Investigation of the Performance of Metaheuristic Optimization Methods by Using a Simple Water Distribution Network

Year 2017, Volume: 7 Issue: 2, 57 - 67, 15.12.2017

Utku Zeybekoğlu

https://doi.org/10.31466/kfbd.338197

Cited By: 3

Abstract

Scientific and technological developments
together with the effect of increasing population, the sharing and usage of
water on the earth gains more importance from day to day. It is a necessity
that this material which is so valuable on the earth is to be saved and used
adequately. In this study, it is aimed to determine the optimum conditions of
the water in the pipes in a simple water distribution network. For this
purpose, the solution of the sample network has been realized by using the
Cuckoo Search and Firefly Algorithms and examined together with the results in
the literature. It has been determined that the solution of the network using
the Cuckoo Search Algorithm is better than the other algorithms.

Keywords

Water Distribution Network, Cuckoo Search Algorithm, Firefly Algorithm

Metasezgisel Optimizasyon Yöntemlerin Performanslarının Basit Bir Su Dağıtım Şebekesi Kullanılarak Araştırılması

Abstract

Bilimsel ve teknolojik gelişmelerle birlikte
artan nüfusun etkisiyle yeryüzündeki suyun paylaşımı ve kullanımı günden güne
daha da önem kazanmaktadır. Yeryüzünde bu kadar değerli olan bu maddenin
tasarruflu ve yeterince kullanılması bir zorunluluk haline gelmektedir. Sunulan
bu çalışmada basit bir su dağıtım şebekesindeki borulardaki suyun taleplere
göre en uygun şekilde belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla Guguk Kuşu ve
Ateşböceği Algoritmaları kullanılarak örnek şebekenin çözümü gerçekleştirilmiş
olup literatürdeki sonuçlarla birlikte incelenmiştir. Şebekenin Guguk Kuşu
Algoritması kullanılarak çözümünün diğer algoritmaya oranla daha iyi sonuç
verdiği belirlenmiştir.

