Ivóvízhálózatok nyomásérzékenységen alapuló topológia optimalizációja
Napjaink fejlett ivóvízhálózatai igen heterogének, de pont ezen topológiai komplexitásuk folytán lehetőség nyílik számos olyan, még új ötletekre váró kutatási terület vizsgálatára, mint jelen dolgozat témáját jelentő, nyomásérzékenységen alapuló topológia optimalizáció. A Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék munkatársainak eredményeit, illetve Son Duy Dao és kollégái módszerét ötvözve egy olyan új, optimumkereső eljárás implementálására nyílt lehetőség, mely képes a több betáplálással rendelkező ívóvízhálózatok egyetlen csőátkötés beépítésével megvalósítható robusztusság növelését megvizsgálni, optimalizálni. Ezen módszer segítségével a hálózatok megerősítése mellett a módszer alkalmas az egyes hálózatokat kritikusan sújtó tűzivíz kapacitáshiány leküzdésére, ezáltal optimalizálva a hálózat üzemvitelét, valamint lehetőséget biztosít a folyamatosan növekvő fogyasztási igény megfelelő kiszolgálására. Köztudott a tény, hogy a klímaváltozás miatt évről évre egyre nagyobb a hangsúly ivóvízhálózataink megfelelő működésén, melyeknek folyamatosan szembesülni kell a túlnépesedés, és a szélsőséges környezeti tényezők által teremtett problémákkal.
A módszer fejlesztést először általános célfüggvény vizsgálatával kezdtük, majd két, község méretű ivóvízhálózat elemzésével folytattuk. A kutatás ezen fázisában az optimumkereső algoritmus keresési terét előre kiértékelt hidraulikai eredmények alkották, mely kiértékelés csak a legkisebb hálózatok esetén volt elvégezhető a hidraulikai megoldó számítási ideje miatt. E vizsgálati folyamat tanúságot tesz az implementált optimumkereső eljárás nagyfokú robusztusságáról, gyorsaságáról és megbízhatóságáról. A kisebb községek ivóvízhálózatánál nagyobb méretű hálózatok teljes kiértékelése a lehetőségek exponenciális növekedése, azaz a kombinatorikai robbanás miatt jelen számítógépes technikával nem, vagy a kisebb városokat is tekintve egy átlagos irodai számítógépen, csak évek alatt tudna megvalósulni. Ezen tényből adódóan, a kutatás következő fázisát a hidraulikai szimulátor célfüggvényként történő algoritmusba kötése jelentette, melynek segítségével teljes kiértékelés nélkül vizsgálhatunk nagyobbnál nagyobb hálózatokat. A Matlab környezetben implementált optimumkereső algoritmus, és a „C++” nyelven megírt Staci nevű hidraulikai megoldó összekötését követően 11 darab, a Vízművek álltak rendelkezésünkre bocsátott hálózat kiértékelését valósítottuk meg. Az eredmények felülmúlták a módszer tesztelési fázisában látottakat. Sikerült egy olyan mértékbe robusztus optimalizáló algoritmust alkotni, mellyel nem csupán kisebb települések hálózatainak kapacitásnövelését hajthatjuk végre néhány nap alatt, hanem akár nagyvárosok hálózatainak hatékony elemzésére is alkalmas.
