Višekriterijumska analiza sektorizacije vodovodne mreže

Abstract

Sektorizacija odnosno podela vodovodne mreže na osnovne zone bilansiranja (eng. District Meter Areas – DMAs) predstavlja najisplativiju i opšte prihvaćenu strategiju za kontrolu vodnog bilansa, pritisaka i smanjenje gubitaka u mreži. Izbor zona bilansiranja nije jednoznačan zbog čega je identifikacija optimalnog rasporeda izuzetno zahtevan zadatak, naročito u slučaju postojećih distributivnih sistema. Pored osnovnih kriterijuma (npr. veličina zona i dužina mreže) postupak sektorizacije treba da obuhvati i dodatne „lokalne“ kriterijume specifične za mrežu koja se razmatra kao što su minimalni broj dovoda, zadovoljenje protivpožarnog opterećenja itd. U ovom radu je prikazana metodologija za sektorizaciju zasnovana na primeni novog indeksa uniformnosti mreže (eng. Uniformity Index) koja omogućava identifikaciju klastera u mreži ujednačenih po potrošnji. Optimizacioni algoritam, podržan inženjerskom logikom, je korišćen za određivanje položaja kontrolnih uređaja (zatvarača i merača protoka) na granicama prethodno identifikovanih klustera, čime se uspostavljaju zone bilansiranja. Osnovni kriterijumi za vrednovanje i izbor optimalnog rešenja su minimalna ulaganja u neophodne intervencije u mreži i očuvanje pouzdanosti sistema. Rezultati testiranja metodologije na realnom primeru vodovodne mreže, sa primenom lokalnih kriterijuma, potvrđuju da može biti od značajne koristi u inženjerskoj praksi u procesu sektorizacije.

Sectorization of Water Distribution Network (WDN) into District Meter Areas (DMAs) is a proven measure for proactive leakage and pressure control. Sectorization of WDN into an optimal system of DMAs is a hard task to achieve, especially for the existing and continuously operating WDN. Beside general criteria (e.g. DMA size, network length), sectorisation process should be driven by the case-specific criteria such as required number of feeds, fire flow regulations etc. This paper presents sectorization algorithm that utilizes newly developed uniformity index which drives the sectorization process and identifies clusters in the network with uniform demand. Engineering heuristic is coupled with optimization algorithm in order to search the broader range of feasible solutions and identify (near)optimal positions of flow-meters an isolation valves on clusters’ boundary edges, converting them to DMAs. Least investment for field implementation and maintaining the same level of WDN’s operational efficiency are adopted as main criteria for solution evaluation and selection of preferable solution. Testing algorithm on a part of real-life WDN, subjected to the specific local design criteria, proved it can be a valuable decision support tool for sectorization process.