………….. 2
1-2- ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………………….. 3
1-3- اهداف پایان نامه……………………………………………………………………………………… 4
1-4- ساختار پایان نامه…………………………………………………………………………………….. 5
فصل دوم:بر کارهای پیشینیان
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………. 7
2-2- محاسبات شبکه های توزیع آب………………………………………………………………………………. 8
2-2-1- محدودیت های طراحی شبکه آب…………………………………………………………………………… 8
2-2-2-روابط حاکم بر جریان های هیدرولیکی……………………………………………………………………. 8
2-3- بهینه یابی…………………………………………………………………………………………………… 10
2-3-1-مفاهیم بهینه یابی……………………………………………………………………………………… 10
2-3-2- روش های بهینه یابی………………………………………………………………………………………. 11
2-3-2-1- روشهای تحلیلی ………………………………………………………………………………………….. 11
2-3-2-2- روش های بهینه سازی تکاملی …………………………………………………………………….. 12
2-3-2-2-1- الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………….. 12
2-3-2-2-2-آنیلینگ شبیه سازی شده…………………………………………………………………………. 14
2-3-2-2-3-جستجوی ممنوع………………………………………………………………………………………. 15
2-3-2-2-4-سیستم کلونی مورچگان…………………………………………………………………………… 16
2-3-2-بهینه یابی شبكه های آبرسانی……………………………………………………………….. 17
2-3-3-بهینه سازی چند متغیره طراحی شبکه های توزیع آب و اطمینان پذیری: …………. 21
فصل سوم: مواد و روش ها
3-1- معرفی شهرک بزین………………………………………………………………………………………. 28
3-1-1- معرفی منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………. 28
3-1-2- وضعیت آبرسانی………………………………………………………………………………… 29
3-2- فلومتر الکترومغناطیسی ABB…………………………………………………………….. 31
عنوان صفحه
3-3- نرم افزارهای استفاده شده در این پایان نامه…………………………………………….. 32
3-3-1- نرم افزار مدل سازی شبکه آبرسانی WaterGEMS ……………………………………… 32
3-3-2- نرم افزار GIS…………………………………………………………………………………. 35
3-3-2-1- تعریف GIS………………………………………………………………………….. 35

3-3-2-2- مختصری از تاریخچه………………………………………………………………. 36
3-3-2-3- ویژگی های GIS………………………………………………………………… 36
3-3-2-4- معرفی نرم افزار ArcGIS………………………………………………………….. 37
3-3-3- نرم افزار متلب……………………………………………………………………………… 38
3-3-3-1- توضیحات نرم افزار……………………………………………………………… 38
3-3-3-1- ساختار نرم افزار متلب……………………………………………………………….. 39
3-4-تست مدل (صحت سنجی و کالیبراسیون مدل)……………………………………….. 40
3-5- انتخاب روش بهینه یابی……………………………………………………………………. 41
3-5-1-بهینه یابی چند متغیره طراحی شبکه های توزیع آب و اطمینان پذیری:………………. 43
3-5-2- محاسبه تابع هدف………………………………………………………………………. 45
فصل چهارم:نتایج و بحث پیرامون آن
4-1- نتایج مطالعات در وضعیت موجود ……………………………………………. 54
4-1-1- بررسی و تحلیل دبی ورودی به شهرک بزین در سال های 1388 تا 1391……….. 55
4-1-1-1- نمودار دبی ورودی در سال 1388……………………………………………………………… 56
4-1-1-2- نمودار دبی ورودی در سال 1389……………………………………………………………… 57
4-1-1-3- نمودار دبی ورودی در سال 1390……………………………………………………………… 57
4-1-1-4- نمودار دبی ورودی در سال 1391……………………………………
………………………… 58
4-1-2- میزان تغییرات دبی، جمعیت و سرانه مصرف………………………………………………………… 59
4-1-3- دبی ورودی شهرک بزین در فصل مختلف سال……………………………………………………… 60
4-1-4- دبی ورودی شهرک بزین بصورت روزانه………………………………………………………………….. 63
4-1-5- فشار ورودی شهرک بزین بصورت سالانه………………………………………………………………… 66
4-2- آماده سازی مدل کامپیوتری …………………………………………………………………………….. 69
4-2-1- جمع آوری داده های ورودی …………………………………………………………………………………….. 69
4-2-2- کلیات……………………………………………………………………………………………………… 69
4-2-3- نیازهای آبی……………………………………………………………………………………………… 74
4-2-4- آرایش شبکه……………………………………………………………………………………….. 74
عنوان صفحه
4-2-5- اجرای برنامه…………………………………………………………………………………….. 79
4-3- کالیبراسیون……………………………………………………………………………………………….. 79
4-3-1- بررسی وضعیت موجود با استفاده از اندازه گیری پارامترها و مقایسه با نرم افزار.. 79
4-4. بهینه یابی شبکه………………………………………………………………………………………………. 83
4-4-1- تاثیر تغییر قطر بر اطمینان پذیری و تابع هدف…………………………………………… 84
4-4-2- جانمایی های مختلف شبکه و مقایسه آنها………………………………………………………. 91
4-4-2-1- معرفی سناریوهای مختلف شبکه ………………………………………………………………. 92
4-4-2-2- اطمینان پذیری هر جانمایی……………………………………………………………………….. 96
4-4-2-2- به دست آوردن تابع هدف کمینه………………………………………………………………. 98
4-4-3- مقایسه آرایش های مختلف شبکه با توجه به اطمینان پذیری و تابع هدف……….. 100
4-4-3- تغییر اطمینان پذیری معلوم و مقایسه تابع های هدف…………………………………………. 102
4-3-5- نصب شیر فشارشکن (PRV) در ورودی شبکه و بررسی اثرات آن………………….. 104
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری …………………………………………………………………………………….. 105
5-2- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………… 106
فهرست منابع……………………………………………………………………. 107
مقدمه
آب سر منشاء تولید تلاش و تمدن است. خداوند در قرآن کریم هستی حیات هر چیزی را به آب وابسته دانسته است و تداوم حیات را در گرو وجود آب دانسته است. اهمیت آب شرب و آبیاری در کشاورزی مخصوصا در کشاورزی ایران بر کسی پوشیده نیست. اگر تمام مشکلات و مسائل مربوط به آب شرب و تولید کشاورزی را در در یک کفه ترازو و مشکلات و مسائل مربوط به آب را در طرف دیگر قرار دهیم مشکلات مربوط به آب سنگین تر خواهد بود. کشور ایران در بخش نیمه خشک کره زمین قرار دارد. پس خارج از ذهن نیست که آب از قدیم الایام ارزش بسیار والایی نسبت به دیگر مناطق داشته است. در گذشته با وجود مشکلات فراوان و نبود امکانات فنی برای دسترسی به آب های زیرزمینی، دست به حفر چاه و ایجاد قنات و غیره زدند.
