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Tabu search algorithms for water network optimization

Cunha, Maria da Conceição; Ribeiro, Luísa
Fonte: Universidade de Coimbra Publicador: Universidade de Coimbra
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: aplication/PDF
ENG
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75.87%
In this paper we propose a tabu search algorithm to find the least-cost design of looped water distribution networks. The mathematical nature of this optimization problem, a nonlinear mixed integer problem, is at the origin of a multitude of contributions to the literature in the last 25 years. In fact, exact optimization methods have not been found for this type of problem, and, in the past, classical optimization methods, like linear and nonlinear programming, were tried at the cost of drastic simplifications. Tabu search is a valuable heuristic technique for solving problems cast in combinatorial form. This is based on the human memory process and uses an iterative neighborhood search procedure in an attempt to avoid becoming trapped in local optima. The use of such a heuristic procedure to solve the aforementioned problem needs particular tailoring to produce high quality solutions. In this paper we present the essential features of the algorithm and the results obtained when it is applied to some of the classical water distribution network case studies appearing in the literature. The results are very promising and demonstrate the usefulness of tabu search algorithms in solving this kind of optimization problem.; http://www.sciencedirect.com/science/article/B6VCT-498TY6T-9/1/d69a0ed8e8ed7fbd715e23eaaca78556

Modelos de análise hidráulica de redes de distribuição de água considerando demanda dirigida pela pressão e vazamentos; Water distribution networks analysis considering leakage and pressure driven demand modeling

FORMIGA, Klebber Teodomiro Martins; CHAUDHRY, Fazal Hussain
Fonte: ABES Publicador: ABES
Tipo: Artigo de Revista Científica
POR
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95.94%
As ferramentas para análise hidráulica são componentes importantes na avaliação do funcionamento das redes de distribuição de água para abastecimento. Existem diversos métodos que podem ser utilizados para essa análise, no entanto, os modelos que procuram resolver o sistema de equações correspondente através do método Newton-Raphson ou por meio de linearizações sucessivas são os mais eficientes. Quatro formulações baseadas nestes esquemas são avaliadas neste trabalho. O objetivo deste trabalho é fazer uma comparação dos métodos Newton-Raphson, Teoria Linear, Híbrido e Gradiente para a análise de redes de distribuição de água em regime permanente, considerando a demanda dirigida pela pressão e os Vazamentos. Para tanto, foi utilizado um layout de rede frequentemente empregado na literatura dotado de válvulas. O método do Gradiente foi o que convergiu em um número menor de iterações para redes mais simples, o Método Híbrido foi o que mais se adaptou para sistemas mais complexos.; The hydraulic analysis tools are important in the performance evaluation of water distribution networks. Various methods are available for such analysis. However, the hydraulic models that solve the system of equations describing the flow problem through Newton-Raphson or through its successive linearizations are the most efficient. It is the purpose of this paper to compare Newton-Raphson...

Estudo da localização otimizada de equipamentos para detecção de contaminação em redes de distribuição de água; Study of optimized localization of equipments for contamination detection in water distribution networks

Dias, Luiz Fernando de Souza
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 06/04/2006 PT
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75.92%
A qualidade da água de abastecimento é de vital importância à saúde da população dos núcleos urbanos do mundo todo. Por essa razão, muitas pesquisas enfocam esse tema. Além disso, os ataques terroristas recentes ocorridos nos Estados Unidos e Europa, vêm fomentando a antiga preocupação relativa a possíveis injeções de contaminantes em redes de distribuição de água para abastecimento, evidenciando a importância da efetiva vigilância de tais sistemas. O presente trabalho investiga a rede de monitoramento ótima para detecção de injeções intencionais de poluentes e/ou contaminantes em concentrações e/ou quantidades suficientes para que se propaguem nas direções do fluxo da água no interior das redes, do ponto de vista de objetivos múltiplos. A metodologia aqui apresentada representa uma extensão de propostas anteriores e é demonstrada ilustrativamente, através de redes já utilizadas na literatura. Com base no conceito da rede auxiliar proposto por Kessler et al. (1998), propõe-se o emprego de algoritmos genéticos multiobjetivo para considerar os níveis de serviço em termos do volume consumido, do tempo e da extensão da rede atingida antes da detecção. São criadas matrizes de poluição para os níveis de serviço considerados e...

