供水管網(wǎng)早期預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的優(yōu)化布置研究.pdf

1、供水管網(wǎng)空間分布廣，影響范圍大，極易受到不法分子的襲擊，而一旦發(fā)生此類惡性投污事件，將對人民的身體健康造成極大的傷害，因此很有必要在供水管網(wǎng)建立一套預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)，以便盡快地監(jiān)測到水質(zhì)狀況的異常并向用戶發(fā)出報警信號，以保障人民群眾的用水安全。 水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)作為供水管網(wǎng)早期預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)的一部分，其位置和數(shù)量直接影響水質(zhì)預(yù)警體系的效率和投資。如何根據(jù)不同的管網(wǎng)特性，確定監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量與監(jiān)測效率之間的關(guān)系，以及如何在監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量確定的情況下，

2、確定監(jiān)測點(diǎn)在管網(wǎng)中的位置以達(dá)到最大的監(jiān)測效率，具有很高的研究價值。 國內(nèi)外諸多學(xué)者對其進(jìn)行了廣泛而深入的研究，提出了線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、混合整數(shù)規(guī)劃等優(yōu)化模型，但在實(shí)際應(yīng)用中均有其局限性。 本文利用電腦模擬惡性投污事件或者管網(wǎng)內(nèi)部水質(zhì)突然惡化時對整個供水管網(wǎng)系統(tǒng)所造成的影響。通過模擬出的所有管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)變化情況，便可得知每一節(jié)點(diǎn)(若在該節(jié)點(diǎn)上安置水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn))能監(jiān)測到該投污事件的時刻以及此時整個管網(wǎng)系統(tǒng)所遭受的危害(

3、此時被污染的節(jié)點(diǎn)數(shù)、被污染的管段長度、用戶所使用的被污染水的體積、處于污染水危害之下的人口數(shù))。通過考察危害程度便可得出每一節(jié)點(diǎn)做為水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的有效性。在監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量確定的情況下，本文根據(jù)每一節(jié)點(diǎn)做為水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的有效性，再利用優(yōu)化算法來優(yōu)選管網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，組成早期預(yù)警水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，以期發(fā)生惡性投污事件時，盡快監(jiān)測到該事件的發(fā)生并盡快發(fā)出報警信號，或者在發(fā)生惡性投污事件時，將其對人民群眾的危害降至最小。 本文模擬的是供水管網(wǎng)的動態(tài)的

4、水力水質(zhì)狀況，而非靜態(tài)狀況，更加貼合于管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況；同時本文考察了監(jiān)測設(shè)備延遲、監(jiān)測設(shè)備入口濃度等等因素對優(yōu)選水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的影響。 遺傳算法是近幾年迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)，它是模擬生物學(xué)中的自然遺傳變異機(jī)制而提出的隨機(jī)優(yōu)化算法，它是進(jìn)化算法的一個重要分支，通過編碼、選擇、雜交和變異等遺傳操作，最終求得最優(yōu)解，不僅適用于純數(shù)學(xué)的優(yōu)化問題，而且也適用于一般的工程設(shè)計(jì)和優(yōu)化問題。因此本文使用軟件EPANET模擬管網(wǎng)的動態(tài)水力