در این تحقیق امکان استفاده از روش الگوریتم ژنتیک جهت طراحی بهینه شبکه های فاضلاب مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است. مساله طراحی بهینه شبکه های فاضلاب با استفاده از مجموعه متغیرهای طراحی متفاوتی حل و نتایج آن با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصل بیانگر برتری روشی است که در آن از شیب لوله ها بعنوان متغیرهای تصمیم استفاده شده است. قابلیتهای مدلهای ارایه شده از طریق بکارگیری مدل در مورد دو مساله نمونه بررسی و نتایج آن با نتایج حاصل از روشهای برنامه ریزی ریاضی و برنامه ریزی پویا مقایسه شده است.

با توجه به هزینه بالای ساخت سیستم های جمع آوری فاضلاب و نقش کلیدی که این سیستم ها در ارائه خدمات به ساکنین شهرها و حفاظت محیط زیست ایفا می کنند،‏ بهینه نمودن هزینه های ساخت و اجرای شبکه های جمع آوری فاضلاب نقش اساسی در اجرای سریعتر و هر چه بیشتر چنین طرح هایی در سراسر کشور خواهد داشت. بر اساس تجارب کشورهای پیشرفته در زمینه نگهداری و بهره برداری از شبکه های موجود،‏ علاوه بر بهینه نمودن هزینه های ساخت شبکه،‏ بهینه سازی عملکرد سیستم به منظور کاهش هزینه های زمان بهره برداری و نگهداری شبکه از اهمیت بسزایی برخوردار است. بنابراین طرح شبکه ای با سرویس دهی مطلوب و قابلیت اطمینان بالا که قادر به انتقال فاضلاب بدون ایجاد بار هیدرولیکی اضافی به سیستم باشد،‏ باید مورد توجه قرار گیرد. در این تحقیق،‏ بهینه سازی شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی با هدف حداقل ساختن هزینه های ساخت و راهبری شبکه با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و همچنین گنجاندن قیود شاخص های عملکرد شبکه و قید قابلیت اطمینان علاوه بر قیود مرسوم در طراحی شبکه های فاضلاب انجام شده است. در این راستا کوشش شده است تعریف مناسبی از قابلیت اطمینان شبکه فاضلاب ارائه شود و از شاخص های عملکرد شبکه در ارزیابی کارآمدی آن استفاده گردیده است. عملکرد مناسب مدل پیشنهادی در مقایسه با سایر مدل ها با حل مساله نمونه در حالت مشابه از نظر قیود،‏ نشان داده شده است. همچنین با حل مساله نمونه در حالت هایی که قید عملکرد هیدرولیکی شبکه و قابلیت اطمینان منظور شده است،‏ مشاهده می شود با افزایش اندکی در هزینه ساخت شبکه از احتمال بروز مشکلات ناشی از تحمیل اضافه بار هیدرولیکی به سیستم و اثرات زیست محیطی کاسته می شود.

در این مقاله کاربرد نرم افزار ArcGIS در تعیین اطلاعات مورد نیاز برای طراحی و برنامه نویسیVisual Basic  برای تحلیل شبکه جمع آوری و انتقال فاضلاب در منطقه شهرک نبوت واقع در استان ایلام، مورد بررسی قرار گرفته است. مراحل انجام تحقیق به شرح زیر می باشد:ابتدا اطلاعات مورد نیاز برای طراحی شامل طول لوله فاضلاب رو، مساحت سطوح فاضلاب گیر و درون یابی رقوم ارتفاعی زمین در محل آدم روها از طریق نرم افزار ArcGIS تعیین گردید.سپس اطلاعات مرتبط با ویژگی های توپوگرافی، جوی (آب و هوایی) و اطلاعات آماری (مانند جمعیت و سرانه های آب و فاضلاب) منطقه جغرافیایی مورد نظر تهیه شد. این اطلاعات مبنای طراحی شبکه فاضلاب می باشد و از طریق مراجع معتبر (مانند کتابچه های مربوط به اطلاعات جغرافیایی و آماری) و نیز مراجعه به سازمان ها و شرکت های مربوط (مانند مرکز آمار ایران، شرکت آب و فاضلاب و شرکت مهندسین مشاور به منظور استفاده از اطلاعات مربوط به مناطق همجوار منطقه طرح به دلیل مشابهت تقریبی اطلاعات توصیفی مورد نیاز برای طراحی)، تهیه گردید. در مرحله بعد، با استفاده از اطلاعات خروجی از نرم افزار ArcGIS، تحلیل اطلاعات به وسیله برنامه نوشته شده (برنامه نویسیVisual Basic ) انجام گرفت. نتایج این تحقیق نشان داده، کاربرد نرم افزار ArcGIS و برنامه نگارش شده موجب فراهم ساختن تسهیلاتی در طراحی شبکه فاضلاب شده است.

احداث شبکه های جمع آوری و دفع فاضلاب به دلیل وسعت و گستردگی آنها از یک طرف، و پر هزینه بودن عملیات خاکی و سازه ای حجیم آنها از سوی دیگر، ضروری است. بدین ترتیب بدیهی است که هر گونه صرفه جویی در احداث این شبکه ها از طریق کاهش حجم مصالح و عملیات مورد نیاز آنها می تواند به صرفه جویی قابل توجهی منجر شود. این امر، به ویژه در ایران که بخش عمده ای از مناطق شهری آن فاقد سیستم جمع آوری فاضلاب است و اثرات زیست محیطی ناشی از این فقدان، سیاست عمومی را بر احداث این گونه شبکه ها استوار ساخته است، از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این تحقیق برای بهینه سازی طراحی شبکه های فاضلاب مدلی بر اساس برنامه ریزی غیر خطی، با جانمایی مشخص ارایه شده است. با استفاده از روش توابع تاوانی، ابتدا مساله بهینه سازی به صورت مساله ای نامقید فرمول بندی شده و سپس مساله حاصل با استفاده از نرم افزار عمومی DOT حل شده است. شیب لوله ها به عنوان متغیر تصمیم در نظر گرفته شده، و با استفاده از آن قطر لوله ها به صورت گسسته محاسبه شده است. کارایی این مدل با استفاده از یک مثال تحلیلی و طرح دو مساله نمونه نشان داده شده است. نتایج نشان داده است که مدل پیشنهادی قادر به بهبود نتایج ارایه شده در روش صفحه گسترده و روش غیر خطی مقید است.

