proje mühendisi tarafından düzeltildiğinde, daha iyi sonuçların elde edilebildiği görülmüştür. Bu programın kullanımı kolay olup, hidrolik benzeşim modelleri ile hemen hemen aynı girdileri kullanmaktadır. Ek olarak sadece genetik algoritma parametreleri için bir kaç değere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada kullanılan programın kısa sürede çözme ve optimum çözüme ulaşabilme özelliklerinin iyi olduğu ve gerçek şebeke sistemlerine kolaylıkla uygulanabilir olduğu saptanmıştır. In recent years, the use of optimization techniques for the design of water distribution networks has been increased. Genetic Algorithm (GA), which is one of the best optimization techniques employed in water sector, is pioneered technique for design and operation of water distribution networks in developed countries. The method is simple and it can be applied easily. GA-based optimization in the design of water distribution networks can yield higher capital and operational cost savings between 15% and 50% in large networks; and allows obtaining hydraulically better solutions. In this study, a program (SUGANET) which uses EPANET simulation model for hydraulic calculations and a modified David Goldberg's simple GA for optimization of design of water distribution networks is developed. A model network with 8 pipes and 2 loops and Hanoi City network with 34 pipes and 3 loops, which has been stated in the literature by many researchers, have been redesigned of SUGANET and the results are compared with the results of previous researchers. Better solutions can be found when project engineer straightened solutions that obtained from optimization by taken into consideration proper flow direction and pipe diameters changing under telescopic rule The program uses almost same data with hydraulic simulation models and it needs only a few genetic algorithm parameters. It is determined in this study that the program reaches proper solution more quickly, and can be applied on any water distribution network easily.