Optimization of water distribution networks and assessment of pipe deterioration by applying the harmony search algortihm
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/377242
Correu electrònic de l'autoralejandro.botella22gmail.com
Realitzat a/ambInch'ŏn Taehakkyo
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2022-06
Condicions d'accésAccés obert
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement 4.0 Internacional
Abstract
La rellevància del disseny òptim de les xarxes de distribució d’aigua rau en la seva capacitat d’aplicar-les de manera sostenible. Per tant, el seu disseny ha de ser el més eficient i econòmic possible, és a dir, proveint un nivell mínim de servei utilitzant una quantitat apropiada de recursos. En aquest context, una xarxa ideal requereix de l’ús d’elements de la menor mida possible que sigui capaç de proveir aigua amb la pressió mínima requerida a cada node de la xarxa amb el menor consum energètic. Amb aquesta finalitat, en aquest estudi es va fer ús d’un algorisme meta heurístic relativament nou, anomenat Harmony Search, per a optimitzar la xarxa de distribució d’aigua de la ciutat internacional de Cheongna (Corea del Sud), en termes de diàmetre de canonada. A més, utilitzant el mateix algorisme amb un enfocament diferent, es va realitzar una avaluació del deteriorament de les canonades al llarg del temps mitjançant l’anàlisi del coeficient de rugositat òptim per al material original de la canonada, i que proporciona una eina útil per a la presa de decisions. A aquest tipus de problemes d’optimització, en altres estudis, s’han aplicat altres algorismes heurístics i meta heurístics. Tanmateix, l’algorisme Harmony Search proporciona una implementació senzilla amb un cost computacional raonable. En aquest estudi es demostra que el Harmony Search és una eina potent per a l’optimització de xarxes de distribució d’aigua, així com per a l’avaluació del deteriorament de les canonades pel pas del temps. La relevancia del diseño óptimo de las redes de distribución de agua recae en su capacidad de aplicarlas de un modo sostenible. Por lo tanto, su diseño debe ser lo más eficiente y económico posible, es decir, proveyendo un nivel mínimo de servicio utilizando una cantidad apropiada de recursos. En este contexto, una red ideal requiere del uso de elementos del menor tamaño posible que sea capaz de abastecer agua con la presión mínima requerida en cada nodo de la red con el menor consumo energético. Con esta finalidad, en este estudio se hizo uso de un algoritmo meta heurístico relativamente nuevo, llamado Harmony Search, para optimizar la red de distribución de agua de la ciudad internacional de Cheongna (Corea del Sur), en términos de diámetro de tubería. Además, utilizando el mismo algoritmo con un enfoque diferente, se realizó una evaluación del deterioro de las tuberías a lo largo del tiempo mediante el análisis del coeficiente de rugosidad óptimo para el material original de tuberías, y que proporciona una herramienta útil para la toma de decisiones. Para este tipo de problemas de optimización, en otros estudios se han aplicado otros algoritmos heurísticos y meta heurísticos. Sin embargo, el algoritmo Harmony Search proporciona una implementación sencilla con un coste computacional razonable. En este estudio se demuestra que el Harmony Search es una potente herramienta para la optimización de redes de distribución de agua, así como para la evaluación del deterioro de las tuberías por el paso del tiempo. The relevance of the optimal design of water distribution networks lies in its sustainable applicability. Thus, the design must be as efficient and affordable as possible, meaning that it achieves a minimum level of serviceability using an appropriate amount of resources. In this context, an ideal water network requires the use of minimum-size elements to reach the minimum head pressure required for each node of the system with the lowest energy consumption. For this purpose, a relatively new meta-heuristic algorithm, called Harmony Search, was used in this study to optimize the water distribution network of Cheongna International City (S. Korea), in terms of the pipe diameter. Furthermore, using the same algorithm under a different approach, an assessment of the deterioration of conduits over time was conducted by analyzing the optimal roughness coefficient for the original pipe material, which provides a useful tool for decision making. Other heuristic and meta-heuristic algorithms have been applied to this type of problem; however, Harmony Search provides a convenient implementation at a reasonable computational cost. In this study, Harmony Search is demonstrated to be a valuable tool for water distribution networks optimization as well as for pipe aging assessment.
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFM_Botella_Alejandro.pdf | 3,294Mb | Visualitza/Obre |