Επίλυση δικτύων διανομής

Σχετικά έγγραφα
Μοντέλα προσομοίωσης δικτύων

Μοντέλα προσομοίωσης δικτύων

Οι γέφυρες του ποταμού... Pregel (Konigsberg)

Ας υποθέσουμε ότι ο παίκτης Ι διαλέγει πρώτος την τυχαιοποιημένη στρατηγική (x 1, x 2 ), x 1, x2 0,

Αποδεικτικές Διαδικασίες και Μαθηματική Επαγωγή.

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

{ i f i == 0 and p > 0

Δ Ι Α Κ Ρ Ι Τ Α Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Α. 1η σειρά ασκήσεων

Εξωτερικά υδραγωγεία: Αρχές χάραξης

Εισαγωγή στααστικάυδραυλικάέργα

Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις. Δεξαμενές. Δημήτρης Κουτσογιάννης & Ανδρέας Ευστρατιάδης

Αναγνώριση Προτύπων. Σήμερα! Λόγος Πιθανοφάνειας Πιθανότητα Λάθους Κόστος Ρίσκο Bayes Ελάχιστη πιθανότητα λάθους για πολλές κλάσεις

Εισαγωγή στα αστικά υδραυλικά έργα

Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις. Δεξαμενές. Δημήτρης Κουτσογιάννης & Ανδρέας Ευστρατιάδης

ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ ΟΜΑΛΗ ΚΙΝΗΣΗ ΤΡΙΩΡΗ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ A ΛΥΚΕΙΟΥ. Ονοματεπώνυμο Τμήμα

Γενική διάταξη υδρευτικών έργων

21/11/2005 Διακριτά Μαθηματικά. Γραφήματα ΒΑΣΙΚΗ ΟΡΟΛΟΓΙΑ : ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ ΚΑΙ ΚΥΚΛΟΙ Δ Ι. Γεώργιος Βούρος Πανεπιστήμιο Αιγαίου

Γενική διάταξη υδρευτικών έργων

Παραβολή ψ=αχ 2 +βχ+γ, α 0. Η παραβολή ψ = αχ 2. Γενικά : Κάθε συνάρτηση της μορφής ψ=αχ 2 + βχ +γ, α 0 λέγεται τετραγωνική συνάρτηση.

Ταξινόμηση των μοντέλων διασποράς ατμοσφαιρικών ρύπων βασισμένη σε μαθηματικά κριτήρια.

Εστω X σύνολο και A μια σ-άλγεβρα στο X. Ονομάζουμε το ζεύγος (X, A) μετρήσιμο χώρο.

Εκφωνήσεις και Λύσεις των Θεμάτων

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις, Ιδιοτιμές με πολλαπλότητα, Εκθετικά πινάκων. 9 Απριλίου 2013, Βόλος

Ο Ισχυρός Νόμος των Μεγάλων Αριθμών

Αλγόριθμοι & Βελτιστοποίηση

Αλγόριθμοι & Βελτιστοποίηση

5.1 Μετρήσιμες συναρτήσεις

Ανεξαρτησία Ανεξαρτησία για οικογένειες συνόλων και τυχαίες μεταβλητές

Γενικά χαρακτηριστικά δικτύων διανομής

Γενικά χαρακτηριστικά δικτύων διανομής

Καταθλιπτικοί αγωγοί και αντλιοστάσια

Το κράτος είναι φτιαγμένο για τον άνθρωπο και όχι ο άνθρωπος για το κράτος. A. Einstein Πηγή:

1. Εστω ότι A, B, C είναι γενικοί 2 2 πίνακες, δηλαδή, a 21 a, και ανάλογα για τους B, C. Υπολογίστε τους πίνακες (A B) C και A (B C) και

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

Εισαγωγικά. 1.1 Η σ-αλγεβρα ως πληροφορία

Εισαγωγή στη βελτιστοποίηση συστημάτων υδατικών πόρων

Γενικό Λύκειο Μαραθοκάμπου Σάμου. Άλγεβρα Β λυκείου. 13 Οκτώβρη 2016

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

Μεγέθη ταλάντωσης Το απλό εκκρεμές

Στοχαστικές διαφορικές εξισώσεις

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

Θεμελιώδεις έννοιες βελτιστοποίησης και κλασικές μαθηματικές μέθοδοι

Ανεξαρτησία Ανεξαρτησία για οικογένειες συνόλων και τυχαίες μεταβλητές

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Εαρινό Εξάμηνο

Ανεξαρτησία Ανεξαρτησία για οικογένειες συνόλων και τυχαίες μεταβλητές

Επίλυση ειδικών μορφών ΣΔΕ

Γραμμική Ανεξαρτησία. Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Τηλεπικοινωνιών και ικτύων Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. 17 Μαρτίου 2013, Βόλος