بر خلاف نفت و کالاهای دیگر، آب را نمی توان در حجم زیاد از جایی به جای دیگر انتقال داد و لذا مصرف آن فقط به منابع محلی محدود است. البته شکی نیست که توسعه و اجرای طرح های آبی از نظر بالابردن استاندارد و سطح زندگی مردم الزامی است و اگر بخواهیم به مردم کمک شود باید توسعه برنامه های آبی صورت گیرد. اما این کار بدون تخلیه آب های زیر زمینی و خشک شدن رودخانه ها و یا از بین رفتن جنگلها به آسانی حاصل نخواهد شد.
1-2- ضرورت انجام تحقیق
آب یکی از بزرگترین چالش های قرن حاضر است که می تواند سر منشاء بسیاری از تحولات مثبت و منفی جهان قرار گیرد. 5/96 درصد از کل آب موجود در کره زمین در دریاها و اقیانوسها و 5/2 درصد از آن به عنوان آب تازه و شیرین می باشد. از آب های شیرین 97 درصد در یخچال های قطبی، 20 درصد در سفره های زیر زمینی و تنها 1 درصد در سطح زمین قرار دارد] 1[.
5/2 درصد از کل آب های زمین شیرین است که حدود 6/68 درصد آن به صورت جامد در یخچالهای قطبی و قله کوه ها قرار دارد. 1/30 درصد آن در زیرزمین قرار گرفته است. 006/0 درصد از کل آبهای شیرین در رودخانه ها جاری است و 003/0 درصد آن به عنوان آبهای بیولوژیکی در اندام حیوانات و گیاهان قرار گرفته است ]1[.
آب آشامیدنی، آبی با کیفیت من
اسب بدون اثرات منفی کوتاه مدت یا بلند مدت است. در بسیاری از نقاط جهان، دسترسی راحت و ارزان به آب آشامیدنی وجود ندارد. در این مناطق بیشتر افراد از آبی استفاده می کنند که یا دارای میکروب و آلودگی است یا به سبب داشتن املاح و ذرات بیش از اندازه، در طولانی مدت برای بدن خطرآفرین هستند. وجود منابع آب آشامیدنی مطمئن، از نیازهای اولیه انسان و یکی از اهداف اولیة عرصه های بین المللی در دهه بین المللی “آب برای زندگی (2005-2015)”[1] می باشد ]2[.
همزمان با رشد جمعیت در جهان و رشد و توسعه صنایع مختلف، آلودگی آب آشامیدنی، تبدیل به یکی از اساسی ترین مشکلات جهان گردیده است. سازمان بهداشت جهانی (WHO) بیان می کند که وقتی منابع آب آشامیدنی، کم و میزان خدمات، نامناسب باشند، شهرها در معرض بیشترین تهدیدهای محیط زیستی قرار می گیرند (گزارش توسعه جهانی آب، 2003[2]( ]3[. وجود این مسئله باعث می شود نیاز به سیستم توزیع آب مطمئن و کافی در شهرها مورد توجه قرار گیرد. مسئله تامین آب شرب سالم، در آینده ای نه چندان دور یکی از اصلی ترین چالش های جهانیان خواهد شد.
بنابراین بین توان تامین آب و شدت تقاضا در جهان تفاوت عمده ای وجود دارد که بحران آفرین است. هنگامی که این عدم تعادل با مجموعه راهکارهای مدیریتی قابل مهار نباشد، چه در بعد محلی و چه در بعد ملی و جهانی، زبان مفاهمه در بخش آب به زبان مخاصمه تغییر خواهد کرد. طبق آخرین برآوردهای یونسکو و فائو از چرخه آب در کره زمین نشان می دهد که متوسط بارندگی سالانه ایران 251 میلیمتر است که اختلاف قابل توجهی با متوسط بارندگی هر یک از قاره ها دارد و تنها با بارندگی کشورهای نیمه خشک و صحرایی برخی از قاره ها قابل مقایسه است. همچنین خشکسالی های پیاپی در سالهای اخیر به مسئله کمبود آب و بحران آب قابل استفاده در بسیاری از نقاط ایران دامن زده است.
1-3- اهداف پایان نامه