城市給水管網(wǎng)改擴建優(yōu)化與數(shù)值計算.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城市規(guī)模的擴大、用水量的增加、用水普及率的提高，很多的城市給水系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需求，各城市都面臨著給水管網(wǎng)系統(tǒng)改擴建問題。改擴建又不同于新建，實際上，改擴建優(yōu)化問題的目標函數(shù)中也包含了舊有管段的因素，即有某些舊有管段的不合理存在，這些往往由經(jīng)驗設(shè)計的舊管段，大大影響了整個管網(wǎng)系統(tǒng)的運行費用，并且會對管網(wǎng)系統(tǒng)造成許多危害，比如供水可靠性差、管網(wǎng)滲漏、爆管頻繁等。由于給水管網(wǎng)投資大、管理費用高，合理的進行給水管網(wǎng)改

2、擴建不僅能夠豐富和完善管網(wǎng)設(shè)計內(nèi)容，更為給水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度提供合理、可靠的基礎(chǔ)資料，而且對于降低工程投資和提高給水系統(tǒng)的可靠性有重要的現(xiàn)實意義。 本文針對城市給水管網(wǎng)改擴建新敷設(shè)管道位置、增敷管線的經(jīng)濟管徑難以確定等問題，建立了給水管網(wǎng)改擴建實用優(yōu)化設(shè)計的理論和目標函數(shù)，利用約束非線性混合離散變量規(guī)劃方法（MDOD算法）進行管網(wǎng)優(yōu)化改擴建模型的數(shù)值計算，將模型分解為改擴建水源流量分配優(yōu)化、新敷管徑優(yōu)化、加壓泵站流量和揚程的優(yōu)化3個

3、子系統(tǒng)，最后通過分析比較，得出既具有經(jīng)濟性，同時又滿足其他設(shè)計目標的實用優(yōu)化方案。 本文對給水管網(wǎng)改擴建給水現(xiàn)狀調(diào)查資料進行了分析，對管段磨阻測定和等水壓線繪制的方法做了分析，并對改擴建選用的管材進行了優(yōu)選比較，按照《城市供水行業(yè)2010年技術(shù)進步及2020年遠景目標》的要求，優(yōu)先使用優(yōu)質(zhì)管材（球墨鑄鐵管、PE管），在實際工程應(yīng)用中取得了較好的效果。 本文結(jié)合工程實際，建立了綿竹市地震后城市給水管網(wǎng)改擴建優(yōu)化模型，將模型

4、分解為改擴建水源流量分配優(yōu)化、管徑優(yōu)化2個子系統(tǒng)，通過優(yōu)化算法進行數(shù)值計算，從而確定出各改擴建管段的最優(yōu)管徑和各水源最優(yōu)水量分配方案。 最后經(jīng)過與技術(shù)經(jīng)濟學(xué)理論、計算機技術(shù)、給排水知識的有機結(jié)合，利用HYSZ6．0-CAD2005對優(yōu)化方案的最大時、消防時和事故時三種工況進行了校核，方案的等水壓線變化均勻，新敷管段的流速大多在經(jīng)濟流速之內(nèi)。在滿足用水量和供水壓力的前提下，通過對優(yōu)化方案和原方案年折算值費用的比較，證明了優(yōu)化方案是