سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه شهید بهشتی

فضلی, هادی, افشارنجفی, بهروز, اخوان نیاکی, سیدتقی. (1402). توسعه و حل مدل‌های بهینه‌سازی برای مدیریت توزیع منابع آب شهر قم. , 13(2), 9-38. doi: 10.48308/jimp.13.2.9
هادی فضلی; بهروز افشارنجفی; سیدتقی اخوان نیاکی. "توسعه و حل مدل‌های بهینه‌سازی برای مدیریت توزیع منابع آب شهر قم". , 13, 2, 1402, 9-38. doi: 10.48308/jimp.13.2.9
فضلی, هادی, افشارنجفی, بهروز, اخوان نیاکی, سیدتقی. (1402). 'توسعه و حل مدل‌های بهینه‌سازی برای مدیریت توزیع منابع آب شهر قم', , 13(2), pp. 9-38. doi: 10.48308/jimp.13.2.9
فضلی, هادی, افشارنجفی, بهروز, اخوان نیاکی, سیدتقی. توسعه و حل مدل‌های بهینه‌سازی برای مدیریت توزیع منابع آب شهر قم. , 1402; 13(2): 9-38. doi: 10.48308/jimp.13.2.9

توسعه و حل مدل‌های بهینه‌سازی برای مدیریت توزیع منابع آب شهر قم

چشم‌انداز مدیریت صنعتی
دوره 13، شماره 2 - شماره پیاپی 50، 1402، صفحه 9-38    اصل مقاله (1.11 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/jimp.13.2.9
نویسندگان
هادی فضلی1؛ بهروز افشارنجفی* 2؛ سیدتقی اخوان نیاکی3
1دانشجوی دکتری، گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی صنایع و مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد قزوین، قزوین، ایران.
2دانشیار، گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی صنایع و مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد قزوین، قزوین، ایران.
3استاد، گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
چکیده
در شهر قم شبکه دوگانه آب‌رسانی با کنتور جداگانه در داخل منازل شهروندان وجود ندارد. از طرفی منابع آب با کیفیت بالا جوابگوی تمام نیازهای شرب و غیر‌شرب مناطق مصرف نیست؛ بنابراین «شرکت آب ‌و ‌فاضلاب» باید با مدیریت بهینه توزیع منابع آبی متنوع موجود، پاسخگوی نیازهای شرب و غیرشرب شهروندان باشد.در این پژوهش، مسئله در قالب دو مدل ریاضی بهینه‌سازی بررسی شده است. در مدل اول تخصیص آب به شهروندان با رویکرد موجود مدل‌سازی و به‌صورت بهینه حل شده است که در آن منابع آبی باید با کمترین هزینه به شهروندان تخصیص یابد؛ به شرط آنکه تمام نیازهای شهروندان پوشش داده شود. در مدل دوم پیشنهاد شده است که با زمان‌بندی تخصیص منابع آبی، شهروندان به آب با کیفیت‌ برای شرب در ساعت خاص از پیش معین‌شده دسترسی داشته باشند و در باقی ساعات شبانه‌روز، سایر نیازهای مصرفی شهروندان با آب کم‌­کیفیت پاسخ داده شود. در مدل پیشنهادی، هم تخصیص منابع آبی برای مصارف شرب و غیر‌شرب شهروندان به شرط پوشش تمامی نیازهای شهروندان و هم تخصیص منابع آبی با کمترین هزینه جهبرایت نیازهای شهروندان لحاظ شده ‌است. درنهایت کاربرد مدل پیشنهادی با تحلیل عددی ارائه شده است.
کلیدواژه‌ها
مدل‌سازی‌ ریاضی؛ توزیع بهینه منابع آب؛ مدیریت منابع آب شهری؛ زمان‌بندی مصرف؛ بهینه‌سازی
عنوان مقاله [English]
Optimization Models to Manage the Distribution of Water Resources in Qom City
نویسندگان [English]
Hadi Fazli1؛ Behrouz Afshar-Nadjafi2؛ Seyed Taghi Akhvan Niaki3
1Ph.D Student, Department of Industrial Engineering, Faculty of Industrial and Mechanical Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran.
2Associate Professor, Department of Industrial Engineering, Faculty of Industrial and Mechanical Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran.
3Professor, Department of Industrial Engineering, Faculty of Industrial Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]
In the city of Qom, there is no dual water supply network with a separate meter inside the citizens' homes. On the other hand, high quality water sources do not meet all the drinking and non-drinking needs of the consumption areas. Therefore, the water and sewage company should respond to the drinking and non-drinking needs of the citizens by optimally managing the distribution of various available water resources. In this paper, the problem has been investigated in the form of two optimization mathematical models.In the first model, the current water allocation to citizens has been modeled and optimally solved, in which water resources should be allocated to citizens at the lowest cost, provided that all the needs of citizens are covered. In the second model, it is suggested that by scheduling the allocation of water resources, citizens will have access to quality water for drinking at a certain pre-determined time, and other consumption needs of citizens will be met with low quality water during the rest hours of the day and night.In the proposed model, both the allocation of water resources for the drinking and non-drinking needs of the citizens under the condition of covering all the needs of the citizens and the allocation of water resources with the lowest cost for the needs of the citizens are included. Finally, the application of the proposed model is presented with numerical analysis.