CSE.UOI : Μεταπτυχιακό Μάθημα

Επιχειρησιακή Ερευνα Ι

Περιγραφή Περιγράμματος

Εισαγωγή στη βελτιστοποίηση συστημάτων υδατικών πόρων

Εφαρμογές στην κίνηση Brown

ΣΥΝΟΛΑ (προσέξτε τα κοινά χαρακτηριστικά των παρακάτω προτάσεων) Οι άνθρωποι που σπουδάζουν ΤΠ&ΕΣ και βρίσκονται στην αίθουσα

Η εξίσωση Black-Scholes

Αφιερώνεται στο Δάσκαλο μου Χρήστο Αλεξόπουλο, για την πολύτιμη βοήθεια που μου προσέφερε στα μαθητικά μου χρόνια Άγγελος Βουλδής

Το υδροδοτικό σύστημα της Αθήνας

Το υδροδοτικό σύστημα της Αθήνας

ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΓΝΩΣΗ

Τρίτη, 05 Ιουνίου 2001 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

τεσσάρων βάσεων δεδομένων που θα αντιστοιχούν στους συνδρομητές

Δήμος Σωτήριος Υ.Δ. Εργαστήριο Λογικής & Επιστήμης Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής & Υπολογιστών Σ.Η.Μ.Μ.Υ. Ε.Μ.Π.

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ

"Η απεραντοσύνη του σύμπαντος εξάπτει τη φαντασία μου. Υπάρχει ένα τεράστιο σχέδιο, μέρος του οποίου ήμουν κι εγώ".

Σχέσεις και ιδιότητές τους

Βελτιστοποίηση της λειτουργίας του υδροδοτικού συστήματος Αθήνας

Προτεινόμενα θέματα στο μάθημα. Αρχές Οικονομικής Θεωρίας ΟΜΑΔΑ Α. Στις προτάσεις από Α.1. μέχρι και Α10 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της

Βελτιστοποίηση της λειτουργίας του υδροδοτικού συστήματος Αθήνας

Αλγόριθμοι & Βελτιστοποίηση ΠΜΣ-ΕΤΥ : Μεταπτυχιακό Μάθημα

Η ανισότητα α β α±β α + β με α, β C και η χρήση της στην εύρεση ακροτάτων.

ΜΙΚΡΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ Η ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΙΚΗ ΑΠΟΦΑΣΗ. Άσκηση με θέμα τη μεγιστοποίηση της χρησιμότητας του καταναλωτή

Υδρευτικές καταναλώσεις

τους στην Κρυπτογραφία και τα

9η Ενότητα: Προβλήματα ικτυακών Ροών

Διανυσματικές Συναρτήσεις

Αναλυτικές ιδιότητες

Φυσική Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Β Λυκείου 3 ο Κεφάλαιο Ηλεκτρικό Πεδίο. Ηλεκτρικό πεδίο. Παρασύρης Κώστας Φυσικός Ηράκλειο Κρήτης

Κεφάλαιο Η εκθετική κατανομή. Η πυκνότητα πιθανότητας της εκθετικής κατανομής δίδεται από την σχέση (1.1) f(x) = 0 αν x < 0.

Χαρακτηριστικές συναρτήσεις

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Εαρινό Εξάμηνο

Προσομοίωση και βελτιστοποίηση της διαχείρισης του υδροδοτικού συστήματος της Αθήνας

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Γεωπληροφορική. Κατεύθυνση: Τοπογραφικές Εφαρμογές Υψηλής Ακρίβειας

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΡΙΑ ΓΕΙΤΟΝΑ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΟΥ ΤΡΟΧΟΥ MAXWELL

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 6: Ελεγχος γενικών γραμμικών υποθέσεων. Αναπληρωτής Καθηγητής. Σχολή ιοίκησης Επιχειρήσεων Πανεπιστήμιο Πατρών

Υδρευτικές καταναλώσεις

Αλγόριθμοι & Βελτιστοποίηση Μεταπτυχιακό Μάθημα ΠΜΣ/ΕΤΥ 2η Ενότητα: Μοντελοποίηση Προβλημάτων ως ΓΠ, Ισοδυναμες Μορφές ΓΠ, Γεωμετρία Χωρου Λύσεων

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

Ο τύπος του Itô. f (s) ds (12.1) f (g(s)) dg(s). (12.2) t f (B s ) db s + 1 2

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Β ΤΑΞΗ. ΘΕΜΑ 1ο

2. Κατάθεσε κάποιος στην Εθνική Τράπεζα 4800 με επιτόκιο 3%. Μετά από πόσο χρόνο θα πάρει τόκο 60 ; α) 90 ημέρες β) 1,5 έτη γ) 5 μήνες δ) 24 μήνες

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΗΣ ΕΝΤΡΟΠΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΗ ΣΚΕ ΑΣΗ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ

