基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標下的水質監(jiān)測點優(yōu)化選址研究.pdf

1、供水管網中水質惡化的原因主要來自內源污染和外源污染兩個方面，依據不同的監(jiān)測目的分為常規(guī)水質監(jiān)測和突發(fā)污染水質監(jiān)測。水質監(jiān)測點單個方面的優(yōu)化選址已經不能滿足供水企業(yè)對水質監(jiān)測的要求。本文以fossolo算例管網和廣東省TX實際管網為研究對象，開展基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標下水質監(jiān)測點優(yōu)化選址模型的構建以及求解模式的研究。最終獲得滿足監(jiān)測目標要求的水質監(jiān)測點布置方案，提高供水管網的管理和節(jié)省在水質監(jiān)測方面的投資。
　　首先，在EPAN

2、ET平臺上建立管網模型，模擬管網的非穩(wěn)態(tài)工況運作，得到管網的靜態(tài)和動態(tài)數據庫。根據管網的動態(tài)數據庫，在 MATLAB平臺上建立水質比例矩陣和監(jiān)測時間矩陣。
　　其次，提出基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標的水質監(jiān)測點優(yōu)化選址方法和使用改進的 NSGA-Ⅱ算法進行求解。在 NSGA-Ⅱ算法的基礎上建立外部檔案儲存非支配解和對產生子代的方式進行改進，提高NSGA-Ⅱ算法求解水質監(jiān)測點多目標優(yōu)化選址模型的效率。結果表明，在fossolo管網上求

3、解基于常規(guī)和突發(fā)污染實現同時監(jiān)測的監(jiān)測點優(yōu)化選址模型，與使用NSGA-Ⅱ算法相比，在獲得完整的非支配解得情況下，運算時間節(jié)省了約42％。
　　再次，通過在常規(guī)水質選址模型和突發(fā)污染水質監(jiān)測選址模型的目標函數引入監(jiān)測點的數目與管網節(jié)點數目的比值，形成了雙目標優(yōu)化選址模型并采用改進的NSGA-Ⅱ算法對選址模型求解。在fossolo管網和TX實際管網應用改進后選址模型，對于fossolo管網，在水齡覆蓋標準值為0.75和監(jiān)測時間為900

4、s的情況下，布置3個常規(guī)監(jiān)測點和3個突發(fā)污染水質監(jiān)測點，常規(guī)監(jiān)測的水量覆蓋率為81.8%和突發(fā)污染監(jiān)測失效率為22.7%。對于TX實際管網，在水齡覆蓋標準值為0.5和監(jiān)測時間為1800s的情況下，分別布置常規(guī)水質監(jiān)測點87個和突發(fā)污染水質監(jiān)測點98個，和在水齡覆蓋標準值為0.75和監(jiān)測時間為1800s的情況下，分別布置常規(guī)水質監(jiān)測點135個和突發(fā)污染水質監(jiān)測點98個，滿足常規(guī)水質監(jiān)測的水量覆蓋率為80%和突發(fā)污染水質監(jiān)測的監(jiān)測失效率為3

5、0%。
　　最后，在fossolo管網和TX實際管網模型應用提出的基于常規(guī)和突發(fā)污染復合目標下監(jiān)測點優(yōu)化選址模型和采用改進的NSGA-Ⅱ算法求解。在滿足了常規(guī)監(jiān)測水量覆蓋率80%以上和突發(fā)污染水質監(jiān)測的監(jiān)測失效率在30%以下的監(jiān)測目標的前提下，對于fossolo管網，布置3個水質監(jiān)測點，常規(guī)監(jiān)測的水量覆蓋率為80.1%和突發(fā)污染監(jiān)測失效率為27.4%，與單獨布置需要6個監(jiān)測點相比，監(jiān)測點數目減少3個。對于TX某城鎮(zhèn)管網，在水齡覆蓋