Análise de reabilitação de redes de distribuição de água para abastecimento via algoritmos genéticos multiobjetivo; Rehabilitation analysis of the water distribution networks by multiobjective genetic algorithms

Cheung, Peter Batista
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 02/02/2004 PT
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86%
Reconhecendo-se a importância da água como recurso natural limitado e considerando-se a perspectiva de crescimento do contingente populacional urbano, faz-se necessária uma investigação dos sistemas de distribuição de água para abastecimento, por tratarem-se de infra-estruturas básicas comuns aos núcleos populacionais do mundo todo. O planejamento da reabilitação das redes de distribuição de água torna-se de fundamental importância considerando os recursos financeiros limitados e o comportamento operacional desses sistemas que são alterados ao longo do tempo devido ao processo de deterioração de seus componentes. O presente trabalho representa um esforço no sentido de considerar objetivos mais promissores na análise de reabilitação de redes. Dessa maneira, foram considerados: custo, benefício, vazamentos e confiabilidade. Este trabalho apresenta contribuições às análises multiobjetivo via algoritmos genéticos, propriciando um aprimoramento do algoritmo Multiobjective Genetic Algorithm (MOGA) e realizando investigação dos operadores (recombinação e mutação) e dos métodos Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA), Strength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA) e Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA II). Do ponto de vista hidráulico...

Otimização energética em tempo real da operação de sistemas de abastecimento de água; Real-time optimization of water supply system operation

Cunha, Alice Araújo Rodrigues da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 12/05/2009 PT
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75.87%
Este trabalho apresenta um modelo computacional para otimização energética de sistemas de abastecimento em tempo real. Tal modelo é composto por três módulos principais: (1) um módulo de simulação hidráulica que descreve o comportamento do sistema - EPANET; (2) um módulo de previsão de demandas que realiza a previsão das demandas futuras aplicável à utilização no tempo real (curto prazo), desenvolvido por Odan (2008); e, por fim, (3) um módulo otimizador estruturado em linguagem C++ que implementa a biblioteca de algoritmos genéticos do MIT - Massachusetts Institute of Technology and Matthew Wall, a GAlib, que permite determinar as rotinas operacionais (acionamento de válvulas e bombas) de forma à minimizar o custo de energia elétrica no sistema. O processo de otimização é divido em duas rotinas, nível estratégico e tempo real. Na otimização em nível estratégico, a partir das curvas típicas de demanda para cada nó de demanda do macro-sistema considerado, determina-se o conjunto de controles que minimizam os custos de energia elétrica, respeitando as restrições hidráulicas do sistema. Para cada conjunto de controles otimizados têm-se os níveis que os reservatórios irão atingir ao final de cada hora durante o horizonte de planejamento considerado...

Avaliação e gestão de riscos no controle da qualidade da água em redes de distribuição: estudo de caso; Risk management and assessment in the control of the quality of water in water distribution networks: a case study

Moreno, José
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 06/11/2009 PT
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96.12%
Esta pesquisa diz respeito à proposta de usar a avaliação e gestão de risco como instrumento para controle da qualidade da água para consumo humano e operação de redes de distribuição. Em 2004 a Organização Mundial da Saúde - OMS - apresentou uma proposta abrangente para controle da qualidade da água denominada PSA, na qual foi indicado um processo sistemático para identificação de perigos e procedimentos de gestão e controle de riscos. Segundo a OMS, o maior benefício em se desenvolver planos desta natureza é a sistematização, avaliação detalhada e a priorização de perigos - além de monitoramento operacional através de múltiplas barreiras de controle. Este trabalho tem como objetivo examinar a pertinência de utilizar a avaliação de risco na operação de redes de distribuição e no controle da qualidade da água para consumo humano. Para tanto foi estudado como os conceitos de avaliação e de gestão de risco podem ser especificamente aplicados em redes de distribuição de água. Este estudo possibilitou a identificação e caracterização de variáveis relevantes, as quais possibilitaram definir critérios e parâmetros, a partir dos quais foi possível elaborar método para a avaliação de risco microbiológico em redes de distribuição de água...

Contribuição ao dimensionamento de rede de distribuição de água por critério de custo global.; Contribution to the design of water distribution network for global cost criterion.

