یکی از ابزارهای مناسب برای شناخت وضعیت شبکههای توزیع آب به عنوان یکی از سیستمهای شریان حیاتی، شاخص قابلیت اعتماد است. یک دسته روش دیگر که به علت وجود پارامترهای زیاد سیستمهای شریان حیاتی مناسبتر است، استفاده از مفهوم تئوری آنتروپی اطلاعات شانون و تعیین شاخص درجه افزونگی شبکه است. درکارهای انجام شده بر روی درجه افزونگی شبکههای توزیع آب معمولاً اثر همزمان پارامترهای هیدرولیکی و مکانیکی لحاظ نمیشود. به همین منظور در این مطالعه یک معیار اصلاح شده بر اساس مفهوم آنتروپی اطلاعات برای ارزیابی سطح خدمترسانی شبکههای توزیع آب ارائه شده است. به طوری که در این رابطه به طور همزمان اثر عدم قطعیتهای هیدرولیکی (مانند میزان جریان در لولهها) و عدم قطعیتهای مکانیکی (مانند احتمال گسیختگی خطوط جریان) لحاظ شده باشد.
برای این منظور، پس از بررسی تأثیر انواع روشهای وزن‌دار نمودن تابع آنتروپی بر روی نوع رفتار تابع، ضریبی به صورت نسبت نیاز گره مصرف به نرخ جریان تمام لینکهای شبکه تعریف شده است. با وزن‌دار نمودن مناسب تابع آنتروپی هیدرولیکی موجود در ادبیات فنی، تأثیر توالی و نحوه اتصال گرههای مصرف به گرههای چشمه در رابطه پیشنهادی دیده شده است. صحت رفتار تابع پیشنهادی به کمک مثال‌هایی با پیکره‌بندی‌های متفاوت، مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای لحاظ نمودن اثر احتمال عدم خدمترسانی لینکها نیز از مفهوم آنتروپی شرطی استفاده شده است. بدین صورت که یک تابع جریمه بر اساس احتمال گسیختگی هر یک از لینکها تحت یک سناریوی خطر مشخص تعریف می‌شود و این تابع جریمه به صورت مناسب در تابع آنتروپی هیدرولیکی اعمال می‌گردد. در این حالت نیز با در نظر گرفتن حالات حدی مختلف و مقایسه نتایج حاصل از آن با نتایج مورد انتظار، صحت رفتار تابع آنتروپی پیشنهادی بررسی شده است.
به کمک رابطه آنتروپی پیشنهادی نحوه عملکرد تعدادی شبکه توزیع آب نمونه، از شبکههای ساده درختی تا شبکههای حلقهای پیچیده، بررسی شده است تا صحت نتایج حاصل از رابطه پیشنهادی در ارزیابی عملکرد کلی شبکه‌ها نیز مورد بررسی قرار گرفته باشد. در ادامه، نتایج حاصل از رابطه آنتروپی پیشنهادی با نتایج حاصل از روابط کلاسیک محاسبه قابلیت اعتماد شبکههای توزیع آب برای تعدادی شبکه با گرههای مصرف و چشمه یکسان ولی پیکره‌بندی‌های مختلف مقایسه گردیده و کارایی شاخص پیشنهادی هم جهت دستیابی به پیکرهبندی بهینه هیدرولیکی برای یک شبکه آب جدید و هم انتخاب بهترین برنامهریزی برای کاهش خسارت در یک شبکه موجود در برابر خطرات مختلف طبیعی یا ساخته دست انسان، نشان داده شده است. به عنوان یک مثال واقعی رفتار شبکه توزیع آب شهر کوبه نیز بر اساس رابطه پیشنهادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. از مهمترین مزایای روش پیشنهادی میتوان به سادگی بسیار بیشتر این روش نسبت به سایر روشهای موجود برای تعیین قابلیت اعتماد شبکه‌ها و تعیین بهترین پیکرهبندی اشاره نمود. این در حالی است که در این روش پیشنهادی به طور همزمان عدم قطعیتهای هیدرولیکی و مکانیکی نیز لحاظ شده است.
از آنجا که پارامترهای مشخصه شبکه مانند میزان نیاز گرههای مصرف یا میزان احتمال عدم خدمترسانی لینکها و غیره، خود نیز دارای عدم قطعیت میباشند، در بخش پایانی پایان‌نامه به کمک ریاضیات فازی و مفهوم فازی- آنتروپی به بررسی میزان حساسیت نتایج حاصل به این‌گونه عدم قطعیتها پرداخته شده است. در این بخش نشان داده شده است که وجود عدم قطعیت در برخی پارامترها، همچون میزان نیاز برخی گرههای مصرف، میتواند تأثیر قابل توجهی بر روی میزان اطمینان به نتایج حاصل داشته باشد در حالی که وجود عدم قطعیت در برخی پارامترهای دیگر تأثیر زیادی روی تغییرات نتایج ندارد. در نتیجه به کمک این روش میتوان پارامترهای حساس بر روی عملکرد شبکه را نیز شناسایی نمود.
