Model optymalizacyjny retencyjnego zbiornika rurowego

• Autorzy: Stec A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.177

Warianty tytułu

EN

Optimization model of the pipe storage reservoir

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono sformułowany model optymalizacyjny zbiornika rurowego, który jest kontynuacją badań opisanych w artykule [16]. Model kosztowy Life Cycle Cost (LCC) zbiornika rurowego został przekształcony w model optymalizacyjny, w którym wyznaczono funkcję celu jako minimum kosztów LCC. Zastosowanie tego kryterium w procesie podejmowania decyzji inwestycyjnych umożliwia dokonanie poprawnego pod względem finansowym wyboru, gdyż metodologia LCC pozwala na uwzględnienie nie tylko początkowych nakładów inwestycyjnych, ale również kosztów eksploatacyjnych ponoszonych w całym okresie funkcjonowania danego obiektu. Przedstawiony model optymalizacyjny został następnie zaimplementowany w języku programowania AMPL (A Mathematical Programming Language). W sformułowanym modelu wyznaczono zmienne decyzyjne, którymi są poszukiwane wartości parametrów geometrycznych zbiornika, takie jak: długość i średnica zbiornika oraz zagłębienie kanału odpływowego ze zbiornika. Określono także ograniczenia modelu optymalizacyjnego zbiornika rurowego. Pierwsze z nich wynika z wymaganej pojemności retencyjnej zbiornika obliczonej na etapie wyznaczania danych wejściowych, na którą jest projektowany zbiornik. Następne ograniczenia dotyczą powierzchni terenu, która dostępna jest pod budowę zbiornika oraz ograniczenie określające minimalne dopuszczalne zagłębienie kanału odpływowego ze zbiornika. Natomiast parametry modelu optymalizacyjnego stanowią zbiór danych, które zostały użyte do zapisu funkcji celu i których wartości są znane. Należą do nich przede wszystkim ceny poszczególnych materiałów i robót oraz podstawowe wymiary elementów konstrukcyjnych zbiornika.

EN

In this paper the formulated optimization model of the pipe tank was presented, which is a continuation of research described in the article [16]. Life Cycle Cost model (LCC) of the this tank was transformed into an optimization model, which sets the objective function as a minimum LCC cost. The application of this criterion in investment decision making process allows to make the correct choice in financial terms, as LCC methodology allows to take into account not only the initial investment, but also the operational costs incurred throughout the entire operation of the object. The model optimization was implemented in a programming language AMPL (A Mathematical Programming Language). In the formulated model the decision variables which are geometrical parameters of the reservoir, such as the length and diameter of the tank and the cavity of the drainage channel from the reservoir were determined. Also the constraints of the optimization model were defined. First of them results from the retention capacity of the tank calculated at the stage of determining the input data for which the tank is designed. Next constraints concern land, which is available for the construction of the reservoir and the constraints of determining a minimum acceptable cavity of the drainage channel from the tank. While, the optimization model parameters are a set of data that were used to write the objective function, and whose values are known.

Słowa kluczowe

PL

zbiornik rurowy; kanalizacyjny zbiornik retencyjny; Life Cycle Cost; optymalizacja

EN

pipe tank; storage reservoirs; life cycle cost (LCC); optimization

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 2/II
• Strony: 445--455
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Stec A.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury, 35-959 Rzeszów, Al. Powstańców Warszawy 12

Bibliografia

• [1] Barringer H.P., Weber D.: Life Cycle Cost Tutorial. Fifth International Conference on Process Plant Reliability, Houston, Texas, October 2-4, 1996.
• [2] Boomgaard M.E., Langeveld J.G., Clemens F.: Wastewater system optimization using genetic algorithms. World Water Congress, 2001.
• [3] Brand N., Ostfeld A.: Optimal design of regional wastewater pipelines and treatment plant systems. Water Environ Res., vol. 83, no 1, 2011.
• [4] Chmielowski W.: Zastosowanie optymalizacji w gospodarce wodnej. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2005.
• [5] Dajani J., Hasit Y.: Capital cost minimization of drainage networks. Journal of the Environmental Engineering Division, No. 2, 1974.
• [6] Dziopak J.: Analiza teoretyczna i modelowanie wielokomorowych zbiorników kanalizacyjnych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1992.
• [7] Fourer R., Gay D., Kernighan B.: A Modeling Language for Mathematical Programming. International Thomson Publishing, USA, 2002.
• [8] Gutenbaum J.: Modelowanie matematyczne systemów. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2003.
• [9] Holland M.: Computer models of wastewater collection systems. Harvard Water Resources Group, Cambridge, 1966.
• [10] Holms D.: AMPL at the University of Michigan, 1995.
• [11] Hong T., Han S., Lee S.: Simulation-based determination of optimal life-cycle cost for FRP bridge deck panels. Automation and Constructions, no. 16, 2007.
• [12] Liebman J.: A heuristic aid for the design of sewer networks. Journal of the Sanitary Engineering Division, No 4, 1967.
• [13] Kuliczkowski A.: Optymalizacja kolektorów kanalizacyjnych przebudowywanych w warunkach miejskich. Monografia, nr 12, Politechnika Wrocławska, 1988.
• [14] Madryas C.: Optymalizacja projektowania sieci infrastruktury technicznej uzbrojenia podziemnego z uwzględnieniem warunków eksploatacji. Rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska, 1981.
• [15] Sowiński M.: Projektowanie sieci i urządzeń kanalizacyjnych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1986.
• [16] Stec A.: Model kosztowy retencyjnego zbiornika rurowego. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury Politechniki Rzeszowskiej, z. 63, (1/16), styczeń-marzec 2016.
• [17] Stec A.: Optymalizacja innowacyjnych zbiorników w kanalizacji ogólnospławnej. Rozprawa doktorska. Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Kraków 2013.
• [18] Stec A.: Optimization of the hydraulic system of the storage reservoir hydraulically unloading the sewage network. Ecological Chemistry and Engineering S, Vol. 21, No. 2, 2014, s. 215-228.
• [19] Wartalski J.: Optymalizacja wybranych parametrów kolektorów zbiorczych w układach sieciowych systemów usuwania ścieków. Praca doktorska, Politechnika Wrocławska, 1983.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.