基于微觀模型的閥門優(yōu)化調度研究.pdf

1、供水管網(wǎng)作為城市給水系統(tǒng)的重要組成部分，對于保障用戶用水需求，完成水源的輸配工作起著不可替代的作用。而隨著我國城市化進程的加快，新舊管網(wǎng)的快速擴張，1）如何實現(xiàn)管網(wǎng)優(yōu)化調度和調控，保證管網(wǎng)用水性能，通過改善管網(wǎng)運行工況來滿足用戶日益提高的服務需求；2）如何提高供水收益和社會效益；這已成了當今管網(wǎng)研究的重要課題。本文以供水管網(wǎng)管道閥門調控作為研究課題，在建立管網(wǎng)微觀模型的基礎上構建閥門優(yōu)化調度模型，通過在管網(wǎng)微觀模型的基礎上對優(yōu)化模型的求

2、解，制定管網(wǎng)優(yōu)化調度方案，為供水管網(wǎng)的設計和運行提供參考和依據(jù)。
　　由于城市給水管網(wǎng)運行工況復雜，直接進行優(yōu)化調度操作具有很大的風險性和不確定性，課題研究選擇在管網(wǎng)微觀模型的基礎上進行。通過對管網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)的收集，包括管網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的分類和運用，建立城市管網(wǎng)的基礎數(shù)據(jù)庫。將城市管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)進行導入，排錯，對管網(wǎng)拓補結構進行簡化分析，運用水力模擬軟件進行管網(wǎng)水力模擬計算。通過實測管網(wǎng)測壓點和流量計的水量水壓數(shù)據(jù)，對管網(wǎng)微觀

3、模型進行校核工作，并對管網(wǎng)模型中海曾-威廉系數(shù)（C值）進行進一步的優(yōu)化，使得校核模型能夠真實反映出實際管網(wǎng)的運行工況，滿足優(yōu)化調度研究的精度要求。
　　通過對管網(wǎng)水力計算的分析，指出在城市供水管網(wǎng)的實際運行過程中，管網(wǎng)的局部阻力系數(shù)對于管網(wǎng)運行工況的影響不能簡單忽略。管道閥門作為管網(wǎng)中重要的組成部件，對于優(yōu)化管網(wǎng)設置，進行管網(wǎng)的優(yōu)化調度起著重要的作用。
　　通過對閥門阻力系數(shù)和開啟度的相關關系的研究，構建閥門在不同開啟度下對

4、管網(wǎng)的優(yōu)化調度模型。將管網(wǎng)壓力的均衡性和降低管網(wǎng)壓力作為優(yōu)化調度的目標，并通過管網(wǎng)的能量方程，連續(xù)性方程和管網(wǎng)的最小壓力值等眾多約束條件，將模型求解結果約束在合理的邊界條件范圍內，完成優(yōu)化模型的建立。
　　針對管網(wǎng)水力模擬計算復雜，優(yōu)化過程計算量較大，求解方程維數(shù)較高，且方程非線性等計算特點，考慮將遺傳算法引入優(yōu)化模型的求解過程。將優(yōu)化求解空間通過編碼操作，將實際問題和算法計算進行轉化，并通過交叉，復制，變異等操作實行對解空間的搜

5、索，求解出優(yōu)化方程的最優(yōu)解。
　　將管網(wǎng)優(yōu)化模型應用到實際工程管網(wǎng)中，通過選定實際管網(wǎng)的部分區(qū)域，進行閥門優(yōu)化調度的研究，確定對區(qū)域管網(wǎng)閥門優(yōu)化調節(jié)的調度方案。通過對管網(wǎng)優(yōu)化計算收斂過程的分析，表明優(yōu)化模擬的計算收斂，計算結果為全局較優(yōu)解，結果具有穩(wěn)定性。通過對優(yōu)化調度前后管網(wǎng)的運行工況的水力模擬計算，結果表明整個管網(wǎng)平均壓力由26.5m降低為24.6m，平均降低幅度為7.2％。驗證了整個優(yōu)化調度模型對于管網(wǎng)壓力均衡性，降低管網(wǎng)壓