수자원 배급 시스템 운영을 위한 최적 업그레이드 프레임워크

수자원 배급 시스템(WDSs)은 세계적으로 사회의 번영과 발전을 위한 필수 요소입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 배관 네트워크는 노후화되고 악화되어 누수로 인한 파손 및 수손실 속도가 증가합니다. 많은 국가들이 이러한 문제를 극복하기 위해 정부 자금으로 WDS 네트워크 구성 요소를 업그레이드하고 재활하는 계획을 시작했습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고 잠재적인 이점을 제공하는 최적화 프레임워크를 제안합니다. 이 프레임워크는 네트워크 운영(유압) 성능 및 투자 및 비수익 수자원 비용을 포함한 업그레이드 비용을 고려하여 최적의 업그레이드 전략을 달성하는 것을 목표로 합니다. 모델의 WDS 네트워크 업그레이드는 파이프를 교체하고 누수를 줄이기 위해 압력 조절 밸브(PRV) 설정을 조정하는 것으로 구성됩니다. 제안된 프레임워크는 소규모 기준 WDS를 사용하여 시연됩니다. 연구 결과는 유틸리티 운영자와 지방자치단체 의사결정자에게 최저 비용과 최적 운영 성능으로 WDS 네트워크에 대한 최적의 업그레이드 전략을 선택할 수 있는 지침 도구를 제공합니다. 방법론은 다양한 누수 시나리오를 시뮬레이션하고 최적화 기술을 적용하여 파이프 교체와 PRV 설정의 최상의 조합을 찾는 것을 포함합니다. 이 접근 방식은 누수율을 최소화하고 업그레이드 비용을 조정하는 균형을 보장합니다. 이 프레임워크는 테스트된 기준 네트워크에서 원래 누수의 20%까지 감소를 달성하였으며, 70%의 확률로 성공하였습니다. 최적화 프레임워크는 또한 WDS 네트워크 누수 감소와 필요한 업그레이드 전략의 비용 간의 절충을 갖춘 다양한 업그레이드 전략을 제공할 수 있습니다.