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供水管网的智能优化改扩建

作　者: 蔺晓
导　师: 吕谋
学　校: 青岛理工大学
专　业: 市政工程
关键词: 供水管网改造管网模型优化计算智能遗传算法
分类号: TU991.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
引　用: 1次
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内容摘要

城市供水管网是城市基础设施的重要组成部分，在保障人民生活和经济发展中起了举足轻重的作用，供水管网投资费用高、能源消耗大，还直接影响供水系统的性能及可靠性，是供水系统优化的重点。近年来我国对供水系统改造的工程投入逐渐增大，通过管网建模、管网优化的手段，对供水管网改造进行科学的规划、设计，不仅可以节省大量的资金投入，而且还可以提高整个供水系统运行的可靠性，具有重要的意义。依托国家重大水专项课题“黄河下游城市供水管网水质保障技术研究与示范”展开城市供水管网的优化改扩建技术研究，以该市中试区为研究区域，结合该区域面临的供水管网改造需求，对该市管网改造优化问题进行了系统研究。在对研究区域管网进行充分调研的基础上，基于EPANET建立该区域管网的动态微观模型，通过对现状管网最大时和事故时工况的模拟，对管网改造需求进行分析，确定改造范围，需要改造的管段有22条。结合管网改造的技术现状，采用遗传算法的智能优化技术，以管网年费用折算值为目标函数，以改造范围内管段的管径作为寻优变量，以管径取值范围作为约束条件，利用matlab平台寻求改造管段的管径优化组合。确定了需要改造的22条管段的10组管径优化组合。利用EPANET分别对10组管径优化组合进行模拟计算，通过技术经济比较确定管径的最优组合，进而确定改造方案。通过对管网改造方案最大时和事故时工况的模拟及综合评价可知：管网的改造方案不仅能够满足研究区域的供水需求，并且对于远期规划具有较大潜力，在技术经济方面存在合理性，管网的可靠性得到进一步提高，评价结果显示了改造方案的可行性。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的提出及研究意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外优化设计研究  11-12
    1.3.2 国内优化设计研究  12-13
  1.3 存在的问题及不足  13
  1.4 主要研究目的、内容和方法  13-16
第2章智能优化技术  16-28
  2.1 最优化方法简介  16-19
  2.2 最优化设计模型  19-20
  2.3 智能遗传优化算法  20-27
    2.3.1 遗传算法的原理及在供水系统中的应用  20-21
    2.3.2 遗传算法的实现  21-25
    2.3.3 约束条件的处理  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章供水管网水力模型的建立  28-48
  3.1 宏观水力模型  28-29
  3.2 简化模型  29
  3.3 微观水力模型  29-32
    3.3.1 微观模型简介  29-31
    3.3.2 微观模型的优缺点  31-32
  3.4 研究区域微观水力模型的建立  32-40
    3.4.1 研究区域简介  33
    3.4.2 管网拓扑结构  33-35
    3.4.3 管网水源及加压站  35-36
    3.4.4 现场测试  36-38
    3.4.6 确定管道阻力计算公式  38-39
    3.4.7 节点流量的确定  39-40
  3.5 给水管网模型校核  40-44
    3.5.1 校核方法  40-43
    3.5.2 测压点现状  43-44
  3.6 基于 EPANET 管网模型的建立  44-47
    3.6.1 EPANET 在供水管网建模中的使用方法  45-47
  3.7 本章小结  47-48
第4章管网模拟及改扩建分析  48-57
  4.1 现状管网工况模拟与评价  48-54
    4.1.1 现状管网最高日最大时工况模拟  48-49
    4.1.2 管网事故时工况模拟  49
    4.1.3 现状管网综合评价  49-54
  4.2 管网改造需求分析  54-55
  4.3 改造范围的确定  55
  4.4 本章小结  55-57
第5章实例计算及改扩建评价  57-69
  5.1 供水管网优化改扩建的计算模型  57-64
    5.1.1 优化改扩建的目标函数  57-58
    5.1.2 造价公式中 a、b、α系数的确定  58-59
    5.1.3 实例计算及软件实现  59-64
  5.2 管网改造方案工况模拟  64-65
    5.2.1 改造后管网最大时工况模拟  64
    5.2.2 改造后管网事故时工况模拟  64-65
  5.3 改造方案管网的综合评价  65-68
    5.3.1 技术经济合理性分析  65
    5.3.2 节点水压分布合理性  65-66
    5.3.3 管网运行可靠性分析  66-68
  5.4 本章小结  68-69
结论与展望  69-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  75-76
致谢  76

供水管网的智能优化改扩建

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