Kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon sistemlerinin optimizasyonu
Optimization of urban stormwater and sewage systems
Yazar: TÜLİN ÇETİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ YURDUSEV
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Bölümü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu doktora çalışması kapsamında gerçek hayatta projelendirme aşamasında karşılaşılan sorun ve durumları da göz önüne alarak, kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon sistemlerinin projelendirilmesinde optimizasyon yöntemlerinin kullanımının araştırılması ve programlanması amaçlanmıştır.

Bu amaçla çeşitli optimizasyon yöntemleri incelenmiş ve probleme en uygun olarak genetik algoritmanın kullanılmasının uygun olacağına karar verilmiştir.

Kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon projelerinin yapımı iki ana başlık altında değerlendirilmiştir. İlk olarak şebekede akım yönlerinin belirlenmesi yön optimizasyonu olarak ele alınmıştır. Bu aşamada literatürden elde edilen yaklaşık maliyet formülleri optimizasyon sürecini yönlendirmek amacıyla çeşitli ceza bedelleri ilave edilerek kullanılmıştır. Her hat için debinin hangi yöne doğru aktığı bilgisi, genetik algoritma girdisi olarak alınmıştır. Sonuçta elde edilen optimum şebeke bir sonraki aşama için esas alınmıştır.

Kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon sistem tasarımının optimizasyonunda dikkate alınan ikinci başlık hidrolik optimizasyonu olarak adlandırılmıştır. Yön optimizasyonu ile elde edilen şebeke verileri ve projeye ait gerçek maliyetler kullanılarak sistemin genel optimizasyonu ile boru çap değerleri ve eğimleri elde edilmiştir.

Yukarıda belirtildiği üzere iki aşamalı olarak tasarlanan optimizasyon işlemleri için genetik algoritma kullanılarak bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Hazırlanan bilgisayar programı iki adet gerçek şebeke üzerinde denenmiştir. Gerçek proje verileri kullanılarak yapılan denemeler sonucunda optimizasyonsuz proje maliyetlerine kıyasla daha uygun sonuçların elde edildiği görülmüştür.

Abstract:
This research investigates the possible use of optimization procedures in designing sewage and stormwater collection systems by considering the special cases and problems that could be encountered in real world designs.

The use of genetic algorithms is decided through a screening study in an attempt to find an optimization technique that is suitable to the problem under consideration.

The project making process of sewage and storm water systems is evaluated in two phases. In the first phase, the directions of the flow in the pipes are optimized through a process called direction optimization. In this phase, approximate cost functions taken from the appropriate literature are used by adding some penalty costs. The aim of the use of penalty costs is to direct the optimization procedure in the desired way.

The optimization process in the first phase, called the direction optimization, has specified the flow direction in each pipe at minimum cost network. The directions specified in this phase are exported as inputs to the second phase.

In the second phase, another optimization process called hydraulic optimization has been performed to find the diameter and slope of each pipe. At his time, real cost values are used together with the directions specified in the first phase.

The optimization processes mentioned above have been undertaken through the use of a newly coded computer program that is specific to this research. The system developed have been applied to the two real world examples. The optimization trials made for the case studies have yielded more acceptable results than those obtained without optimization procedure.