Optimal valves operation in WDNs to improve the resilience under crtitical scenarios. Optimal valves operation in WDNs to improve the resilience under critical scenarios

Annalisa Gentile (Universita Degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale) heeft tijdens haar afstuderen Gondwana ingezet om de veerkracht van leidingnetwerken te beoordelen en optimaliseren door afsluiters te manipuleren. Hiervoor is onderzoek verricht naar verschillende doelfuncties en crisisscenario’s. De benadering is toegepast op het leidingnetmodel van Helmond-Mierlo (Brabant Water). De resultaten laten zien dat het mogelijk is om de veerkracht van een leidingnetwerk te verbeteren door afsluiterstanden te veranderen. Hiermee kan, bijvoorbeeld, het aantal getroffen klanten worden geminimaliseerd. Dit is tevens een startpunt om ook de locatie van afsluiters in een leidingnetwerk te optimaliseren.
De samenwerking met de Universita Degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale heeft bijgedragen aan het verder uitwerken van de benadering rondom de optimalisatie van de veerkracht van leidingnetwerken tijdens crisisscenario’s. Daarnaast heeft het ook de mogelijkheid geboden om een niet KWR-onderzoeker te laten werken met de tool Gondwana, en de tool ook zo internationaal bekend(er) te maken.

A Water Distribution Network (WDN) is made up of nodes, pipes and other hydraulic components such as pumps, reservoirs, valves and tanks. Its main goal is to supply water at sufficient pressure and quantity levels to all users, even during a critical scenario, such as pipe failures.
When a critical scenario occurs, the flow supplied to the user is not equal to the requested demand, but rather, is related to the pressure: a demand deficit will occur in the network due to the fact that the requested user demand turns out to be higher than the supplied demand in a scenario failure. In such cases there is a need to rehabilitate the system by minimizing the deficit from the moment of failure to the moment the problem is solved. This may be carried out via an optimal operation to the network, that is, by modifyng the components that could be operated to ensure a minimal disservice to the customers.
The components of a network that could be operated are the valves and the pumps. In the present work, a methodology which improves the quality of the water service during a critical scenario is studied, by using an optimal valves management, in the absence of pumps. Those operations make the network more resilient, and thus less likely to create big deficit scenarios when a pipe failure occurs.
The operated valves are the isolation valves, considering only the open or closed statuses. The selection of valves to operate is carried out by solving an optimization problem using a genetic algorithm implemented in Gondwana, a software developed in KWR (The Netherlands) by van Thienen & Vertommen, a generic optimization tool for drinking water distribution networks.