پژوهش حاضر مبتنی بر ارائه روش بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک برای طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب است. به منظور تدوین مدل بهینه سازی، با مطالعه فهرست بهای پایه شبکه جمع آوری فاضلاب، صورت جلسات کارگاهی و صورت وضعیت های پیمانکاران، تابع هزینه ای بر اساس متغیرهای شیب و قطر لوله ها استخراج شده و به عنوان تابع هدف کمینه سازی هزینه به کار گرفته شده است. نتایج حاصله نشان دهنده کارایی مدل بهینه سازی ارائه شده در کمینه سازی هزینه اجرای شبکه های جمع آوری فاضلاب است، به طوری که استفاده از این مدل در طراحی شبکه جمع آوری فاضلاب شهر ارومیه، کاهش 13 درصدی هزینه اجرا را به دنبال دارد. از مزیت های این مدل، توجه به مسائل اجرایی و عدم ایجاد منهول ریزشی در نقاط اتصال لوله ها می باشد. در این پژوهش همچنین با ارائه روشی برای محاسبه آب باران، تاثیر آب باران در طراحی شبکه های فاضلاب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله برای شبکه جمع آوری فاضلاب شهر ارومیه بیانگر ورود مقادیر قابل توجه آب باران (تا 10 برابر دبی فاضلاب) به داخل شبکه بوده و اعمال آب باران در محاسبات طراحی منجر به افزایش قابل توجه سایز لوله ها و هزینه اجرای شبکه می شود.

طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب شامل قیود و ضوابط فنی گسترده ای می شود. این مهم، ارائه آلترناتیوهای امکان پذیر را برای طراح بسیار دشوار و زمان بر می سازد. از سوی دیگر به منظور ارائه یک طرح اقتصادی و یا به تعبیری بهینه سازی شبکه مورد مطالعه، روش اعمال قیود بسیار حائز اهمیت است و دامنه کاربرد روشهای بهینه سازی را در این خصوص محدود می نماید.در تحقیق حاضر یک مدل ریاضی توام تحلیل هیدرولیکی و طراحی به گونه ای توسعه داده شده است که همه محدودیتها و ضوابط طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب به طور خودکار در آن تامین می شوند. در اینجا یک آلترناتیو نرمال طراحی به صورت برداری دلخواه و بدون شرط از مقادیر بین صفر و یک تعریف می گردد. این بردار نماینده قطر و شیب لوله ها و موقعیت ایستگاههای پمپاژ در سیستم است. سپس مقادیر نرمال با توجه به هیدرولیک جریان و قیود مساله کد برداری شده و آلترناتیو طراحی اصلی بازتولید می شود. با استفاده از این مدل هر آلترناتیو ورودی امکان پذیر است و لذا مساله طراحی شبکه کاملا بدون شرط قابل حل خواهد بود. در انتها کاربرد مدل پیشنهادی با تعریف و تحلیل یک شبکه نسبتا بزرگ نشان داده شد. همچنین برای نمایش سهولت و قابلیت مدل در همراهی با روشهای بهینه سازی نیز از روش شبیه سازی ذوب فلزات به منظور ارائه طرح اقتصادی سیستم بهره گرفته شد. نتایج نشان می دهد که هزینه ساخت شبکه و سرعت همگرایی بهینه سازی با استفاده از مدل بدون شرط پیشنهادی به طور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد.

با بزرگ شدن شهرها و افزایش جمعیت از یک سو و گسترش صنایع و کارخانه ها از سوی دیگر، مساله آلودگی محیط زیست روز به روز اهمیت بیشتری می یابد. فاضلاب یکی از عوامل آلودگی محیط زیست است و باید از محیط زیست جمع آوری شود. از آنجا که هزینه اجرای شبکه های فاضلاب به ویژه برای شهرهای بزرگ بسیار زیاد است، هر گونه بهینه سازی در فرآیند طراحی، موجب کاهش هزینه ها و صرفه جویی خواهد شد. لذا محققان متعددی با استفاده از روشهای بهینه سازی ریاضی و ابتکاری، سعی در کاهش هزینه ها داشته اند. در این مطالعه، قابلیتهای روشهای برنامه ریزی غیر خطی و الگوریتم ژنتیک در بهینه سازی طراحی شبکه های فاضلاب با جانمایی مشخص مقایسه شده است. در روشهای بهینه سازی ارایه شده، کلیه محدودیت های فنی در نظر گرفته شده است. از مدلهای هیدرولیکی هیزین - ویلیامز اصلاح شده و مانینگ با ضریب زبری ثابت و متغیر برای شبیه سازی جریان نیمه پر لوله ها استفاده شده است. متغیر تصمیم در مدلها تراز کارگذاری لوله ها است، که در آن قطر لوله ها در طی فرآیند بهینه سازی به صورت گسسته محاسبه می شود. کاربرد موفقیت آمیز این مدلها در حل مسایل نمونه، توانایی و قابلیت این مدلها را در طراحی بهینه شبکه های فاضلاب نشان داده است.