Furusawa, Rubens Tadashi
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 13/05/2011 PT
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75.87%
Este trabalho apresenta o dimensionamento otimizado de redes pressurizadas de distribuição de água em regime permanente para áreas de topografia relativamente plana. Além dos critérios tradicionais de dimensionamento hidráulico, o resultado ótimo é aquele com menor custo global, ou seja, onde a soma dos custos de implantação e de operação é mínimo. Para a determinação dos resultados, as equações que envolvem a perda de carga nos circuitos e vazões em cada nó foram solucionadas através da programação não linear com emprego de métodos matriciais. As principais variáveis analisadas foram os diferentes materiais das tubulações (PEAD, PVC e Ferro Fundido), tipos de superfície (terra, concreto, paralelepípedo e asfalto), locação da rede (passeio, viário pavimentado e sem pavimentação), tarifas de energia elétrica para concessionárias de água, vida útil usuais para o sistema de bombeamento e taxa de juros ao longo da operação do sistema. Os resultados obtidos através da metodologia proposta demonstraram que as principais variáveis em relação ao custo referencial unitário foram o custo da pressurização inicial, custo da tubulação, além do custo de remoção e recomposição de viário em pavimento asfáltico.; This work presents the optimal design of pressurized networks of water distribution in steady state flow to areas of relatively flat topography. In addition to the traditional hydraulic criteria for design...

Contribuição ao estudo do planejamento de reabilitação de redes de distribuição de água; Contribution to the study of planning for rehabilitation of water distribution networks

Alex Orellana
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 24/11/2011 PT
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76.02%
Diversos operadores de sistemas de distribuição de água estão confrontando-se com a importante tarefa de reabilitar as redes de abastecimento de água. O envelhecimento das tubulações leva a aumentos na frequência de vazamentos, nos custos de operação e manutenção, nos problemas de regularidade do fornecimento de água, na qualidade da água e no volume de água perdida, acarretando em decréscimo da eficiência do sistema. Contudo, a reabilitação dos sistemas de distribuição de água ainda é uma questão controversa para os gestores dos serviços de saneamento, pois se há consenso sobre os efeitos negativos gerados pela deterioração das redes de distribuição, não há a mesma certeza quanto à decisão de reabilitá-las. Diante deste cenário, desenvolveu-se uma metodologia para o planejamento de reabilitação de redes de distribuição de água em larga escala. Trata-se de uma metodologia de planejamento para a identificação e classificação das áreas objeto de reabilitação utilizando-se a análise de dados cadastrais, indicadores de desempenho e histórico de dados operacionais, factíveis a uma empresa de saneamento. Para o desenvolvimento da metodologia foi utilizado o caso real do planejamento de reabilitação de redes da Unidade de Negócio Norte da Sabesp. Como resultados...

Localização ótima de estações de monitoramento de qualidade em redes de distribuição de água; Optimal location of quality monitoring stations in water distribution networks

Roberto Suse
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 31/03/2014 PT
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A qualidade da água potável transportada em uma rede de distribuição deve ser monitorada para identificar condições que possam comprometer a saúde da população atendida. Este monitoramento deve servir como um mecanismo para detectar a ocorrência de problemas de contaminação da água em seus primeiros estágios. As estações devem ser localizadas de forma a garantir a representatividade espacial e temporal da rede monitorada, ou seja, a análise dos pontos monitorados deve permitir avaliar a qualidade da água de toda a rede de distribuição ao longo do tempo. Diversos pesquisadores mencionam a necessidade em utilizar a modelagem matemática associada aos programas computacionais que simulam o comportamento da água nas redes para identificar a quantidade e os melhores locais para as estações de monitoramento. Entretanto, a aplicação destas ferramentas, para descrever o comportamento hidráulico e qualitativo da água nas redes de distribuição, pode ser considerada útil se e somente se as vazões, o sentido do escoamento e a demanda de água na rede de distribuição forem avaliados. Por estas razões, o objetivo deste trabalho de mestrado foi o desenvolvimento de uma ferramenta computacional com o intuito de contribuir nas investigações relacionadas ao importante tema da qualidade da água transportada pelas redes de distribuição. A ferramenta computacional foi baseada no conceito de cobertura de demanda...

Control of transients in water distribution networks by H¥ Control

Terra,M. H.; Reis,J. A. T. dos; Chaudhry,F. H.; Souza,R. Schiavetto de
Fonte: The Brazilian Society of Mechanical Sciences Publicador: The Brazilian Society of Mechanical Sciences
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/11/2002 EN
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95.94%
In this work, a controller for regulating the transients in water distribution networks is established. The control technique is the H¥ Control. The developed controller is applied to a water distribution network and the results of this application demonstrate that the technique allowed the establishment of a robust controller, capable of attenuating the disturbances in a suitable way, being effective in controlling the oscillations of the state variables in question.

