Ottimizzazione, su base probabilistica, delle reti di distribuzione idrica mediante l’uso di algoritmi genetici

Il problema dell’ottimizzazione di una rete idrica, ovvero della ricerca del più idoneo set di diametri da utilizzare al fine di ridurre, compatibilmente con l’esigenza di garantire predeterminati livelli di servizio, il costo di realizzazione e, eventualmente, di gestione di una rete di distribuzione idrica, rappresenta una scelta progettuale importante, che l’ingegnere può oggi affrontare con l’ausilio di approcci innovativi che, già da qualche anno, sono stati proposti in campo scientifico, ma che appaiono ormai maturi per essere utilizzati anche in campo tecnico. A tale scopo, nel presente lavoro viene proposta una nuova metodologia per il corretto dimensionamento dei diametri dei lati di una rete di distribuzione idrica, volta ad individuare quella combinazione di diametri in grado di minimizzarne il costo e, contemporaneamente, capace di soddisfare i vincoli di pressione desiderati. Più in particolare, la metodologia proposta è basata, da un lato, su un approccio probabilistico in grado di portare in conto la componente stocastica della richiesta idrica dell’utenza e, dall’altro, su un algoritmo di ottimizzazione, a sua volta basato su una applicazione degli Algoritmi Genetici. Per quanto riguarda il primo aspetto, ossia quello relativo alla variabilità semialeatoria della richiesta, facendo riferimento ad un approccio già precedentemente utilizzato da uno degli autori (Gargano & Pianese, 2000), si considera, per motivi di semplicità e di chiarezza espositiva, la sola componente aleatoria della richiesta da parte dell’utenza, e si prende in esame la sola condizione di punta giornaliera. Per quanto riguarda, invece, l’algoritmo genetico utilizzato per la procedura di ottimizzazione, che viene effettuata per ciascuna richiesta da parte dell’utenza, esso è analogo a quello a suo tempo proposto da altri autori (Savic & Walters, 1997) differenziandosi da questo per le modalità di selezione del set originario di diametri (una rank selection di tipo esponenziale in luogo di quella lineare adottata dai suddetti autori) e per la procedura utilizzata per l’implementazione dell’elitismo (Arnò & Mazzola, 2000). Vengono, infine, illustrati i risultati di alcuni esempi numerici volti a mostrare la concreta applicabilità dell’approccio proposto a casi reali.