復(fù)雜給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模、校核及模糊優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、摘要口生里里硯里.日口洲日日口巴翻日曰口..摘要城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)是由泵站、地下管網(wǎng)及用戶構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。復(fù)雜性主要體現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)流量的隨機(jī)性、節(jié)點(diǎn)壓力和管段流量的隨機(jī)性、管道阻力系數(shù)的漸變性、管網(wǎng)連接的復(fù)雜性、管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行工況的復(fù)雜性等方面。如何在滿足用戶用水需求的前提下，應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)，對(duì)給水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，使其經(jīng)濟(jì)、合理、可靠地運(yùn)行，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外給水行業(yè)魚待解決的研究課題。本文在搜集大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究資料及參與管網(wǎng)系統(tǒng)建模、模型

2、校核及優(yōu)化調(diào)度實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)復(fù)雜城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模、模型校核及優(yōu)化調(diào)度問題進(jìn)行了深入的研究。迄今為止，管網(wǎng)系統(tǒng)微觀模型仍是管網(wǎng)系統(tǒng)工況分析、運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的研究，已形成了從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到管網(wǎng)系統(tǒng)水力模擬計(jì)算、模型校核的管網(wǎng)系統(tǒng)微觀模型建模理論與方法。用水量變化規(guī)律的模擬是節(jié)點(diǎn)流量模擬乃至管網(wǎng)系統(tǒng)微觀模型建模的重要環(huán)節(jié)之一。通過分析國(guó)內(nèi)用水量變化規(guī)律模擬方面的現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，采用一個(gè)實(shí)測(cè)的用戶用水量變化樣本記錄(或經(jīng)

3、過簡(jiǎn)單處理)來代表該用戶的用水量變化曲線，參與用水量變化規(guī)律的模擬，實(shí)際上是用解決確定性問題的方法來處理隨機(jī)過程問題，必然得不到一個(gè)較理想的結(jié)果。應(yīng)用隨機(jī)過程理論，通過對(duì)大量的用戶用水量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，本文提出了用戶用水量變化過程是一個(gè)非平穩(wěn)隨機(jī)過程及用該過程的均值函數(shù)來描述用戶用水量變化規(guī)律更接近實(shí)際的新觀點(diǎn)。給出了應(yīng)用隨機(jī)過程理論模擬用戶用水量變化規(guī)律曲線的方法及應(yīng)用實(shí)例。管網(wǎng)微觀模型校核的基本思想是:首先比較模型計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)

4、測(cè)結(jié)果之間的差異，分析出現(xiàn)差異的原因，采用某種方法對(duì)模型進(jìn)行修正，以減小差異，直到模型計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果之間的差異在允許的誤差范圍之內(nèi)。通過對(duì)管網(wǎng)微觀模型校核問題的深入研究，提出了導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果之間產(chǎn)生差異的主要因素。詳細(xì)分析了模型校核標(biāo)準(zhǔn)以及模型校核方法。從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，提出了測(cè)點(diǎn)數(shù)給定、無精度要求條件下的測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置的計(jì)算方法，同時(shí)指出，理論計(jì)算結(jié)果還需按實(shí)踐中的測(cè)點(diǎn)布置原則進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，才能形成最終的優(yōu)化布

5、置方案。給出了大連旅順口區(qū)測(cè)壓點(diǎn)優(yōu)化布置的實(shí)例。為管網(wǎng)建模及模型校核的需要，本文作者在國(guó)內(nèi)率先研制出離線式、超低功耗、智能管網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)采集分時(shí)記錄系統(tǒng)。并成功地應(yīng)用于大連旅順口區(qū)、山東煙臺(tái)開發(fā)區(qū)管網(wǎng)建模及模型校核工程。建立了多種形式的傳統(tǒng)給水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型:包括顯式優(yōu)化調(diào)度模Abstract里巴里里巨口...巨.口里口.口AbstractUrbanwaterdistributionsystemisacomplexsystemwhi

6、chiscomposedofpumpstationundergroundnetworkanduserThecomplexityismainlypresentedontherandomicityofnodefluxnodepressureandpipefluxthegradualchangeofpiperesistancecoeficientthecomplexityofnetworkconnectionandrealnetworkrun

7、ningstatus.Itisaurgentresearchareathathowtooptimizeschedulewaterdistributionsystemwithmoderncontroltheorytomakeitruneconomicallyreasonablyandreliablyunderthepremiseofmeetingtheuserdemand.Basedoncollectingmassiveresearchp

8、aperandparticipatingintherealnetworkmodelbuildingmodelcalibratingandoptimalschedulethepapergaveadeepresearchontheareamentionedabove.Sofarthenetworkmicrocosmicmodelisstillthebaseofnetworkrunningstatusanalysisandoptimalsch

9、edule.Byyearsstt吻，amicrocosmicmodelbuildingtheoryandmethodfrombasedatarecordingfieldtesttohydrodynamicsimulationandnetworkmodelcalibrationhasbeenestablished.Thesimulationofwaterconsumptionchangingregularityisanimportants

10、tepofnodefluxsimulationeventhenetworkmicrocosmicmodelbuilding.Throughanalyzingthepresentdomesticresearchonthesimulationofwaterconsumptionchangingitisfoundthatitconsequentiallycannotobtainarelativeperfectresult妙usingatest

11、eduserswaterconsumptionchangingsamplerecord(orbesimplydisposed)asthe~，、waterconsumptionchangingcurvetoparticipatinginsimulationofthewaterconsumptionchangingregularitythatactuallyisamethodforsolvingassuredproblemtodealwit

12、harandomicityproblem.Byanalyzingthemassivetesteddataofuserswaterconsumptionwiththetheoryofrandomprocessthepaperputforwardanewviewpointthatuserswaterconsumptionchangingisanunstablerandomprocessandusingthemeanvaluefunction

13、oftheprocesstodescribethewaterdemandchangingregularityismoreclosetothefact.Andthemethodandapplicationexampleforapplyingrandomprocesstheorytosimulateuserswaterconsumptionchangingcurvearepresented.Thebasicideaofnetworkmicr