Combined optimization of pipes and control valves in water distribution networks

摘要

On présente un modèle d'optimisation pour le projet combiné de tuyauteries et soupapes de régulation dans les réseaux de distribution d'eau. Le modèle utilise un algorithme génétique pour sélectionner les diamètres des tuyauteries et les positions des soupapes de régulation, et un algorithme de programmation non linéaire pour déterminer les degrés d'ouverture des soupapes. Le projet optimal considère-la minimisation des coûts des tuyauteries et de la fuite d'eau. La régulation optimale des soupapes a l'objectif de réduire la fuite d'eau avec contraintes sur les charges piézométriques minimums. La méthodologie proposée est appliquée à deux réseaux, avec résultats qui montrent que le projet optimal dépend du coût unitaire de l'eau. Une analyse sur ce paramètre montre que si le coût de l'eau est bas, le dimensionnement des diamètres n'est pas influencé par la politique de régulation de pression pour réduire la fuite d'eau. À mesure que le coût de l'eau augmente, l'optimisation combinée incrémente les diamètres des tuyauteries, parce que cela augmente la possibilité de réguler la pression par les soupapes.%An optimization model is presented for the combined design of pipes and control valves in water distribution networks. The model uses a genetic algorithm to select pipe diameters and location of control valves, and employs a non-linear programming algorithm to determine the valve settings. The optimal design includes minimization of both pipes and water leakage costs. The optimal valve regulation has the objective of reducing leakage with constraints on minimum pressure heads. The proposed methodology is applied to two networks, with results indicating that the optimal design is dependent on the unit cost of water. An analysis on this parameter shows that if water cost is low, the sizing of the diameters is not influenced by the pressure regulation policy to reduce leakage. As the cost of water increases, the combined optimization increases the pipe diameters, since this magnifies the possibility of pressure regulation by valves.