給水管網(wǎng)管道阻力系數(shù)校正試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,給水管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模也越來(lái)越大,其本身的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜,它在城市基礎(chǔ)設(shè)施中的重要地位也凸顯出來(lái)。目前,對(duì)于給水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理及維護(hù),給水管網(wǎng)水力模型是利用率最高的方法。同時(shí)由于給水管網(wǎng)營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)在給水管網(wǎng)系統(tǒng)中的大量應(yīng)用,節(jié)點(diǎn)流量的統(tǒng)計(jì)技術(shù)日漸成熟,所以管道阻力系數(shù)就成了影響管網(wǎng)水力模型精度的主要因素。目前在給水管網(wǎng)管道阻力系數(shù)校正研究中仍存在諸多不足,如校正方法單一,校正準(zhǔn)確程度不

2、高、校正計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)等。因此,深入研究給水管網(wǎng)管道阻力系數(shù)校正問(wèn)題是有理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文對(duì)獲得最優(yōu)校正值效率和校正值不確定性分析兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　本文分析了恒定流狀態(tài)下給水管網(wǎng)水力計(jì)算基本理論與方法,最終選用海曾-威廉系數(shù)作為管道阻力系數(shù)校正。論文中介紹了與現(xiàn)場(chǎng)情況相結(jié)合的給水管網(wǎng)管道阻力系數(shù)初始估計(jì)方法,利用壓力、壓差傳感器等設(shè)備采集試驗(yàn)所需壓力、壓差數(shù)據(jù),結(jié)合試驗(yàn)獲得基本參數(shù),繪制了水泵特性曲線和閥門開(kāi)度與阻力系

3、數(shù)特性曲線關(guān)系圖。計(jì)算了試驗(yàn)給水管網(wǎng)管道阻力系數(shù)的靈敏度系數(shù)指標(biāo),并進(jìn)行了六種給水管網(wǎng)運(yùn)行工況試驗(yàn)。利用EPANET軟件建立給水管網(wǎng)管道阻力系數(shù)校正模型,模擬不同運(yùn)行工況,結(jié)合MATLAB軟件編制了變尺度遺傳算法,對(duì)已建立起來(lái)的六種管道阻力系數(shù)校正模型進(jìn)行了計(jì)算,并對(duì)校正結(jié)果進(jìn)行了分析和比較,得出了多工況變尺度遺傳算法分級(jí)校正兼具全局和局部搜索能力,校正效率與精度高得結(jié)論。
　　到目前為止,對(duì)于大多數(shù)基于優(yōu)化模型開(kāi)發(fā)的給水管網(wǎng)管道

4、阻力系數(shù)校正方法來(lái)說(shuō),獲得最佳校正值方法的效率是主要關(guān)注點(diǎn),但是校正值的不確定性(即標(biāo)準(zhǔn)誤差)卻很少有人關(guān)注。一階二次矩法是目前解決上述問(wèn)題的一般方法。雖然有高效的計(jì)算效率,但是一階二次矩法卻要依賴幾個(gè)限制性假設(shè)及需求導(dǎo)數(shù)計(jì)算。本文利用了SCEM-UA全局優(yōu)化算法與EPANET水力計(jì)算模塊相結(jié)合,用于解決最小二乘型的管道阻力系數(shù)校正問(wèn)題,克服了上述局限。該方法在試驗(yàn)給水管網(wǎng)平臺(tái)中得到了測(cè)試和驗(yàn)證。與現(xiàn)有的優(yōu)化算法比較,SCEM-UA算法