الگوریتم دسته ذرات اصلاح شده ترکیبی برای تنظیم ضرایب شبکه‌های توزیع آب

با توجه به وسعت و پیچیدگی شبکه‌های توزیع آب، برای پایش عملکرد آنها در مرحله بهره‌برداری، نیاز به مدل‌سازی کامپیوتری است. از موضوعات بسیار مهم در مدل‌های کامپیوتری، تطبیق نتایج حاصل از مدل‌ با واقعیت است که لازم است با تنظیم دقیق ضرایب مدل انجام شود. یافتن یک روش مناسب برای تنظیم ضرایب مدل یکی از چالش‌های اصلی در مدل‌سازی کامپیوتری است. در این پژوهش، با اصلاح رابطه سرعت حرکت دسته ‌ذرات و ترکیب آن با عملگر جهش، یک مدل دسته ذرات اصلاح شده با عملگر جهش برای تنظیم ضرایب شبکه‌های توزیع آب ارائه شد. با تعریف ضرایب مدل‌ها، چهار مدل شامل مدل بهینه‌سازی دسته ذرات استاندارد، مدل بهینه‌سازی دسته ذرات استاندارد اصلاح شده، مدل بهینه‌سازی دسته ذرات استاندارد با عملگر جهش و مدل بهینه‌سازی دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش ساخته شد. برای صحت‌سنجی معادله اصلاح شده از تابع محک ریاضی راسترین، برای صحت‌سنجی مدل‌ها از شبکه دوحلقه‌ای و برای بررسی تفضیلی آنها از شبکه چهار حلقه‌ای و شبکه واقعی استفاده شد. بهینه‌سازی در محیط MATLAB و با تلفیق الگوریتم بهینه‌سازی دسته ذرات و نرم‌افزار EPANET انجام شد. مقایسه نتایج مدل دسته ذرات استاندارد با مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده برای تابع محک ریاضی راسترین نشان می‌دهد که اصلاح معادله سرعت حرکت دسته ذرات، قابلیت مدل در تعیین جواب واقعی را افزایش و هزینه محاسبات را کاهش می‌دهد. مقایسه نتایج مدل‌ها برای شبکه دو حلقه‌ای و چهارحلقه‌ای نشان می‌دهد که مدل دسته ذرات اصلاح شده با عملگر جهش به‌ترتیب با 7/96 و 95 درصد احتمال پیدا کردن جواب بهینه، بهترین عملکرد را در بین مدل‌های موجود بر اساس این شاخص دارد. همچنین مدل دسته ذرات اصلاح شده برای هر دو شبکه نمونه دوحلقه‌ای و چهار حلقه‌ای در کمترین زمان جواب بهینه را پیدا کرده است و بهترین مدل بر اساس این شاخص در بین مدل‌های موجود است. مقایسه نتایج مدل‌ها در شبکه توزیع آب اهر نشان می‌دهد مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش با داشتن کمترین مقدار حداقل و متوسط خطای داده‌های ساخت، بهترین عملکرد را در بین مدل‌های دسته ذرات دارد. به‌طورکلی، اصلاح معادله سرعت حرکت دسته ذرات در قالب مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده و همچنین اصلاح معادله دسته ذرات و تلفیق آن با عملگر جهش در قالب مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش، توانمندی بیشتری را برای تنظیم ضرایب شبکه توزیع آب به‌وجود می‌آورد.