城市供水管網(wǎng)節(jié)點混合模型研究.pdf

1、節(jié)點混合模型對給水管網(wǎng)水質(zhì)模擬結(jié)果有著重要的影響，針對現(xiàn)在普遍采用的節(jié)點完全混合假定的缺陷，本文選取管網(wǎng)中典型的多進多出節(jié)點類型進行系統(tǒng)的研究：
　　 1.基于管網(wǎng)節(jié)點水力、水質(zhì)的基礎方程，定義了節(jié)點混合程度描述指標d*和D*，改進了現(xiàn)有衡量節(jié)點混合程度指標的不足。典型工況的驗證結(jié)果表明，新定義的指標相對較合理，能夠較好地反映各工況下節(jié)點混合程度的大小。
　　 2.采用正交試驗方法和FLUENT模擬軟件分析各因素對節(jié)點混

2、合程度的影響，取得較好的效果：正交試驗設計從大量的試驗點中挑選適量的具有代表性的試驗點，大大提高了試驗的效率；FLUENT模擬軟件具有良好的收斂速度和求解精度，適合對節(jié)點混合的定性模擬。研究得到結(jié)果：入流雷諾數(shù)比(Res/Rew)、出口雷諾數(shù)比(ReE/ReN)和管徑比(Ds/Dw)3個因素對節(jié)點混合影響的顯著性較高。
　　 3.通過采用高位水箱和水位控制閥改進節(jié)點入口加壓方式，進行了節(jié)點混合實驗研究。實驗入口壓力測試數(shù)據(jù)表明：

3、各工況的壓力波動較小，且波動大小比較穩(wěn)定；實驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量百分數(shù)誤差分析結(jié)果表明：本實驗對各過程參數(shù)控制較好，實驗數(shù)據(jù)誤差較小；實驗數(shù)據(jù)對比分析表明：本實驗模擬結(jié)果與其他學者得到的模擬結(jié)果十分吻合，規(guī)律性一致。
　　 4.基于改進PSO算法進行節(jié)點混合模型建立研究。通過在粒子飛行過程中加入搜索因子的方法對基本PSO算法進行改進，測試函數(shù)性能檢測結(jié)果表明，改進PSO算法具有較高的搜索精度和全局搜索能力；基于最小二乘法原理，以實驗數(shù)據(jù)

4、和模型模擬數(shù)據(jù)之間的誤差的平方和最小為目標函數(shù)，并采用以上改進PSO算法對節(jié)點混合模型進行回歸擬合，取得了較好效果；通過對水質(zhì)模擬過程中流體單元體混合反應和節(jié)點新單元體生成的兩項變化改進，將節(jié)點混合模型應用于EPANET軟件中，提高本方法的實用性。
　　 5.以監(jiān)測到供水系統(tǒng)中突發(fā)性污染為目標，本文提出了一種城市供水系統(tǒng)監(jiān)測點優(yōu)化布置的方法。在定義最短水流時間矩陣和污染覆蓋矩陣的基礎上，本法針對復雜管網(wǎng)求解最短水流時間矩陣困難的

5、問題，利用動態(tài)規(guī)劃求解最短水流時間矩陣，并由此得到給定監(jiān)測等級下的污染覆蓋矩陣。以監(jiān)測覆蓋范圍最大為目標函數(shù)，并引入重復覆蓋度的概念，運用遺傳算法優(yōu)化布置監(jiān)測點。結(jié)果表明：用動態(tài)規(guī)劃求解復雜管網(wǎng)的最短水流時間矩陣易于編程實現(xiàn)，并有較高的時間效率；遺傳算法能夠快速地搜索到最優(yōu)監(jiān)測點的布置方案，達到在給定監(jiān)測等級下最大限度地監(jiān)測整個管網(wǎng)突發(fā)性污染的目的。
　　 6.在仿真管網(wǎng)水力模型的基礎上，應用EPANET改進程序?qū)ζ溥M行水質(zhì)模擬