Su dağıtım şebekelerinin metasezgisel yöntemlerle optimizasyonu

Nüfusun hızla arttığı ve mevcut su kaynaklarının çeşitli sebeplerle zarar gördüğü dünyamızda, suya olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, hayati bir öneme sahip olan suyun tüketiciye ulaştırma maliyetini düşürmek için su dağıtım şebekeleri metasezgisel optimizasyon yöntemleri ile optimize edildi. Şebekede basınç, hız, debi vb. sınırlayıcıların olması tasarımı oldukça zorlaştırmaktadır. Bu yüzden Marios Kyriakou ve Demetrios Eliades tarafından geliştirilmiş Epanet-MATLAB araç seti yardımıyla Epanet ortamında kolay bir şekilde tasarlanan şebeke verileri MATLAB programlama dilinde metasezgisel algoritmaların içerisine yerleştirilerek optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işleminde genetik algoritma (GA), yapay arı koloni (ABC), parçacık sürü optimizasyon (PSO), karınca koloni optimizasyon (ACO), armoni arama (HS), diferansiyel evrim (DE), biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), tavlama benzetimi (SA) ve istilacı ot optimizasyon (IWO) algoritmaları kullanılmıştır. Daha önce su dağıtım şebeke optimizasyonunda kullanımlarına rastlanmayan biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), istilacı ot optimizasyon (IWO) algoritmaları ile şebeke optimizasyonunda çok az kullanılmış yapay arı koloni (ABC) algoritmasının sonuçları yaygın bir şekilde kullanılan diğer algoritma sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sunulan optimizasyon yöntemlerinin performanslarının karşılaştırılması için daha önceki çalışmalarda kullanılan Alperovits ve Shamir ile Hanoi şehir şebekeleri aynı sınırlayıcılar altında optimize edilmiştir. Optimizasyon işlemi sonucunda Alperovits ve Shamir şebekesi için literatürdeki en düşük maliyet olan 419 000 birim maliyete birçok araştırmadan daha az değerlendirme sayısıyla ulaşılmıştır. Benzer şekilde Hanoi şehir şebekesi için 6.081x106 $ ile birçok araştırmadan daha düşük bir maliyete daha az değerlendirme sayısıyla ulaşılmıştır. İlk defa kullanılan Biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), istilacı ot optimizasyon (IWO) ve çok az kullanılmış yapay arı koloni (ABC) algoritmalarının kullanımları yaygın olan birçok algoritmadan daha başarılı performans sergiledikleri tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasıyla şebeke optimizasyonunda Epanet-MATLAB araç seti başarılı bir şekilde kullanılarak güvenirliği kanıtlanmıştır. Optimizasyon yöntemlerinin farklı şebekelerde aynı kontrol parametreleri ile aynı derecede başarılı sonuçlar vermediği tespit edilmiştir. Bu yüzden algoritma kontrol parametrelerinin problem yapısına göre değişkenlik gösterebileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: Epanet -MATLAB araç seti, metasezgisel optimizasyon algoritmaları, su dağıtım şebekelerinin optimizasyonu, istilacı ot optimizasyon, biyo-coğrafya esaslı optimizasyon