基于微觀模型的閥門優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、供水管網(wǎng)作為城市給水系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于保障用戶用水需求，完成水源的輸配工作起著不可替代的作用。而隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，新舊管網(wǎng)的快速擴(kuò)張，1）如何實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度和調(diào)控，保證管網(wǎng)用水性能，通過改善管網(wǎng)運(yùn)行工況來滿足用戶日益提高的服務(wù)需求；2）如何提高供水收益和社會(huì)效益；這已成了當(dāng)今管網(wǎng)研究的重要課題。本文以供水管網(wǎng)管道閥門調(diào)控作為研究課題，在建立管網(wǎng)微觀模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建閥門優(yōu)化調(diào)度模型，通過在管網(wǎng)微觀模型的基礎(chǔ)上對(duì)優(yōu)化模型的求

2、解，制定管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方案，為供水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考和依據(jù)。
　　由于城市給水管網(wǎng)運(yùn)行工況復(fù)雜，直接進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度操作具有很大的風(fēng)險(xiǎn)性和不確定性，課題研究選擇在管網(wǎng)微觀模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行。通過對(duì)管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，包括管網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的分類和運(yùn)用，建立城市管網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。將城市管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，排錯(cuò)，對(duì)管網(wǎng)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，運(yùn)用水力模擬軟件進(jìn)行管網(wǎng)水力模擬計(jì)算。通過實(shí)測(cè)管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)和流量計(jì)的水量水壓數(shù)據(jù)，對(duì)管網(wǎng)微觀

3、模型進(jìn)行校核工作，并對(duì)管網(wǎng)模型中海曾-威廉系數(shù)（C值）進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，使得校核模型能夠真實(shí)反映出實(shí)際管網(wǎng)的運(yùn)行工況，滿足優(yōu)化調(diào)度研究的精度要求。
　　通過對(duì)管網(wǎng)水力計(jì)算的分析，指出在城市供水管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，管網(wǎng)的局部阻力系數(shù)對(duì)于管網(wǎng)運(yùn)行工況的影響不能簡(jiǎn)單忽略。管道閥門作為管網(wǎng)中重要的組成部件，對(duì)于優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)置，進(jìn)行管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度起著重要的作用。
　　通過對(duì)閥門阻力系數(shù)和開啟度的相關(guān)關(guān)系的研究，構(gòu)建閥門在不同開啟度下對(duì)

4、管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型。將管網(wǎng)壓力的均衡性和降低管網(wǎng)壓力作為優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)，并通過管網(wǎng)的能量方程，連續(xù)性方程和管網(wǎng)的最小壓力值等眾多約束條件，將模型求解結(jié)果約束在合理的邊界條件范圍內(nèi)，完成優(yōu)化模型的建立。
　　針對(duì)管網(wǎng)水力模擬計(jì)算復(fù)雜，優(yōu)化過程計(jì)算量較大，求解方程維數(shù)較高，且方程非線性等計(jì)算特點(diǎn)，考慮將遺傳算法引入優(yōu)化模型的求解過程。將優(yōu)化求解空間通過編碼操作，將實(shí)際問題和算法計(jì)算進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并通過交叉，復(fù)制，變異等操作實(shí)行對(duì)解空間的搜

5、索，求解出優(yōu)化方程的最優(yōu)解。
　　將管網(wǎng)優(yōu)化模型應(yīng)用到實(shí)際工程管網(wǎng)中，通過選定實(shí)際管網(wǎng)的部分區(qū)域，進(jìn)行閥門優(yōu)化調(diào)度的研究，確定對(duì)區(qū)域管網(wǎng)閥門優(yōu)化調(diào)節(jié)的調(diào)度方案。通過對(duì)管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算收斂過程的分析，表明優(yōu)化模擬的計(jì)算收斂，計(jì)算結(jié)果為全局較優(yōu)解，結(jié)果具有穩(wěn)定性。通過對(duì)優(yōu)化調(diào)度前后管網(wǎng)的運(yùn)行工況的水力模擬計(jì)算，結(jié)果表明整個(gè)管網(wǎng)平均壓力由26.5m降低為24.6m，平均降低幅度為7.2％。驗(yàn)證了整個(gè)優(yōu)化調(diào)度模型對(duì)于管網(wǎng)壓力均衡性，降低管網(wǎng)壓