توسعه یک مدل تلفیقی شبیه‌سازی و بهینه‌سازی برای بهسازی شبکه کنترل سیلاب شهری - نمونه مطالعاتی: حوضه سیل‌برگردان شرق تهران

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

3 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

چکیده

امروزه با توجه به افزایش دفعات رخداد سیلاب‌های شدید در مناطق شهری، طراحی و بهسازی سامانه‌های کنترل سیلاب شهری به یک موضوع بسیار حائز اهمیت تبدیل شده است. همچنین، با توجه به بهبود قابل ملاحظه روش‌ها و منابع محاسباتی، کاربرد مدل‌های تلفیقی شبیه‌سازی عددی و بهینه‌سازی در این زمینه، بسیار مفید می‌باشد. بدین منظور در تحقیق حاضر و با بکارگیری نرم‌افزار MATLAB یک مدل بهینه‌سازی چندهدفه فراکاوشی به یک شبیه‌ساز عددی متصل شده و قسمت شرقی سامانه کنترل سیلابِ شهر تهران بهسازی شده است. لذا راهکارهای مختلفی شامل کاربرد تونل‌های کمکی و نیز کاربرد ترکیبی تونل‌های کمکی و استخرهای تعدیل به منظورکمینه‌سازی توابع هدفِ هزینه بهسازی و حجم سیلاب شبکه، مدّ نظر قرار گرفته است. نتایج حاکی از کاهش قابل ملاحظه هزینه‌ها با کاربرد این مدل تلفیقی در مقایسه با طرح‌های بهسازی پیشین می‌باشد. همچنین با توجه به کاربرد استخرهای تعدیل در نقاط بالادستی شبکه، عملکرد تونل‌های کمکی در کاهش سیلاب بهتر بوده اما استخرهای تعدیل منجر به کاهش قابل ملاحظه هزینه‌های مربوطه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Development of a Coupled Numerical and Multi-Objective Optimization Model to Rehabilitate Urban Stormwater Drainage Systems - Case Study: Eastern Catchment of Tehran

نویسندگان [English]

  • Saeed Mohammadiun 1
  • Jafar Yazdi 2
  • Seyed Ali Akbar Salehi Neyshabouri 3
1 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
2 Faculty of Civil, Water and Environmental Eng., Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Faculty of Civil and Environmental Eng. and Water Eng. Research Center, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Nowadays, design/rehabilitation of urban stormwater drainage systems has become a challenging issue due to more frequent severe floods in urbanized areas. These severe floods may cause significantly crucial social problems as well as financial damages. Also, regarding considerable advance in soft computing, optimization frameworks can provide a valuable computational tool for storm management. In the present study, using NSDE (Non-dominated Sorting Differential Evolution) algorithm and EPA-SWMM (Environmental Protection Agency - Stormwater Management Model) software, a coupled numerical and multi objective optimization model was developed to rehabilitate eastern part of Tehran metropolis drainage system. Not only is this part of Tehran Stormwater Drainage System (TSDS) the biggest drainage network of TSDS, but also its eastern part is dealing with a significant lack of capacity. In this direction, different mitigating strategies including combinations of relief tunnels and/or storage units were evaluated and optimal rehabilitation strategies were suggested according to minimizing conflicting objective functions of costs and flooding. For this purpose, formerly suggested rehabilitation solutions introduced by Mahab Ghodss consulting engineering company have been evaluated and extra relief tunnels considered to enhance their performance in relation to reduce volume of flooding in the network. Therefore, the total number of four different layouts of rehabilitation strategies have been assumed in order to rehabilitate eastern part of TSDS. Results have revealed considerable reduction of costs with respect to previous rehabilitation proposals for the study area stating the desirable performance of proposed coupled numerical and optimization framework of the present study. Moreover, regarding application of storage units in upstream of the network, although these units reduced rehabilitation costs significantly compared to other strategy by reducing length of required relief tunnels, relief tunnels slightly outperformed than upstream storage units in relation to the flood volume reduction. It seems possible to enhance the performance of storage units by relocating them.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urban Stormwater Drainage Systems
  • optimization
  • Relief Tunnels
  • Storage Units
  • Tehran