Υδατικοί πόροι και ποιότητα υδρευτικού νερού

Υδατικοί πόροι και ποιότητα υδρευτικού νερού

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ ΜΑΘΗΜΑ: ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

Κεφάλαιο 1. Πίνακες και απαλοιφή Gauss

Εισαγωγικές Διαλέξεις στην Θεωρία των Αλυσίδων Markov και των Στοχαστικών Ανελίξεων. Οικονομικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Φυσική Β Λυκείου Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Παναγόπουλος Γιώργος Φυσικός

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

602. Συναρτησιακή Ανάλυση. Υποδείξεις για τις Ασκήσεις

Transcript:

ΑστικάΥδραυλικάΈργα Υδρεύσεις Επίλυση δικτύων διανομής Δημήτρης Κουτσογιάννης & Ανδρέας Ευστρατιάδης Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Διατύπωση του προβλήματος Δεδομένου ενός δικτύου αγωγών με: γνωστά γεωμετρικά χαρακτηριστικά κλάδων (μήκος L, εσωτερική διάμετρος D, τραχύτητα ε) γνωστά τοπογραφικά υψόμετρα z και γνωστές παροχές εξόδου c κόμβων γνωστά ενεργειακά υψόμετρα h * των σημείων τροφοδοσίας (π.χ. δεξαμενών) ζητείται ο υπολογισμός: των ενεργειακών υψομέτρων h σε όλους τους κόμβους ή, ισοδύναμα, των διερχόμενων παροχών Q (ήτων ταχυτήτων V) σε όλους τους κλάδους. z, c = γνωστά L, D, ε = γνωστά h =? Q =? h * = γνωστό Θεμελιώδης παραδοχή: Οι σημειακές και μη σημειακές καταναλώσεις του δικτύου ανάγονται σε παροχές εξόδου κόμβων. Πρακτικό ζητούμενο: Ο έλεγχος των ελάχιστων πιέσεων στους κόμβους. Δ. Κουτσογιάννης & Α. Ευστρατιάδης, Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις Επίλυση δικτύων διανομής

Περιγραφή της τοπολογίας Σε ένα δίκτυο n κόμβων, m κλάδων και r βρόχων ισχύει η θεμελιώδης σχέση: m = n + r Η τοπολογία του δικτύου (γράφου) περιγράφεται αλγεβρικά από: το n m μητρώο πρόσπτωσης (incidence matrix), με στοιχεία {,, } (a ik = αν ο κλάδος k ξεκινά από τον κόμβο i και a ik = αν καταλήγει στον κόμβο i) το n n μητρώο γειτνίασης (adjacency matrix), με στοιχεία {, } (a ij = αν υπάρχει κλάδος κατά τη φορά i j). 3 4 Μητρώο πρόσπτωσης του δικτύου του σχήματος 3 4 3 3 4 4 4 Δ. Κουτσογιάννης & Α. Ευστρατιάδης, Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις Επίλυση δικτύων διανομής 3

Εξισώσεις συνέχειας κόμβων Με την υπόθεση ότι κατά μήκος των κλάδων δεν υπάρχουν εισροές ή εκροές νερού, σεκάθεκόμβοi ισχύει η εξίσωση συνέχειας, που προκύπτει από την αρχή διατήρησης της μάζας: Σ a ij Q ij = y i c i όπου a ij το στοιχείο του μητρώου πρόσπτωσης, y i η παροχή εισόδου (άγνωστη), c i η παροχή εξόδου και Q ij η παροχή (άγνωστη) από ή προς τον κόμβο i. Δεδομένου ότι στο δίκτυο η συνολική προσφορά ισούται με τη συνολική ζήτηση, το άθροισμα των παροχών εισόδου ισούται με το άθροισμα των παροχών εξόδου στους κόμβους, δηλαδή: Σ y i = Σ c i Σε ένα δίκτυο n κόμβων και n δεξαμενών, διατυπώνονται n n γραμμικά ανεξάρτητες εξισώσεις συνέχειας ως προς τις m παροχές. Συνεπώς, απαιτούνται m (n n ) επιπλέον εξισώσεις για τον ορισμό του προβλήματος. 3 4 c 4 c 3 y y Δ. Κουτσογιάννης & Α. Ευστρατιάδης, Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις Επίλυση δικτύων διανομής 4 c Q 34 Q 3 Q Q Q 4 Q 4 c c Q Q

