Wiadomości bez granic

W. Cheng, Z. He: Kalibracja zapotrzebowania węzłowego w systemach dystrybucji wody

Praca prezentuje metodologię optymalizacyjną, mającą na celu kalibrację zapotrzebowania węzłowego w modelu systemu dystrybucji wody. Przeprowadzona została analiza macierzy w celu opracowania macierzy współczynników wrażliwości dla modelu systemu dystrybucji wody. Zastosowano rozkład wg wartości osobliwych, aby wyliczyć poszukiwane dane optymalizacyjne poprzez rozwiązanie macierzy współczynników wrażliwości, co jest wydajniejszą metodą niż metoda różnic skończonych. W celu zaprezentowania skuteczności działania zaproponowanego algorytmu zastosowano go w dwóch scenariuszach. Pierwszy przypadek dotyczył hipotetycznej sieci dystrybucji wody i polegał na ukazaniu wyliczenia wektora optymalizacji. Drugi przypadek odnosił się do zastosowania metody w istniejącym systemie dystrybucji wody w Hangzhou, w Chinach. Przypadek ten pokazuje określenie wartości osobliwej odcięcia oraz wartości postąpienia poszukiwania w jednowymiarowym poszukiwaniu. Skalibrowany model został również zweryfikowany z wykorzystaniem zmierzonych danych. Wyniki wskazują na to, że zaproponowany algorytm jest rzetelny i skuteczny w systemie czasu rzeczywistego.

„J. Water Resour. Plng. and Mgmt.” tom 137, zeszyt 1, str. 31-40 (styczeń/luty 2011)

 

M. Nicolini, C. Giacomello, K. Deb: Kalibracja i optymalne zarządzanie wyciekami w rzeczywistych systemach dystrybucji wody

Celem artykułu jest zaprezentowanie dwóch metod optymalizacyjnych zastosowanych w rzeczywistym systemie dystrybucji wody. Pierwsza z metodologii zakłada wykorzystanie kalibracji modelu, podczas gdy druga odnosi się do problemu optymalnego zarządzania wyciekami. Kalibracja modelu oparta jest na jednokryterialnym genetycznym algorytmie czasu rzeczywistego, który dostarcza optymalnie dobrane wartości wskaźników tarcia w rurach oraz współczynników zależnych od wycieków. Zarządzanie wyciekami jest prowadzone poprzez wprowadzenie i regulację zaworów redukujących ciśnienie. W tym celu zaadaptowana została metoda oparta na genetycznym algorytmie wielokryterialnym w celu określenia optymalnych miejsc dla umieszczenia i regulacji takich zaworów. W szczególności skupiono się na dwóch kryteriach: pierwsze kryterium dotyczy minimalizacji ilości zaworów, a drugie minimalizacji całkowitej ilości wycieków w systemie. Algorytm dostarczył kilka zamiennych alternatyw dotyczących kompromisu pomiędzy redukcją wycieków a kosztami instalacji: zarządzający systemem zdecydowali się na zainstalowanie i regulację pierwszych czterech zaworów wskazanych przez algorytm, co skutkowało zmniejszeniem strat wody (potwierdzone przez stały monitoring systemu po instalacji zaworu) oraz w redukcji kosztów związanych z pompowaniem.

„J. Water Resour. Plng. and Mgmt.” tom 137, zeszyt 1, str. 134-142 (styczeń/luty 2011)

 

K. Ammar, M. McKee, J. Kaluarachchi: Bayesowska metoda analizy sieci monitoringu jakości wód gruntowych

Opracowana została nowa metodologia w celu analizy istniejących sieci monitoringu. Metodologia ta łączy w sobie różne aspekty monitoringu, włączając ocenę podatności i prawdopodobieństwa, analizę ryzyka dla środowiska, wartość informacji oraz redukcję redundancji. Koncepcyjne ramy dla monitoringu jakości wód gruntowych zostały sformułowane w celu reprezentowania kontekstu opracowanej metodologii. Maszyna wektorów istotnych (ang. relevance vector machine RVM) odgrywa podstawową rolę w zakresie koncepcyjnym, a została zastosowana w celu zminimalizowania redundancji oraz stworzenia mapy prawdopodobieństwa dystrybucji kontaminantu i w połączeniu z tym oszacowania odpowiednich oczekiwanych wartości informacji dotyczących próbkowania. Zastosowano wskaźnik DALY (ang. disabilityadjusted life years) globalnego obciążenia chorobami w celu określenia ilościowego konsekwencji ryzyka dla zdrowia. Prezentacja zaproponowanej metodologii odbyła się dzięki zastosowaniu jej w stadium przypadku, tj. w ramach monitoringu zanieczyszczenia azotanami na Zachodnim Brzegu w Palestynie. Wyniki otrzymane wskutek analizy maszyny wektorów istotnych RVM wskazują na mniej niż 30% błędu nałożenia w oparciu o wykorzystanie ok. 30% miejsc monitoringu (170 wektorów istotnych). Oddaje to wagę zastosowania maszyny wektorów istotnych RVM jako użytecznego modelu poprawy wydajności systemów monitoringu, zarówno pod kątem zmniejszenia redundancji, jak i podniesienia objętości gromadzonych danych. Jednakże w tym zastosowaniu wyniki oceny zagrożenia dla zdrowia oraz oceny inwestycji w monitoring były mniej zachęcające, zwłaszcza z powodu minimalnej elastyczności wpływu azotanów na zdrowie z uwzględnieniem monitorowania informacji i niepewności.

„J. Water Resour. Plng. and Mgmt.” tom 137, zeszyt 1, str. 51-61

 

F. Mao, J. A. Gaunt, Chu-Lin Cheng, S.K. Ong: Technika wizualizacji mikroskopowej w celu oszacowania przesiąkania organicznych rozpuszczalników przez rury PCW w systemach dystrybucji wody

Zanieczyszczenia organiczne mogą przedostawać się przez plastikowe rury stosowane w systemach dystrybucji wody oraz negatywnie wpływać na jakość dostarczanej wody pitnej. W pracy zaprezentowana została technika wizualizacji mikroskopowej, opracowana w celu zbadania przesiąkania najpospolitszych zanieczyszczeń organicznych (benzen, toluen, etylobenzen, ksylen i trichloroeten) przez rury z polichlorku winylu (PCW). W wyniku analizy propagacji kontaminantu organicznego z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego technika ta pozwoliła na oszacowanie czasu całkowitego przesiąknięcia przez ścianki rur z PCW, co zostało potwierdzone w teście pipe-bottle. Postęp poruszającego się frontu organicznego okazał się linearnie zależny od pierwiastka kwadratowego z czasu, a tempo propagacji rosło wraz ze wzrostem aktywności chemicznej na zewnątrz. Przesiąkanie mieszanin organicznych do rur PWC okazało się addytywne w stosunku do tempa przesiąkania i zawartości substancji organicznych w każdym komponencie. W połączeniu z dwuletnim testem pipe-bottle dla rur PCW wystawionych na działanie benzyny 95 oktanowej, ekstrapolacja matematyczna oparta na testach wizualizacji mikroskopowej wykazała że rury PCW najprawdopodobniej nie dopuszczą do przenikania benzyny będącej w sprzedaży przez cały czas użytkowania rury.