Διαχείριση υπογείου υδροφορεα με προβλήματα ρύπανσης, με χρήση γενετικών αλγορίθμων: Η επίδραση της διακοπτόμενης άντλησης στη βελτιστοποίηση
Creators: name: Ασπιώτη, Αλεξάνδρα Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Διαχείριση υπόγειων υδροφορέων
Γενετικοί αλγόριθμοι
Διακοπτόμενη άντληση
Groundwater management
Genetic algorithms
Intermittent pumping

description: Τα συστήματα διανομής νερού διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στις υπάρχουσες αστικές υποδομές και καταναλώνουν μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας λόγω της άντλησης και μεταφοράς νερού για καθημερινή χρήση. Ο αποδοτικόςπρογραμματισμός τωναντλιών αποτελεί λύση για εξοικονόμηση ενέργειας αλλά και για την αποφυγή της ρύπανσης των υδατικών πόρων από διάφορες πηγές ή της εξάντλησης αποθεμάτων τους λόγω υπερκατανάλωσης.Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε το πρόβλημα ενός ρηγματωμένου υδροφορέα ο οποίος χρησιμοποιείται για την υδροδότηση οικισμών και εμφανίζει ρύπανση. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε βελτιστοποίηση διαχείρισης διδιάστατου υδροφορέα που περιλαμβάνει δύο κηλίδες ρύπανσης, δύο ρήγματα και δύο υπάρχουσες γεωτρήσεις, οι οποίες διοχετεύουν νερό σε παρακείμενο οικισμό. Ως λύση προτείνεται η προσθήκη νέων πηγαδιών που θα αποτρέψουν τη ρύπανση των υπαρχουσών γεωτρήσεων. Εφαρμόστηκε ένας συνδυασμός γενετικών αλγόριθμων και της μεθόδου των κινούμενων σωματιδίων ώστε να προκύψουν οι βέλτιστες θέσεις και παροχές των νέων πηγαδιών. Εξετάστηκε, επίσης, το ενδεχόμενο διακοπτόμενης λειτουργίας των νέων πηγαδιών, ώστε να ελαχιστοποιείται το κόστος λειτουργίας του συστήματος, χωρίς όμως να επιτρέπεται στη ρύπανση να φτάσει στα υπάρχοντα πηγάδια. Το συνολικό κόστος περιλαμβάνει τόσο το κόστος λειτουργίας, όσο και το κόστος δικτύου και το κόστος επεξεργασίας ρύπου, στην περίπτωση που αντλείται από κάποιο πρόσθετο πηγάδι.Το υπολογιστικό εργαλείο που αποτελεί εξέλιξη υπαρχόντων εφαρμογών λογισμικού (“MovPo” και “MovPo-GA’' από Κοντός, 2013) οδηγεί σε βέλτιστες λύσεις. Οι λύσεις που προέκυψαν ιεραρχήθηκαν και δημιουργήθηκαν τα ανάλογα διαγράμματα σύγκρισης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το προτεινόμενο υπολογιστικό εργαλείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε προβλήματα διαχείρισης υδροφορέων, που έχουν υποστεί ρύπανση, ενώ η εισαγωγή της δυνατότητας διακοπτόμενης άντλησης οδηγεί σε ακόμα οικονομικότερες λύσεις.
description: Water distribution systems play a vital role in existing urban infrastructures and consume large amount of electricity because of pumping operation and the transportation of water for daily use. Efficient planning of pumping is a solution for saving both electric cost and the water resources from various sources of pollution and the depletion of stocks due to over-consumption.This thesis studied the problem of a cracked and polluted groundwater aquifer which provides water in settlements. It includes two soiling spots, two fractures and two existing wells that channel water to an alleged adjacent settlement. An optimization of the management of this two-dimensional groundwater body took place. The solution that was proposed, was the addition of new wells. Therefore a combination of genetic algorithms and particle tracking methods were applied to get the optimum positions and flow rate of new wells. It was also considered intermittent operation of new wells to minimize their operating system costs but without allowing the pollution to reach the existing wells. The total cost includes the operation cost and the network costs and pollutant treatment costs in case some extra well alleges polluted water.Thecomputationaltool is an evolutionof existingsoftware applications(“MovPo”and“MovPo-GA”byKontos, 2013) and leads to optimal solutions. The solutions are prioritizedandcomparisoncharts are created. The results showedthat the proposedcomputational toolcan besuccessfully when used inpolluted aquifermanagement problems, whileintroducing the possibility ofintermittentpumpingleads tomoreeconomical solutions.