CALIBRAÇÃO DE MODELOS DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA USANDO ALGORÍTMO GENÉTICO MULTIOBJETIVO; Calibration of models of distribution network of water using multiobjective genetic algorithm

VIEIRA, Maria Eulina Aires Gonçalves
Fonte: Universidade Federal de Goiás; BR; UFG; Mestrado em Engenharia do Meio Ambiente; Engenharias Publicador: Universidade Federal de Goiás; BR; UFG; Mestrado em Engenharia do Meio Ambiente; Engenharias
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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75.93%
Increasing population united the behaviour of man carefree about the environmental preservation has led to a scarcity of natural resources. A key resource for human survival has been directly affected by these desmazelos, water. Based on this context arises as a commitment to operational excellence of water supply systems, seeking greater efficiency in the establishment of operational rules. To this end, the general objective of this research is to develop a study of water distribution networks model calibration, because it is believed to be the best technique for tracking this problem by adjusting the physical parameters that have changed over time and dictate strategies. This work aims to develop a technique based on the inverse of calibration using GAs as a tool for optimization, using multiple goals: pressure and flow. The parameters adjusted were roughness coefficients and coefficients of losses by leaks. To evaluate the proposed methodology were employed two networks often used in literature. The first network employed is a theoretical system proposed by Tucciarelli (1999) and was used to evaluate the behavior of multiobjectives methods and their parameters. The second network is located in Campo Grande (MS) has been studied by Cheung (2004) and Soares et al. (2004). This example is a real system that had its data measured in situ and presents all the complications inherent in the calibration real problems. The results were very satisfactory...

Failure monitoring in water distribution networks

Misiunas, D.; Vitkovsky, J.; Olsson, G.; Lambert, M.; Simpson, A.
Fonte: I W A Publishing Publicador: I W A Publishing
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2006 EN
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75.92%
An algorithm for the burst detection and location in water distribution networks based on the continuous monitoring of the flow rate at the entry point of the network and the pressure at a number of points within the network is presented. The approach is designed for medium to large bursts with opening times in the order of a few minutes and is suitable for networks of relatively small size, such as district metered areas (DMAs). The burst-induced increase in the inlet flow rate is detected using the modified cumulative sum (CUSUM) change detection test. Based on parameters obtained from the CUSUM test, the burst is simulated at a number of burst candidate locations. The calculated changes in pressure at the pressure monitoring points are then compared to the measured values and the location resulting in the best fit is selected as the burst location. The EPANET steady-state hydraulic solver is utilised to simulate the flows and pressures in the network. A sensitivity-based sampling design procedure is introduced to find the optimal positions for pressure monitoring points. The proposed algorithm is tested on a case study example network and shows potential for burst detection and location in real water distribution systems.; D. Misiunas...

Burst detection and location in water distribution networks

Misiunas, D.; Lambert, M.; Simpson, A.; Olsson, G.
Fonte: IWA Publishing Publicador: IWA Publishing
Tipo: Conference paper
Publicado em //2005 EN
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75.89%
An algorithm for the detection and location of sudden bursts in water distribution networks combining both continuous monitoring of pressure and hydraulic transient computation is presented. The approach is designed for medium and large bursts that are the result of the sudden rupture of the pipe wall or other physical element in the network and are accompanied by the transient pressure wave that propagates throughout the network. The burst-induced transient wave arrival times and magnitudes measured at two or more points are used to find the location of a burst. The wave arrival times and magnitudes are detected using the modified cumulative sum (CUSUM) change detection test. Results of validation on a real network show the potential of the proposed burst detection and location technique to be used in water distribution systems.; Dalius Misiunas, Martin Lambert, Angus Simpson, and Gustaf Olsson