کلیدواژه‌ها [English]
Mathematical Modeling, Optimal Distribution of Water Resources, Urban Water Management, Consumption Schedule, Optimization
مراجع
  1. Antonio, P. G. J., Vicent, A. L., & Ramón, F. P. (2022). A composite indicator index as a proxy for measuring the quality of water supply as perceived by users for urban water services. Journal of Technological Forecasting and Social Change, 174, 121300.
  2. Arfanuzzaman, M., & Rahman, A. A. (2017). Sustainable water demand management in the face of rapid urbanization and ground water depletion for social–ecological resilience building. Journal of Global Ecology and Conservation, 10, 9-22
  3. Babamiri, A. S., Pishvaee, M. S., & Mirzamohammadi, S. (2020). The analysis of financially sustainable management strategies of urban water distribution network under increasing block tariff structure: A system dynamics approach. Journal ofSustainable Cities and Society, 60, 102193.
  4. Biswas, R. R., Sharma, R., & Gyasi-Agyei, Y. (2022) Adaptation to climate change: A study on regional urban water management and planning practice. Journal of Cleaner Production, 355, 131643
  5. Darbandsari, P., Kerachian, R., Malakpour-Estalaki, S., & Khorasani, H. (2020). An agent-based conflict resolution model for urban water resources management. Journal of Sustainable Cities and Society, 57, 102112.
  6. Fattahi, P., & Fayyaz, S. (2010). A compromise programming model to integrated urban water management. Journal of Water resources management, 24(6), 1211-1227.
  7. Guthrie, L., De Silva, S., & Furlong, C. (2017). A categorisation system for Australia's Integrated Urban Water Management plans. Journal of Utilities Policy, 48, 92-102.
  8. Hu, X., Han, Y., Yu, B., Geng, Z., & Fan, J. (2021). Novel leakage detection and water loss management of urban water supply network using multiscale neural networks. Journal of Cleaner Production, 278, 123611.
  9. Kazemi, A., Mehrgan, M. R., & Shakori Ganjavi, H. (2011). Providing a multi objective linear programming model for the optimal allocation of Iranian energy resources. The Journal of Industrial Management Perspective, 3, 43-65. (In Persian)
  10. Liu, S., Konstantopoulou, F., Gikas, P., & Papageorgiou, L. G. (2011). A mixed integer optimisation approach for integrated water resources management. Journal of Computers& Chemical Engineering, 35(5), 858-875.
  11. Mousavi, S., Sajadi, S. M., Alem Tabriz., A & Najafi, S. E. (2021). Designing a Hierarchical Network of Temporary Urban Medical Centers in a Disaster through a Hybrid Approach of Mathematical Model Simulation. The Journal of Industrial Management Perspective, 11(42), 99-124. (In Persian)
  12. Noiva, K., Fernández, J. E., & Wescoat Jr, J. L. (2016). Cluster analysis of urban water supply and demand: toward large-scale comparative sustainability planning. Journal of Sustainable Cities and Society, 27, 484-496.
  13. Noori, A., Bonakdari, H., Hassaninia, M., Morovati, K., Khorshidi, I., Noori, A., & Gharabaghi, B. (2022). A reliable GIS-based FAHP-FTOPSIS model to prioritize urban water supply management scenarios: A case study in semi-arid climate. Journal of Sustainable Cities and Society, 81, 103846.
  14. Rasifaghihi, N., Li, S. S., & Haghighat, F. (2020). Forecast of urban water consumption under the impact of climate change. Journal of Sustainable Cities and Society, 52, 101848.
  15. Vahdani, B., & Farzaneh, K.T. (2022). Offering a Mathematical Model for the Location-Inventory Problem for Planning Response to Losses: Meta-heuristic Algorithm. The Journal of Industrial Management Perspective, 12(3), 239-278. (In Persian)
  16. Wali, S. U., Alias, N. B., Harun, S. B., Umar, K. J., Gada, M. A., Dankani, I. M., & Usman, A. A. (2022). Water quality indices and multivariate statistical analysis of urban groundwater in semi-arid sokoto basin, northwestern Nigeria. Journal of Groundwater for Sustainable Development, 18, 100779
  17. Wang, C., Hou, Y., & Xue, Y. (2017). Water resources carrying capacity of wetlands in Beijing: Analysis of policy optimization for urban wetland water resources management. Journal of Cleaner Production, 161, 1180-1191.
  18. Zhang, Y., Li, C., Jiang, Y., Sun, L., Zhao, R., Yan, K., & Wang, W. (2022). Accurate prediction of water quality in urban drainage network with integrated EMD-LSTM model. Journal of Cleaner Production, 354, 131724.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 6,547
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,498