ارزیابی شبکه های توزیع آب با استفاده از روش آنتروپی اطاعات بر پایه عدم قطعیت های مکانیکی و هیدرولیکی/امام جمعه حسین
/توسط Arash Eslamiیکی از ابزارهای مناسب برای شناخت وضعیت شبکههای توزیع آب به عنوان یکی از سیستمهای شریان حیاتی، شاخص قابلیت اعتماد است. یک دسته روش دیگر که به علت وجود پارامترهای زیاد سیستمهای شریان حیاتی مناسبتر است، استفاده از مفهوم تئوری آنتروپی اطلاعات شانون و تعیین شاخص درجه افزونگی شبکه است. درکارهای انجام شده بر روی درجه افزونگی شبکههای توزیع آب معمولاً اثر همزمان پارامترهای هیدرولیکی و مکانیکی لحاظ نمیشود. به همین منظور در این مطالعه یک معیار اصلاح شده بر اساس مفهوم آنتروپی اطلاعات برای ارزیابی سطح خدمترسانی شبکههای توزیع آب ارائه شده است. به طوری که در این رابطه به طور همزمان اثر عدم قطعیتهای هیدرولیکی (مانند میزان جریان در لولهها) و عدم قطعیتهای مکانیکی (مانند احتمال گسیختگی خطوط جریان) لحاظ شده باشد.
برای این منظور، پس از بررسی تأثیر انواع روشهای وزن‌دار نمودن تابع آنتروپی بر روی نوع رفتار تابع، ضریبی به صورت نسبت نیاز گره مصرف به نرخ جریان تمام لینکهای شبکه تعریف شده است. با وزن‌دار نمودن مناسب تابع آنتروپی هیدرولیکی موجود در ادبیات فنی، تأثیر توالی و نحوه اتصال گرههای مصرف به گرههای چشمه در رابطه پیشنهادی دیده شده است. صحت رفتار تابع پیشنهادی به کمک مثال‌هایی با پیکره‌بندی‌های متفاوت، مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای لحاظ نمودن اثر احتمال عدم خدمترسانی لینکها نیز از مفهوم آنتروپی شرطی استفاده شده است. بدین صورت که یک تابع جریمه بر اساس احتمال گسیختگی هر یک از لینکها تحت یک سناریوی خطر مشخص تعریف می‌شود و این تابع جریمه به صورت مناسب در تابع آنتروپی هیدرولیکی اعمال می‌گردد. در این حالت نیز با در نظر گرفتن حالات حدی مختلف و مقایسه نتایج حاصل از آن با نتایج مورد انتظار، صحت رفتار تابع آنتروپی پیشنهادی بررسی شده است.
به کمک رابطه آنتروپی پیشنهادی نحوه عملکرد تعدادی شبکه توزیع آب نمونه، از شبکههای ساده درختی تا شبکههای حلقهای پیچیده، بررسی شده است تا صحت نتایج حاصل از رابطه پیشنهادی در ارزیابی عملکرد کلی شبکه‌ها نیز مورد بررسی قرار گرفته باشد. در ادامه، نتایج حاصل از رابطه آنتروپی پیشنهادی با نتایج حاصل از روابط کلاسیک محاسبه قابلیت اعتماد شبکههای توزیع آب برای تعدادی شبکه با گرههای مصرف و چشمه یکسان ولی پیکره‌بندی‌های مختلف مقایسه گردیده و کارایی شاخص پیشنهادی هم جهت دستیابی به پیکرهبندی بهینه هیدرولیکی برای یک شبکه آب جدید و هم انتخاب بهترین برنامهریزی برای کاهش خسارت در یک شبکه موجود در برابر خطرات مختلف طبیعی یا ساخته دست انسان، نشان داده شده است. به عنوان یک مثال واقعی رفتار شبکه توزیع آب شهر کوبه نیز بر اساس رابطه پیشنهادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. از مهمترین مزایای روش پیشنهادی میتوان به سادگی بسیار بیشتر این روش نسبت به سایر روشهای موجود برای تعیین قابلیت اعتماد شبکه‌ها و تعیین بهترین پیکرهبندی اشاره نمود. این در حالی است که در این روش پیشنهادی به طور همزمان عدم قطعیتهای هیدرولیکی و مکانیکی نیز لحاظ شده است.
از آنجا که پارامترهای مشخصه شبکه مانند میزان نیاز گرههای مصرف یا میزان احتمال عدم خدمترسانی لینکها و غیره، خود نیز دارای عدم قطعیت میباشند، در بخش پایانی پایان‌نامه به کمک ریاضیات فازی و مفهوم فازی- آنتروپی به بررسی میزان حساسیت نتایج حاصل به این‌گونه عدم قطعیتها پرداخته شده است. در این بخش نشان داده شده است که وجود عدم قطعیت در برخی پارامترها، همچون میزان نیاز برخی گرههای مصرف، میتواند تأثیر قابل توجهی بر روی میزان اطمینان به نتایج حاصل داشته باشد در حالی که وجود عدم قطعیت در برخی پارامترهای دیگر تأثیر زیادی روی تغییرات نتایج ندارد. در نتیجه به کمک این روش میتوان پارامترهای حساس بر روی عملکرد شبکه را نیز شناسایی نمود.