كامران محمدي

آب و رسيدن به راندمان انتقال و توزيع بالاتر در شبكه‌هاي آبياري مدرن، سيستم‌هاي تحت فشار جايگزين مجاري روباز مي شوند. در اين راستا طراحان شبكه‌هاي آبياري به دنبال اين موضوع هستند كه طراحي خود را به اقتصادي‌ترين طرح ممكن نزديك نمايند تا علاوه بر تأمين نيازهاي مصرف‌كنندگان به بهترين شكل هزينه نيز تا حد ممكن كاهش يابد. اهميت اين موضوع هنگامي روشن مي‌شود كه مهندسين با طرح‌هاي بزرگ روبه‌رو مي‌شوند. در عمل مهندسين با تجربه براي يافتن يك طرح با قيمت كم، به صورت سنتي از روش‌هاي آزمون و خطا مبتني بر قضاوت مهندسي استفاده مي‌كنند. به دليل اينكه روش‌هاي سنتي هيچ تضميني براي رسيدن به جواب بهينه و يا حتي نزديك به جواب بهينه ندارند، تحقيقات بسياري در زمينه روش‌هاي بهينه‌سازي انجام‌شده است. با توجه به توصيه‌هاي انجام‌شده توسط محققين قبلي يكي از توانمندترين روش‌هاي بهينه‌سازي و راه‌حل مسائل پيچيده رياضي ، الگوريتم ژنتيك مي‌باشد كه از آن به‌طور گسترده‌اي در حل مسائل مهندسي آب   استفاده ‌شده است. بر اين اساس در اين پايان نامه طراحي بهينه سيستم آبرساني شبكه آبياري تحت فشار اسماعيل آباد مورد توجه قرار گرفت. بصورت ويژه اثر روش هاي مختلف برآورد افت جريان بر طراحي بهينه سيستم مذكور مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور يك كد كامپيوتري شبيه ساز- بهينه ساز توسعه داده شد. بهينه سازي بر اساس روش الگوريتم ژنتيك دودويي و شبيه سازي بر اساس حل معادلات جريان غير ماندگار انجام مي شود. در شبيه سازي جريان غير ماندگار روش هاي مختلف محاسبه افت ازجمله   افت ماندگار، شبه ماندگار و غير ماندگار در نظر گرفته شده است.   با استفاده از نتايج   Covas و همكاران(2004و 2005) و داده هاي اندازه گيري Bergant و همكاران (2001)   مدل شبيه ساز جريان غير ماندگار مورد صحت سنجي دقيق قرار گرفت.   نتايج اين صحت سنجي نشان داد دقت مدل در شبيه سازي سيكل هاي فشار جريان   بسيار مناسب عمل مي كند و عملا اختلاف بين سيكل­ها در مدل حاضر با نتايج حقيقات قبلي وجود ندارد و مي­توان از صحت داده­هاي خروجي از نرم افزار اطمينان داشت. با استفاده از طراحي بهينه خط لوله نيمه اصلي آبياري باراني بر روي سطح بدون شيب با چهارخروجي جانبي كه توسط واليانتزاس ( Valiantzas, 2003b) معرفي شد صحت سنجي مدل بهينه ساز انجام شد.   نتايج نشان داد هزينه پروژه و فشار در ابتداي سيستم با مقادير ارايه شده توسط   واليانتزاس اختلاف قابل ملاحظه­اي نداشت.   پس از صحت سنجي اثر روش هاي مختلف برآورد افت بر هيدروليك جريان در شبكه اسماعيل آباد و در ادامه بر طراحي بهينه آن مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت.   بهينه سازي بدون در نطر گرفتن   قيود و ملاحظات ضربه قوچ و با استفاده از افت ماندگار هيزن-ويليامز   نشان داده شد كه   هزينه لوله گذاري   محاسبه شده برابر با 725292 دلار است كه در مقايسه با هزينه اجرا شده 8/12 درصد كاهش داشته است. در حالت استفاده از افت غيرماندگار( رابطه Brunone, 1991) و با در نظر گرفتن ملاحطات ضربه قوچ   هزينه لوله گذاري به مقدار 3/743543 دلار رسيده است. اين هزينه در مقايسه با شرايط بدون در نظر گرفتن ضربه قوج ( مقدار 87/725292 ) 18250 دلار يعني حدود 5/2 درصد افزايش داشته است. در اين حالت با قطر دو لوله P2P11 و P11P12   تغيير داشته و فشار ورودي از 087/139 به 65/133 متر كاهش پيدا كرده است.   علاوه بر اين نتايج اين تحقيق نشان داد با درنظر گرفتن ملاحظات ضربه قوچ در بهينه سازي شبكه،   در نظر گرفتن يا   عدم در نظر گرفتن   افت غير ماندگار تاثيري بر   قطر هاي بهينه شده   ندارد.   بر خلاف تحقيقات آزمايشگاهي كه در اعداد رينولدز نسبتاً كوچك انجام شده اند در مقياس واقعي و   اعداد رينولدز بالا مقادير افت غيرماندگار نسبت به مقادير افت ماندگار نمي­تواند قابل ملاحظه باشد و بر طرح بهينه تاثير گذار باشد.