Keywords

Su Dağıtım Şebekesi, Guguk kuşu Algoritması, Ateşböceği Algoritması

References

• Afshar, M.H. and Marino, M.A., (2005). A Convergent Genetic Algorithm for Pipe Network Optimization, Scientia Iranica, 12 (4), 392-401.
• Ayvaz, M.T., Karahan, H., Gürarslan, G., (2007). Su dağıtım şebekelerinin armoni araştırması optimizasyon tekniği ile optimum tasarımı, 5. Kentsel Altyapı Ulusal Sempozyumu, Hatay.
• Baek, C.W., Jun, H.D. and Kim, J.H., (2010). Development of a PDA Model for Water Distribution Systems Using Harmony Search Algorithm, KSCE Journal of Civil Engineering, 14 (4), 613-625.
• Erdin, H.E., (2001). Şehir Planlamada Su ve Kanalizasyon Sistemleri Proje Eşiklerinin Değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2001.
• Ezzeldin, R., Djebedjian, B. and Saafan, T., (2013). Integer Discrete Particle Swarm Optimization of Water Distribution Networks, J. Pipeline Syst. Eng. Pract., 04013013, 1-11.
• Geem, Z.W., (2009). Particle –swarm harmony search for water network design, Engineering Optimization, No.4, April 2009, 297-311.
• Gandomi, A.H., Yang, X.S. and Alavi, A.H., (2013)."Cuckoo Search algorithm: a metaheusristic approch to solve structural optimization problems," Springer-Verlag, vol. 29, p. 18, 2013-01.
• Güney, M.Ş. ve Koç, A.C., (2001), “Pompa ve Basınç Düşürücü Vana İçeren Su Dağıtım Şebekelerinin Farklı Yaklaşımlarla Hesaplanması”, Türkiye İnşaat Mühendisliği XVI. Teknik Kongresi, ODTÜ, Ankara.
• Kahraman, A.M. ve Özdağlar, D., (2004). Su Dağıtım Sistemlerinin Genetik Algoritma ile Optimizasyonu, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 6 (3), 1-18.
• Karahan, H. Ayvaz, M.T. ve Ceylan, H. (2005), “Su Dağıtım Şebekelerinin Genetik Algoritma ile Optimum Tasarımı”, II. Ulusal Su Mühendisliği Sempozyumu, Gümüldür/ İzmir, ss. 577-587.
• Karagül, K., (2014). "Guguk Kuşu Algoritması: Bir Plastik Atık Toplama Uygulaması," 15th International Symposium on Econometrics, Operations Research and Statistic, Isparta, Turkey, vol. 15, pp. 775-784, 22-25 May 2014.
• Koç, A.C., Karahan, H., Ceylan, H., (2003). Su Dağıtım Şebekelerinin Genetik Algoritma İle Tasarımı, I. Ulusal Su Mühendisliği Sempozyumu, 22-26 Eylül 2003 Gümüldür / İZMİR.
• Özdağlar, D., Benzeden, E., Kahraman A.M., (2006). Kompleks Su Dağıtım şebekelerinin Genetik Algoritma ile Optimizasyonu, İMO Teknik Dergi, 3851-3867, Yazı 253.
• Sevük, S. ve Altınbilek, D., (1977). Su Dağıtım şebekeleri Projelendirme ve Bilgisayarla Çözüm Esasları, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları, No: 56.
• Simpson, A.R., Dandy, G.C., and Murphy, L.J., (1994). Genetic algorithms compared to other techniques for pipe optimization, J. Water Resour. Plann. Manage., 120(4), 423–443.
• Suribabu, C.R., (2010). Differential evolution algorithm for optimal design of water distribution networks, Journal of Hydroinformatics, 12 (1), 66-82.
• Suribabu, C.R., (2012). Heuristic-Based Pipe Dimensioning Model for Water Distribution Networks, Journal of Pipeline System Engineering and Practise, 3(4), 115-124.
• Vasan, A. and Simonovic, S.P., (2010). Optimization of Water Distribution Network Design Using Differential Evolution, Journal of Water Resources Planning and Management, 279-287.
• Xin-She, Y., Xingshi, H. (2013). Firefly Algorithm: Recent Advances and Applications, Int. J. Swarm Intelligence, Vol. 1, No. 1, 36–50.
• Yang, X. S., (2008). Nature-Inspired Metaheuristic Algorithms, Luniver Press, UK.
• Yang,X.S. and Deb, S., (2009). "Cuckoo Search via L´evy Flights," Nature & Biologically Inspired Computing, pp. 210 - 214, 9-11 Dec. 2009.
• Yang,X.S., (2009). "Harmony Search as a metaheusristic algortihm Music-inspried harmony search: theory and application," 2009.
• Yang, X.S., (2009). Firefly Algorithms for Multimodal Optimization, Proc. 5th Symposium on Stochastic Algorithms, Foundations and Applications, (Eds. O. Watanabe and T.Zeugmann), Lecture Notes in Computer Science, 5792: 169-178.
• Yang, X.S., (2010). Engineering Optimisation: An Introduction with Metaheuristic Applications, John Wiley and Sons, USA.
• Yang, X.S., (2014). Nature-Inspried Optimization Algorithms, 1st Edition," Elsevier, 20 Feb 2014.
• Yılmaz, V., (2015). Su dağıtım Şebekelerinin Metasezgisel Yöntemlerle Optimizasyonu, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
• Zheng, F., Simpson, A.R. and Zecchin, A., (2011). Performance Study of Differential Evolution with Various Mutation Strategies Applied to Water Distribution System Optimization, World Environmental and Water Resources Congress 2011, California-ABD, 166-176.
• Zheng, F., Simpson, A.R. and Zecchin, A., (2012). A performance comparison of differential evolution and genetic algorithm variants applied to water distribution system optimization, World Environmental and Water Resources Congress 2012, New Mexico, 2954-2963.
• Zheng, F., Zecchin A.C. and Simpson, A.R., (2013). Self-Adaptive Differential Evolution Algorithm Applied to Water Distribution System Optimization, Journal of Computing in Civil Engineering, 148-158.