基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標下的水質(zhì)監(jiān)測點優(yōu)化選址研究.pdf

1、供水管網(wǎng)中水質(zhì)惡化的原因主要來自內(nèi)源污染和外源污染兩個方面，依據(jù)不同的監(jiān)測目的分為常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測。水質(zhì)監(jiān)測點單個方面的優(yōu)化選址已經(jīng)不能滿足供水企業(yè)對水質(zhì)監(jiān)測的要求。本文以fossolo算例管網(wǎng)和廣東省TX實際管網(wǎng)為研究對象，開展基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標下水質(zhì)監(jiān)測點優(yōu)化選址模型的構(gòu)建以及求解模式的研究。最終獲得滿足監(jiān)測目標要求的水質(zhì)監(jiān)測點布置方案，提高供水管網(wǎng)的管理和節(jié)省在水質(zhì)監(jiān)測方面的投資。
　　首先，在EPAN

2、ET平臺上建立管網(wǎng)模型，模擬管網(wǎng)的非穩(wěn)態(tài)工況運作，得到管網(wǎng)的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)庫。根據(jù)管網(wǎng)的動態(tài)數(shù)據(jù)庫，在 MATLAB平臺上建立水質(zhì)比例矩陣和監(jiān)測時間矩陣。
　　其次，提出基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標的水質(zhì)監(jiān)測點優(yōu)化選址方法和使用改進的 NSGA-Ⅱ算法進行求解。在 NSGA-Ⅱ算法的基礎上建立外部檔案儲存非支配解和對產(chǎn)生子代的方式進行改進，提高NSGA-Ⅱ算法求解水質(zhì)監(jiān)測點多目標優(yōu)化選址模型的效率。結(jié)果表明，在fossolo管網(wǎng)上求

3、解基于常規(guī)和突發(fā)污染實現(xiàn)同時監(jiān)測的監(jiān)測點優(yōu)化選址模型，與使用NSGA-Ⅱ算法相比，在獲得完整的非支配解得情況下，運算時間節(jié)省了約42％。
　　再次，通過在常規(guī)水質(zhì)選址模型和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測選址模型的目標函數(shù)引入監(jiān)測點的數(shù)目與管網(wǎng)節(jié)點數(shù)目的比值，形成了雙目標優(yōu)化選址模型并采用改進的NSGA-Ⅱ算法對選址模型求解。在fossolo管網(wǎng)和TX實際管網(wǎng)應用改進后選址模型，對于fossolo管網(wǎng)，在水齡覆蓋標準值為0.75和監(jiān)測時間為900

4、s的情況下，布置3個常規(guī)監(jiān)測點和3個突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測點，常規(guī)監(jiān)測的水量覆蓋率為81.8%和突發(fā)污染監(jiān)測失效率為22.7%。對于TX實際管網(wǎng)，在水齡覆蓋標準值為0.5和監(jiān)測時間為1800s的情況下，分別布置常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測點87個和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測點98個，和在水齡覆蓋標準值為0.75和監(jiān)測時間為1800s的情況下，分別布置常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測點135個和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測點98個，滿足常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測的水量覆蓋率為80%和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測失效率為3

5、0%。
　　最后，在fossolo管網(wǎng)和TX實際管網(wǎng)模型應用提出的基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標下監(jiān)測點優(yōu)化選址模型和采用改進的NSGA-Ⅱ算法求解。在滿足了常規(guī)監(jiān)測水量覆蓋率80%以上和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測失效率在30%以下的監(jiān)測目標的前提下，對于fossolo管網(wǎng)，布置3個水質(zhì)監(jiān)測點，常規(guī)監(jiān)測的水量覆蓋率為80.1%和突發(fā)污染監(jiān)測失效率為27.4%，與單獨布置需要6個監(jiān)測點相比，監(jiān)測點數(shù)目減少3個。對于TX某城鎮(zhèn)管網(wǎng)，在水齡覆蓋