Su dağıtım şebekelerinin metasezgisel yöntemlerle optimizasyonu
Optimization of water distribution networks using metaheuristic methods
Yazar: VOLKAN YILMAZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MERAL BÜYÜKYILDIZ ; YRD. DOÇ. DR. ÖMER KAAN BAYKAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Parçacık sürü optimizasyonu = Particle swarm optimization ; Su dağıtım şebekeleri = Water distribution networks

Özet:
Şehir hayatı için gerekli olan suyun kullanıcılara ulaştırılması, yüksek maliyet gerektiren bir dizi süreçten oluşur. Bu süreç içerisinde su dağıtım şebekelerinin toplam maliyetteki oranı oldukça yüksektir. Diğer taraftan su dağıtım şebekelerinde var olan bir takım kısıtlar, istenen tasarımı yapmayı daha da zorlaştırmaktadır. Mevcut sınır şartların hepsini bir arada sağlayan ve aynı zamanda en az maliyete sahip şebekenin tasarımı artık bir optimizasyon problemi haline gelmiştir. Bu doktora tez çalışması, temelde yeni bir metasezgisel optimizasyon yöntemi olan Yapay Arı Kolonisi (ABC) algoritmasının şebeke maliyet optimizasyonu konusunda nasıl davranacağı konusu üzerine kurgulanmıştır. Bunun yanında ABC yönteminin davranışının karşılaştırmalı olarak incelenebilmesi amacıyla Parçacık Sürü Optimizasyon (PSO) ve Genetik Algoritma (GA) yöntemleri de birer test yöntemi olarak tercih edilmiştir. Bu yöntemlerle, literatürde birer test şebekesi olarak kullanılan Alperovits ve Shamir, Hanoi ve New York su dağıtım şebekeleri üzerinde ve son olarak özellikle ABC yönteminin gerçek bir su dağıtım şebekesi üzerindeki başarısının incelenebilmesi amacıyla Ankara' ya bağlı Akyurt ilçesi su dağıtım şebekesinin bir kısmı üzerinde maliyet optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda ABC yönteminin en az bahsi geçen diğer yöntemler kadar başarılı sonuçlar üretebildiği ve su dağıtım şebekelerinin maliyet optimizasyonu konusunda güvenle kullanılabilecek bir yöntem olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Delivering the water which is necessary for urban life to the users contains several expensive processes. Among these processes, cost rate of water distribution networks over total cost is quite high. On the other hand, some constraints which belong to water distribution networks make design harder. Design of the network which provide both existing constraints and minimum cost value has been an optimization problem. This Ph.D. thesis has been basically constructed over how the Artificial Bee Colony (ABC) algorithm which is a new algorithm performs well over the water distribution network field. Besides, Particle Swarm Optimization (PSO) and Genetic Algorithm (GA) methods were selected as a test method for the researching of ABC algorithm comparatively. Cost optimization was carried out with these methods over Alperovits & Shamir, Hanoi and New York water distribution networks which were selected as a test network in the literature and finally over a part of Akyurt water distribution network which is a district of Ankara for the purpose of the investigating of ABC algorithm's performance over a reel case study. At the end of study, the ABC algorithm was found to perform as successful as the PSO and GA and could be safely used over the water distribution field.