城市供水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)研究.pdf

1、本課題以城市供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)為研究?jī)?nèi)容，為便于研究，建立了供水管網(wǎng)物理模型；基于該物理模型，進(jìn)行供水管網(wǎng)的常規(guī)運(yùn)行和漏損模擬實(shí)驗(yàn)；建立管網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行漏損狀態(tài)分析；在此基礎(chǔ)上開展了壓力分布研究和管網(wǎng)水質(zhì)模型研究，為實(shí)際供水管網(wǎng)的模擬和控制提供科學(xué)的方法和依據(jù)。 首先，基于管流的變態(tài)相似理論，推導(dǎo)供水管網(wǎng)原型和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g的各種相似關(guān)系，分析并確定了承壓管網(wǎng)符合歐拉相似定律；依據(jù)管網(wǎng)的簡(jiǎn)化原則，對(duì)所研究區(qū)域復(fù)雜的管網(wǎng)

2、進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到適合建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓芫W(wǎng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)；提出構(gòu)建供水管網(wǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木唧w方法和步驟，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖儜B(tài)率和具體參數(shù)；應(yīng)用美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局開發(fā)的管網(wǎng)模擬軟件EPANET2.0軟件模擬管網(wǎng)運(yùn)行情況，對(duì)比管網(wǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮偷倪\(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)，證明模型的管道流量、流速指標(biāo)能夠與原型很好地滿足相似關(guān)系，此模擬方法有效可靠。 其次，針對(duì)城市供水管網(wǎng)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置較少，且采集的狀態(tài)變量有限，不能全面有效地反映管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)這一實(shí)際情況，建

3、立了基于粒子群優(yōu)化算法（PSO）的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)模型。PSO是基于群體智能技術(shù)的全局優(yōu)化技術(shù)，通過粒子間的相互作用，對(duì)解空間進(jìn)行智能搜索，從而發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解。應(yīng)用PSO對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，建立PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果證明，PSO-BP方法具有滿意的收斂速度和精度。 再次，采用多種方法進(jìn)行管網(wǎng)模型的滲漏和爆管實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行漏損的相關(guān)性分析。從供水管網(wǎng)的壓力分布特性出發(fā)，提出了運(yùn)用趨勢(shì)分析法建立供水管網(wǎng)壓力分布

4、曲線和三維趨勢(shì)面模型，討論了模型求解的步驟。結(jié)果表明，該模型能夠?qū)崿F(xiàn)管網(wǎng)壓力的連續(xù)性模擬，為解決城市供水管理和調(diào)度系統(tǒng)中管網(wǎng)壓力模擬問題提供了一個(gè)新方法，增強(qiáng)了決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。 最后，介紹了余氯衰減數(shù)學(xué)模型。本文采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)余氯在主流體和管壁中的衰減進(jìn)行描述，建立余氯動(dòng)態(tài)模型；模型考慮了管網(wǎng)中余氯沿管道水流的反應(yīng)過程、余氯與管壁上微生物的反應(yīng)過程、余氯在管壁腐蝕過程中的消耗以及余氯在主流和管壁之間的質(zhì)量傳輸過程；利