WATER DISTRIBUTION SYSTEM DESIGN AND REHABILITATION UNDER CLIMATE CHANGE MITIGATION SCENARIOS

Roshani, EHSAN
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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75.95%
The water industry is a heavy consumer of electricity to pump water. Electricity generated with fossil fuel sources produce greenhouse gas (GHG) emissions that contribute to climate change. Carbon taxation and economic discounting in project planning are promising policies to reduce GHG emissions. The aim of this research is to develop novel single- and multi-objective optimization frameworks that incorporate a new gene-coding scheme and pipe ageing models (pipe roughness growth model, a pipe leakage model, and a pipe break model) to examine the impacts of a carbon tax and low discount rates on energy use, GHG emissions, and design/operation/rehabilitation decisions in water systems. Chapter 3 presents a new algorithm that optimizes the operation of pumps and reservoirs in water transmission systems. The algorithm was applied to the KamalSaleh transmission system near Arak, Iran. The results suggest that a carbon tax combined with a low discount rate produces small reductions in energy use and GHG emissions linked to pumping given the high static head of the KamalSaleh system. Chapter 4 presents a new algorithm that optimizes the design and expansion of water distribution networks. The algorithm was applied to the real-world Fairfield water network in Amherstview...

Examining the Relationship between Pumping Energy and Geographically-Targeted Water Conservation Measures in Municipal Water Distribution Networks

Oldford, Alexandra
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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76.04%
Municipal water distribution systems are operated and maintained by utilities whose first priority is the safe and reliable provision of drinking water to consumers. The cost to move and treat water through distribution networks is significant and can account for up to 80% of a utility’s energy costs. As these networks age, operating and maintenance costs continue to increase due to higher incidences of leaks and breaks and increased pipe friction leading to higher energy use. Many utilities are considering water conservation as a strategy to reducing their energy consumption by reducing the amount of water being pumped and treated in their jurisdictions. This work studies the pumping energy response of a distribution system when water conservation strategies are implemented in small geographic areas in the network. A water conservation plan is tailored to each defined area by specifying which conservation measures are feasible to implement, desired by the customer, and are attractive to the utility based on a potential return on investment in the form of reduced electricity bills to pump and treat water. Energy intensity and energy elasticity indicators are developed to assess the mechanical energy used in a network to distribute water to end-users. A case study for the City of Kingston water distribution system is presented. The distribution system studied indicated that when water conservation strategies produced marginal water savings...

Distritos de medição e controle como ferramenta de gestão de perdas em redes de distribuição de água; District metered area as a tool for managing losses in water distribution networks

José do Carmo de Souza Júnior
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 29/08/2014 PT
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76.07%
O volume global de perdas de água é significativo. Cada ano, mais de 32 bilhões de m3 de água tratada são perdidos por vazamentos em redes de distribuição. Tendo em vista a complexidade dos sistemas de abastecimento de água, a divisão em sistemas menores permite analisar individualmente cada componente do sistema e definir ações que proporcionem uma gestão mais adequada. O presente trabalho tem por objetivo apresentar as ferramentas para gestão de perdas de água através da utilização dos Distritos de Medição e Controle (DMC's), que são áreas menores e mais gerenciáveis e possibilitam um controle efetivo de pressões e vazões nas redes de distribuição, proporcionando a redução dos volumes de água perdidos. A metodologia de utilização dos DMC's é internacionalmente aceita como uma das melhores práticas para redução de perdas de água, entretanto, sua aplicação é relativamente recente no campo de redes de distribuição. As áreas de abrangência dos DMC's são definidas tomando-se por base parâmetros como número de ligações de água, requisitos de pressão mínima e máxima, nível atual de vazamentos, limites do sistema de abastecimento, como áreas de bombeamento e áreas de válvulas redutoras de pressão...

STUDY OF SENSITIVITY OF THE PARAMETERS OF A GENETIC ALGORITHM FOR DESIGN OF WATER DISTRIBUTION NETWORKS (doi: 10.4090/juee.2007.v1n2.061069)

Iglesias, Pedro L.; Mora, Daniel; Martínez, F. Javier; Fuertes, Vicente S.
Fonte: JUEE Press Publicador: JUEE Press
Tipo: info:eu-repo/semantics/article; info:eu-repo/semantics/publishedVersion; Formato: application/pdf
Publicado em 02/12/2008 ENG
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75.94%
The Genetic Algorithms (GA) are a technique of optimization used for water distribution networks design. This work has been made with a modified pseudo genetic algorithm (PGA), whose main variation with a classical GA is a change in the codification of the chromosomes, which is made of numerical form instead of the binary codification. This variation entails a series of special characteristics in the codification and in the definition of the operations of mutation and crossover. Initially, the work displays the results of the APG on different networks studied in the literature. The results show the kindness of the method. Also is made a statistical analysis of the obtained solutions. This analysis allows verifying the values of mutation and crossing probability more suitable for the proposed method. Finally, in the study of the analyzed water supply networks the concept of reliability in introduced. This concept is essential to understand the validity of the obtained results. In one second part, starting with values optimized for the probability of crossing and mutation, the influence of the population size is analyzed in the final solutions on the network of the Hanoi Towers, widely studied in the bibliography. The aim is to find the most suitable configuration of the problem...

