شماره مدرك
21113
شماره راهنما
18102
پديد آورنده
طاوسي شهرضا، مهسا
عنوان
بهينه سازي هيدروليكي بخشي از شبكه فاضلاب شهر شاهرود با استفاده از الگوريتم PSO و روش سطح پاسخ
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
سازه هاي آبي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
نه، 59 ص. : مصور، جدول
توصيفگر ها
الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات , روش RSM , سرعت , شيب , Design-Expert Software , MATLAB
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/20
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
علوم و مهندسي آب
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/23
كد ايرانداك
23227420
چكيده فارسي
اهميت آب با رشد و توسعه صنعت، كشاورزي و شهرنشيني بيش¬از¬پيش معلوم شده¬است. توسعه خارج از كنترل شهرها و خصوصيات شهرنشينان نيز موجب ناپايداري در محيط زيست انسان شده¬است. به¬همين¬خاطر چالش آب¬و¬فاضلاب از مفاهيم مهم زيست¬محيطي به¬شمار مي¬آيد. فاضلاب عمدتاً دورريز و بازمانده محلي، شهري يا صنعتي تعريف مي¬شود كه به¬صورت عمومي، آبي آلوده¬شده دراثر مصرف به¬حساب مي¬آيد. ازاين¬رو تخليه صحيح، جلوگيري از ورود آلاينده¬ها به اكوسيستم و آشنايي با خطرات مخرب زيست¬محيطي فاضلاب اهميت دارد. دراين مطالعه بهينه¬سازي بخشي از شبكه فاضلاب مناطق نوساز شمالي شهر شاهرود به روش الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات انجام¬شد. در اين پژوهش مقادير واقعي پارامتر سرعت با تعيين معادله برازش¬شده بر منحني نمودار حاصل از ميانگين وزني داده¬هاي سرعت متناظر با هر قطر در شبكه، به¬دست آمد. سپس به كمك اين مقادير، الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات (PSO) براي اين پژوهش، تكميل¬شده و در محيط MATLAB اجرا شد. هم¬چنين در اين پژوهش با نرم¬افزار Design-Expert Software، روش RSM نيز براي پارامترهاي سرعت و شيب بررسي¬شد. نتايج به¬دست آمده توسط الگوريتم PSO براي پارامتر سرعت، بيانگر دقت بالاي محاسبات انجام¬شده، مقادير اندك بيش¬برآورد و كم¬برآورد و قابل استناد بودن اين داده¬ها بود. در اين روش، مقادير واقعي شيب نيز از داده¬هاي شبكه استخراج شده و با داده¬هاي برآوردشده متناظر با قطر براي اين پارامتر كه به كمك نتايج محاسبه¬شده سرعت و رابطه مانينگ به¬دست آمده، مقايسه¬گرديد. هم¬چنين نتايج به¬دست آمده توسط الگوريتم PSO براي پارامتر شيب، نشان داد مقادير به¬دست آمده در محدوده مجاز بوده و دقت محاسبات در قطرهاي 2/0 و 25/0 قابل¬قبول، در قطرهاي 5/0 و 6/0 خوب و در قطرهاي ديگر عالي برآوردشده¬است. در محاسبات انجام¬شده توسط الگوريتم RSM، پارامتر سرعت خروجي و متغيرهاي قطر، سرعت و ضريب زبري مانينگ، ورودي فرض شده و هم¬چنين پارامتر شيب خروجي و متغيرهاي قطر، شيب و ضريب زبري مانينگ، ورودي فرض شدند. نتايج نرم¬افزار بيان¬شده براي اين دو پارامتر به¬صورت جدول¬ها و شكل¬ها آورده و بررسي¬شد. مطابق با بررسي¬ها، به¬طور¬كلي برهم¬كنش پارامترهاي ورودي با پارامتر خروجي تطابق مناسب با معادله مانينگ داشته و رفتار متناسب پارامترهاي ورودي مشاهده¬شد. هم¬چنين در محاسبات، مقادير ضريب خطا براي پارامتر سرعت 9934/0 و براي پارامتر شيب 828/0 به¬دست¬آمد. لازم به¬ذكر است، اين روش در برآورد پارامتر سرعت، دقت بيشتر و عملكرد بهتري نسبت به پارامتر شيب داشته چراكه پيچيدگي رابطه مانينگ براي پاسخ شيب بيشتر از اين رابطه براي پاسخ سرعت مي¬باشد.
چكيده انگليسي
The importance of water has become increasingly evident with the growth and development of industry, agriculture and urbanization. Uncontrolled urban expansion, along with the characteristics of urban populations, has contributed to environmental instability. For this reason, water and wastewater management is considered a critical environmental issue. Wastewater is generally defined as domestic, urban or industrial waste and effluent, which is generally regarded as water contaminated through use. Therefore, proper disposal, prevention of pollutant entry into ecosystem, and awareness of the environmental risks associated with wastewater are essential. In this study, a section of the wastewater network in the newly developed northern areas of Shahrood City was optimized using the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. The actual velocity values were determined by fitting an equation to the curve obtained from the weighted average of velocity data corresponding to each pipe diameter within the network. These values were subsequently used to develop and implement the PSO algorithm in the MATLAB environment. In addition, the Response Surface Methodology (RSM) was employed using Design-Expert software to investigate the velocity and slope parameters. The PSO results for velocity demonstrated high computational accuracy, minimal overestimation and underestimation, and overall reliability of the predicted values. For the slope parameter, actual slope values were extracted from the network data and compared with the estimated values obtained from the calculated velocity results and Manning’s equation. The findings showed that all estimated slopes remained within the permissible design range. The accuracy of the calculations was assessed as acceptable for pipe diameters of 0.20 and 0.25 m, good for diameters of 0.50 and 0.60 m, and excellent for the remaining diameters. For the RSM analysis, the velocity response was modeled as a function of pipe diameter, flow velocity, and Manning’s roughness coefficient, while the slope response was modeled using pipe diameter, slope, and Manning’s roughness coefficient as input variables. The results were presented and evaluated through tables and graphical analyses. Overall, the interactions between the input variables and the response parameters exhibited strong agreement with Manning’s equation and reflected the expected hydraulic behavior of the system. Furthermore, the coefficient of determination (R²) was calculated as 0.9934 for the velocity model and 0.828 for the slope model. These results indicate that the RSM approach provides highly accurate predictions for velocity and reasonably accurate predictions for slope. The superior performance observed for velocity estimation can be attributed to the greater complexity of Manning’s equation when applied to slope prediction compared with velocity prediction.
استاد راهنما
الهام فاضل
استاد داور
محمدمهدي متين زاده , نوراله ميرغفاري