供水管網(wǎng)水質(zhì)模型校正及水質(zhì)監(jiān)控研究.pdf

1、本文圍繞給水管網(wǎng)水質(zhì)模型校正問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)基礎(chǔ)性研究，并通過(guò)對(duì)二次加氯站布置研究討論了水質(zhì)監(jiān)控的相關(guān)問(wèn)題。 首先，基于多組分物質(zhì)混合理論，利用EPANET2.0和EPANET-MSX工具包編程模擬計(jì)算，采用蒙特卡羅模擬的方法對(duì)影響水質(zhì)模型準(zhǔn)確性的主要參數(shù)進(jìn)行了不確定性分析，結(jié)果表明，各水源不同水質(zhì)主體余氯衰減系數(shù)Kb和管壁余氯衰減系數(shù)Kw較之其它參數(shù)對(duì)于水質(zhì)模型節(jié)點(diǎn)余氯濃度不確定性影響程度較大；在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩個(gè)水源不同水質(zhì)的水

2、流在管網(wǎng)中混合運(yùn)行后的各管段主體水流余氯衰減系數(shù)進(jìn)行了確定估計(jì)，并基于該方法對(duì)多個(gè)水源不同水質(zhì)供水管網(wǎng)管道的主體水流余氯衰減系數(shù)的確定進(jìn)行了擴(kuò)展，經(jīng)過(guò)算例驗(yàn)證表明，該研究為管網(wǎng)水質(zhì)模型中主體水流余氯衰減系數(shù)的確定提出了一種更為快捷的方法；基于管壁余氯一級(jí)衰減模型，建立了多工況下管壁余氯衰減系數(shù)校正的優(yōu)化模型，采用Max-Min蟻群算法求解給水管網(wǎng)管壁余氯衰減系數(shù)校正數(shù)學(xué)模型，算例證明了該校正模型方法的正確性和可行性，為更加準(zhǔn)確地描述管網(wǎng)

3、水質(zhì)模型和更好地解決水質(zhì)問(wèn)題，提供了新的研究途徑。 其次，基于D-優(yōu)化方法和一次二階矩(FOSM)理論，定量研究了給水管網(wǎng)水質(zhì)模型管壁余氯衰減系數(shù)和模型預(yù)測(cè)值的不確定性問(wèn)題，研究表明，在節(jié)點(diǎn)流量較大情況下，采集校正數(shù)據(jù)得出的校正參數(shù)的不確定性比較小，模型預(yù)測(cè)值不確定性相對(duì)較大，供水管網(wǎng)水質(zhì)模型不確定性研究為水質(zhì)模型系統(tǒng)全面校正提供了一定的依據(jù)和方法；基于水質(zhì)模型參數(shù)及模型預(yù)測(cè)值不確定性研究，提出了以模型參數(shù)不確定性最小及采樣點(diǎn)設(shè)

4、計(jì)花費(fèi)最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了水質(zhì)模型校正的采樣點(diǎn)優(yōu)化布置多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型，采用NSGA-II多目標(biāo)遺傳算法對(duì)該模型進(jìn)行了求解研究。通過(guò)算例分析，結(jié)果表明該方法有效可行，對(duì)于水質(zhì)模型校正的采樣設(shè)計(jì)問(wèn)題具有一定的參考價(jià)值。 再次，以管網(wǎng)供出的達(dá)標(biāo)水量最大為目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合加氯站布置的部分影響原理，建立了二次加氯選址的數(shù)學(xué)模型，采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)一級(jí)二次加氯點(diǎn)布置優(yōu)化進(jìn)行了優(yōu)化選址，取得了較好效果；引入管網(wǎng)余氯與來(lái)自水源有機(jī)物反應(yīng)衰減的

5、水質(zhì)模擬模型，以管網(wǎng)中包括水源地在內(nèi)的各加氯站總加氯量最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮余氯與有機(jī)物反應(yīng)后各節(jié)點(diǎn)余氯濃度及所對(duì)應(yīng)副產(chǎn)物濃度符合要求為約束，建立了二次加氯投加量的優(yōu)化模型，采用遺傳算法對(duì)該模型進(jìn)行了優(yōu)化求解。基于以余氯濃度值為基礎(chǔ)的管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平的理論，對(duì)二次加氯前后管網(wǎng)水質(zhì)服務(wù)水平情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)比較，結(jié)果表明，采用二次加氯站優(yōu)化結(jié)果相對(duì)未設(shè)置二次加氯站之前，不僅提高了服務(wù)水平，有效地減小了投加氯總量，而且避免了余氯量過(guò)大及由此可能產(chǎn)