城市供水管網運行狀態(tài)研究.pdf

1、本課題以城市供水管網的運行狀態(tài)為研究內容，為便于研究，建立了供水管網物理模型；基于該物理模型，進行供水管網的常規(guī)運行和漏損模擬實驗；建立管網狀態(tài)估計數(shù)學模型，并進行漏損狀態(tài)分析；在此基礎上開展了壓力分布研究和管網水質模型研究，為實際供水管網的模擬和控制提供科學的方法和依據(jù)。 首先，基于管流的變態(tài)相似理論，推導供水管網原型和實驗模型之間的各種相似關系，分析并確定了承壓管網符合歐拉相似定律；依據(jù)管網的簡化原則，對所研究區(qū)域復雜的管網

2、進行簡化，得到適合建立實驗模型的管網簡化結構；提出構建供水管網實驗模型的具體方法和步驟，確定實驗模型的變態(tài)率和具體參數(shù)；應用美國國家環(huán)境保護總局開發(fā)的管網模擬軟件EPANET2.0軟件模擬管網運行情況，對比管網實驗模型和原型的運行檢測數(shù)據(jù)，證明模型的管道流量、流速指標能夠與原型很好地滿足相似關系，此模擬方法有效可靠。 其次，針對城市供水管網壓力監(jiān)測點設置較少，且采集的狀態(tài)變量有限，不能全面有效地反映管網的運行狀態(tài)這一實際情況，建

3、立了基于粒子群優(yōu)化算法（PSO）的BP神經網絡狀態(tài)估計模型。PSO是基于群體智能技術的全局優(yōu)化技術，通過粒子間的相互作用，對解空間進行智能搜索，從而發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解。應用PSO對神經網絡權值進行優(yōu)化，建立PSO-BP神經網絡。結果證明，PSO-BP方法具有滿意的收斂速度和精度。 再次，采用多種方法進行管網模型的滲漏和爆管實驗，在實驗數(shù)據(jù)的基礎上進行漏損的相關性分析。從供水管網的壓力分布特性出發(fā)，提出了運用趨勢分析法建立供水管網壓力分布

4、曲線和三維趨勢面模型，討論了模型求解的步驟。結果表明，該模型能夠實現(xiàn)管網壓力的連續(xù)性模擬，為解決城市供水管理和調度系統(tǒng)中管網壓力模擬問題提供了一個新方法，增強了決策的科學性和準確性。 最后，介紹了余氯衰減數(shù)學模型。本文采用一級動力學方程對余氯在主流體和管壁中的衰減進行描述，建立余氯動態(tài)模型；模型考慮了管網中余氯沿管道水流的反應過程、余氯與管壁上微生物的反應過程、余氯在管壁腐蝕過程中的消耗以及余氯在主流和管壁之間的質量傳輸過程；利