Conduit-hydropower potential in the City of Tshwane water distribution system: A discussion of potential applications, financial and other benefits

Loots,I; van Dijk,M; van Vuuren,S J; Bhagwan,J N; Kurtz,A
Fonte: Journal of the South African Institution of Civil Engineering Publicador: Journal of the South African Institution of Civil Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/10/2014 EN
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75.87%
In water distribution networks, water is often fed under gravity from a higher reservoir to another reservoir at a lower level. The residual pressure head at the receiving reservoir is then dissipated through control valves (mechanically or hydraulically actuated), sometimes augmented by orifice plates where there is a propensity for cavitation. There are possibilities to add turbines in parallel and generate hydroelectricity at these locations using the flow and head available. The benefit of this hydropower generating application is that minimal civil works need to be done, as the control valves are normally inside a control room/valve chamber. No negative environmental or social effects require mitigation, and the anticipated lead times should be short. From a topographical perspective the City of Tshwane has a lower elevation than the bulk service reservoirs of Rand Water, which is the main water supply. Water is distributed through a large water system that includes 160 reservoirs, 42 water towers, 10 677 km of pipes and more than 260 pressure reducing stations (PRS) that operate at pressures of up to 250 m. The top ten hydropower potential sites in the City of Tshwane water distribution network have a total energy generating capacity of approximately 10 000 MWh/a. A number of potential conduit-hydropower sites have shown promise of short payback periods. The identifying and development of these sites in Tshwane to convert water pressure to electricity is ongoing and exploited further. Various challenges currently exist with reservoir communication in isolated areas due to vandalism and theft of necessary infrastructure...

Optimum reliable operation of water distribution networks by minimising energy cost and chlorine dosage

Babaei,Nadia; Tabesh,Massoud; Nazif,Sara
Fonte: Water SA Publicador: Water SA
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2015 EN
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75.9%
In recent decades much attention has been paid to optimal operation of water distribution networks (WDNs). In this regard, the system operation costs, including energy and disinfection chemicals, as well as system reliability should be simultaneously considered in system performance optimisation, to provide the minimum required level of performance in failure condition and to manage economic limitations. In this study, multi-objective optimisation of water distribution network performance in 3 different scenarios was considered. In these scenarios the effects of time-dependent chlorine injection and pump speed, as well as different combinations of objective functions for minimising energy and disinfection costs and for maximising hydraulic reliability and quality-based reliability are incorporated. As the optimisation method, a multi-objective ant colony optimisation (ACO) algorithm was used because of its high efficiency. For better managing the hydraulic behaviour and water quality in the WDN, considering temporal variations of demand, it is suggested to use variable speed pumps (VSP) as well as to inject chlorine at a variable rate. Application of VSP and time-dependent chlorine injection results in improvements such as reduction in energy and disinfection costs...

Optimising water distribution systems using a weighted penalty in a genetic algorithm

van Dijk,M; van Vuuren,SJ; van Zyl,JE
Fonte: Water SA Publicador: Water SA
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/10/2008 EN
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76.01%
Genetic algorithms (GAs) have become the preferred water system design optimisation technique for many researchers and practitioners. The main reason for using GAs is their ability to deal with nonlinear complex optimisation problems. The optimal decision in terms of designing, expansion/extending, addition or rehabilitation of water supply systems has to review possible options and select a cost-effective and efficient solution. This paper presents a new approach in determining a penalty value depending on the degree of failure, of the set pressure criteria, and the importance of the link supplying a specific node. Further modifications are also made in the cross-over and mutation procedures to ensure an increase in algorithm convergence. EPANET, a widely used water distribution network simulation model, is used in conjunction with the proposed newly developed GA for the optimisation of water distribution systems. The developed GA procedure has been incorporated in a software package called GANEO, which can be used to design new networks, analyse existing networks and prioritise improvements on existing networks. The developed GA has been tested on several international benchmark problems and has proved to be very efficient and robust. The EPANET hydraulic modelling software as well as the developed GANEO software...