城市給水管網(wǎng)工況模擬技術(shù)及其應(yīng)用的研究.pdf

1、當前，各國供水行業(yè)都在以安全供水、降低能耗與漏失為目標，對城市給水系統(tǒng)實施優(yōu)化運行。城市給水系統(tǒng)優(yōu)化運行的基礎(chǔ)是全面、正確、科學(xué)、合理地進行給水管網(wǎng)系統(tǒng)工況的模擬與控制，這也是本領(lǐng)域科學(xué)研究的熱點問題。本文在大量收集文獻資料和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)工況模擬技術(shù)進行了深入的研究。 本文在多年實踐的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地總結(jié)和歸納了給水管網(wǎng)工況模擬的經(jīng)驗，運用近代數(shù)學(xué)理論及計算機技術(shù)，建立模擬理論與方法，深入研究了給水管網(wǎng)工況

2、模擬過程。本文較全面地分析了城市給水管網(wǎng)水量變化規(guī)律及其影響因素，提出了用水量預(yù)測的實用技術(shù)以及節(jié)點流量、漏失量的模擬計算方法。在用水量預(yù)測技術(shù)方面，創(chuàng)新性地將基準日的用水量引入回歸預(yù)測模型中，分別采用高斯牛頓和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BP算法建立日用水量組合預(yù)測模型，對殘差序列建立自回歸模型，用遞推最小二乘法估計參數(shù)，克服了傳統(tǒng)的時間序列方法和回歸分析方法中的不足，提高了用水量預(yù)測的精度。根據(jù)管流水力學(xué)的基本理論，考察了給水管網(wǎng)系統(tǒng)阻力變化現(xiàn)象

3、，在分析給水管網(wǎng)阻力變化對管網(wǎng)工況動態(tài)模擬影響的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了管道阻力系數(shù)現(xiàn)場實測方法，通過實測參數(shù)和管流水力學(xué)阻力的計算方法進行實際給水管網(wǎng)阻力系數(shù)的模擬，創(chuàng)新地提出了不同管齡管道海曾-威廉C值的數(shù)學(xué)模型，調(diào)整了傳統(tǒng)的阻力系數(shù)計算方法。本文根據(jù)給水管網(wǎng)的運行特征，以節(jié)點流量連續(xù)性方程、能量方程和水力平差計算方法為基礎(chǔ)，構(gòu)建了給水管網(wǎng)系統(tǒng)微觀模型及其校核方法。 結(jié)合筆者的實際管網(wǎng)系統(tǒng)微觀建模經(jīng)驗，提出了一套實用的從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、

4、現(xiàn)場實測到管網(wǎng)水力模擬計算、建立管網(wǎng)模型以及模型校核的管網(wǎng)微觀建模理論與方法?；诶碚摲治龊驮囼?，建立管網(wǎng)漏失量與壓力之間的關(guān)系模型；結(jié)合頻域分析和數(shù)理統(tǒng)計方法，繪制用水量變化曲線，建立節(jié)點流量模型；基于大量管網(wǎng)阻力系數(shù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，建立阻力系數(shù)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?；提出管網(wǎng)壓力分析法，克服了傳統(tǒng)平差計算方法的兩個假設(shè)：即供水量大于需求量和管網(wǎng)漏失量不隨壓力變化；基于靈敏度分析和聚類分析，提出管網(wǎng)測壓點優(yōu)化布置新方法。提出了一套微觀模型校核方法，并

5、建立管網(wǎng)微觀校核模型，實現(xiàn)了模型參數(shù)的自動調(diào)整，保證了微觀模型的準確性。本文針對大型城市給水管網(wǎng)的復(fù)雜性及用戶參數(shù)的隨機性，對管網(wǎng)微觀模型求導(dǎo)生成的雅可比矩陣用高斯-約當法消元，推導(dǎo)出了基于微觀模型線性化的化簡復(fù)雜管網(wǎng)的新方法。以該方法為基礎(chǔ)，編制計算機程序系統(tǒng)?；啅?fù)雜管網(wǎng)的方法，可適應(yīng)各種拓撲結(jié)構(gòu)和不同復(fù)雜程度的給水管網(wǎng)，化簡后的模型的計算精度完全可滿足要求。這種化簡復(fù)雜管網(wǎng)的方法，對通過建模進行大型給水管網(wǎng)系統(tǒng)的運行工況分析意義重