Εξισώσεις διατήρησης ενέργειας βρόχων Ανστοδίκτυουπάρχουνn > σημεία με γνωστό ενεργειακό υψόμετρο (δεξαμενές), τότε θεωρούνται n επιπλέον ιδεατοί βρόχοι, τοποθετώντας ιδεατούς κλάδους μηδενικής παροχής που συνδέουν τις δεξαμενές ανά δύο (δεν υπολογίζονται στην αρίθμηση), οπότε ισχύει: m = n + r n Κατά μήκος κάθε βρόχου ισχύει η αρχή διατήρησης της ενέργειας: Σ κ ij Q ij Q ij λ = Σ Δh ij όπου κ ij = L ij [4 3+β N /(π D +β ij )] /( + γ) και λ = ( γ)/(+γ) (γενικευμένη σχέση Manning). Το πρόσημο της Q είναι θετικό αν η φορά της συμπίπτει με τη φορά διαγραφής του βρόχου και αλλιώς αρνητικό. Κατά μήκος των ιδεατών βρόχων, οι απώλειες ενέργειας είναι ίσες με τη γνωστή διαφορά στάθμης μεταξύ των δεξαμενών. Κατά μήκος όλων των υπόλοιπων βρόχων, οι συνολικές απώλειες ενέργειας είναι μηδενικές (ηπιεζομετρικήγραμμήαρχίζεικαικαταλήγει στην ίδια στάθμη). Δ. Κουτσογιάννης & Α. Ευστρατιάδης, Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις Επίλυση δικτύων διανομής 3 4 h 3 h 4 h h h h h

Τεχνικές επίλυσης του προβλήματος Σε ένα δίκτυο n κόμβων, n δεξαμενών και r βρόχων προκύπτει ένα μικτό σύστημα από n n γραμμικές εξισώσεις συνέχειας και r μη γραμμικές εξισώσεις διατήρησης ενέργειας, ως προς τις m = n + r n παροχές. Οι τεχνικές επίλυσης του συστήματος είναι επαναληπτικές, καθώς ορίζουν αυθαίρετες αρχικές τιμές στις μεταβλητές του προβλήματος και επιδιώκουν την σταδιακή μείωση του σφάλματος μέχρι να επιτευχθεί σύγκλιση. Υπάρχουν δύο πορείες επίλυσης του προβλήματος: Μέθοδος βρόχων: δίνονται αρχικές τιμές στις παροχές των κλάδων και διορθώνονται οι εξισώσεις διατήρησης ενέργειας στους βρόχους Μέθοδος κόμβων: δίνονται αρχικές τιμές στα ενεργειακά υψόμετρα των κόμβων και διορθώνονται οι εξισώσεις συνέχειας στους κόμβους. Ανάλογα με την αλγοριθμική προσέγγιση οι μέθοδοι διακρίνονται σε: τεχνικές διόρθωσης του σφάλματος ανά εξίσωση (μέθοδος Cross) τεχνικές επίλυσης μη γραμμικών συστημάτων (μέθοδος Newton Raphson) τεχνικές επίλυσης γραμμικοποιημένων συστημάτων, με χαλάρωση του σφάλματος. Δ. Κουτσογιάννης & Α. Ευστρατιάδης, Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις Επίλυση δικτύων διανομής

Μέθοδος κόμβων με γραμμικοποίηση Στην αρχή κάθε κύκλου, είναι γνωστή μια εκτίμηση των ενεργειακών υψομέτρων h i στους κόμβους (αρχικά, η εκτίμηση είναι αυθαίρετη). Για τα δεδομένα υψόμετρα υπολογίζονται οι ενεργειακές απώλειες Δh ij και, συναρτήσει αυτών, οι παροχές Q ij των κλάδων. Υπολογίζονται το μέγιστο και καθολικό σφάλμα παροχών στους κόμβους (δεν ισχύουν οι εξισώσεις συνέχειας) και ελέγχεται αν ξεπερνούν μια τιμή ανοχής. Οι παροχές διατυπώνονται συναρτήσει των ενεργειακών υψομέτρων ως εξής: Qij = κij Qij λ (hi hj) = rij (hi hj) Οι εξισώσεις συνέχειας των κόμβων διατυπώνονται με τη μορφή του γραμμικοποιημένου συστήματος Β h = c, όπου Β μητρώο που περιέχει τους όρους r ij (= συναρτήσεις των εκτιμημένων ενεργειακών υψομέτρων), h διάνυσμα ενεργειακών υψομέτρων και c διάνυσμα γνωστών παροχών εξόδου. Επιλύοντας το σύστημα ως προς το διάνυσμα h, λαμβάνεται μια βελτιωμένη εκτίμηση των ενεργειακών υψομέτρων στους κόμβους. Ελέγχεται η σχετική απόκλιση μεταξύ της αρχικής και βελτιωμένης εκτίμησης των ενεργειακών υψομέτρων. Η μέθοδος εγγυάται ταχεία σύγκλιση, ακόμη και για μεγάλο αριθμό κόμβων. Δ. Κουτσογιάννης & Α. Ευστρατιάδης, Αστικά Υδραυλικά Έργα Υδρεύσεις Επίλυση δικτύων διανομής