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城市给水管网优化运行模型的探讨

黑龙江科技信息 2012年第11期 20-20页

作者：谢秋香广东博意建筑设计院有限公司广东佛山528312

随着经济的不断发展,城市化速度逐渐加快,而对城市相关的设施的建设也越来越重要,而别是城市的给水设施的完善。那么我们就对关于城市给谁的水管网的优化问题进行探讨,并对他的模型进行分析。这一模型的建立,主要是为了,为配水的体统提... 详细信息

随着经济的不断发展,城市化速度逐渐加快,而对城市相关的设施的建设也越来越重要,而别是城市的给水设施的完善。那么我们就对关于城市给谁的水管网的优化问题进行探讨,并对他的模型进行分析。这一模型的建立,主要是为了,为配水的体统提供供水汞、水池等的运行的策略。现在我国很多城市中,还没有建设调节的水池,都只是采用水泵供水的形式。为了改变这种现状我们要提出相应的办法来解决,那么本文就对这个问题进行简单的介绍。

关键词：给水管网模型优化运行意义

城镇管网水力模型构建及消防供水能力评估方法研究

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城镇管网水力模型构建及消防供水能力评估方法研究

作者：赵雪凝昆明理工大学

学位级别：硕士

给水管网系统是城市重要的生命线工程,不仅为人们的日常生活、生产提供用水,还肩负着消防重任。给水管网水力模型可以协助管网信息的管理和运行状态的监测,是城市供水部门对管网进行设计规划、运行管理、优化调度和风险预测等最直接有... 详细信息

给水管网系统是城市重要的生命线工程,不仅为人们的日常生活、生产提供用水,还肩负着消防重任。给水管网水力模型可以协助管网信息的管理和运行状态的监测,是城市供水部门对管网进行设计规划、运行管理、优化调度和风险预测等最直接有效的技术方法。以给水管网水力模型为基础的城市消防供水能力评估是给水管网水力模型研究的拓展。目前我国处于城镇化、工业化快速发展的时期,火灾风险不断加大,对于消防安全的需求也逐年增加,研究如何快速高效评估供水管网消防供水能力,能够为管网的初期建设和后期改造提供依据,这不仅是对城市生活生产安全提供了保障,更是对社会发展和经济建设的推动,同时也可以为以后城市管网消防供水能力评估方法的研究提供一定的技术支撑。本文的研究方向是城市给水管网水力模型的构建以及基于水力模型的管网消防供水能力的评估,主要内容包括:（1）城镇消防水量设计方法的研究。通过研究分析我国消防规范《消防给水和消火栓系统技术规范》发现,国内规范规定的消防流量设计存在取值不合理、无法满足城市发展需要、设计值明显低于实际消防需求和低于国外取值标准的问题。之后详细介绍了国外三种消防水量设计的计算方法,分别是ISO法、ISU法和IITRI法。通过两个实例对比四种计算方法得出,ISO法虽计算较复杂,但所得结果与火灾实际需水量最接近,实用性和准确性最高。（2）城镇给水管网水力模型建立的研究。水力管网模型是由节点、管道、水泵、阀门、蓄水池和水塔这五类基本系统组件组成,所谓建模问题就是将管网系统组件结合起来,并赋予相应的数值,映射到数学上,就是求解能量方程和连续性方程——两个构成管网水力模型理论基础的方程。本文采用梯度算法,对这一方程组进行了求解,说明了构建管网水力模型的水力学理论基础。而后就目前国内外常用的建模软件进行了对比分析,根据课题需要筛选出了Water GEMS和EPANET两个软件。Water GEMS软件具有方便快捷的建模功能,但存在打印效果不佳且因为不完全免费,所以应用范围不广的缺陷,而EPANET完全免费,具有强大的水力模拟、计算功能和丰富的图形输出功能,但对于较复杂的管网不能快速建模。因此,本课题将两个软件进行了结合,以丽江市玉龙县给水管网为例,利用Water GEMS建立管网水力模型,导入EPANET以我国消防规范要求为标准,选取五个消防控制点,采用单点及多点发生火灾工况模拟进行管网的消防供水能力评估。结果表明,玉龙县管网的消防供水能力大部分满足我国消防规范要求,存在部分节点在发生多点火灾时无法达到规范要求的问题。（3）评估城镇管网消防供水能力方法的研究。本部分详细介绍了现有市政管网消防供水能力评估方法,分别是NFPA法、基于水力模型的试算法以及Boulos法,并分析了各方法的优缺点。NFPA法计算简单,但为了保证精度需要耗费大量人力物力,还可能影响管网的正常运行;基于水力模型的试算法也存在计算过程繁琐耗时的问题;Boulos法存在迭代次数多和被商业软件所应用因而应用范围受限的问题。基于上述问题本文提出了一种新的基于牛顿迭代的市政管网消防供水能力评估方法,该方法是将市政管网供水能力评估转化为优化问题,以管网质量与能量守恒方程为非线性约束,采用牛顿迭代来求解,涉及参数更少,具有更高的计算效率。以某供水管网水力模型为例,采用Boulos法和本文提出的基于牛顿迭代的评估法进行对比,结果证明本文提出的牛顿迭代法能更高效实现管网消防供水能力评估。（4）采用本文提出的管网建模法和牛顿迭代法评估曲靖市供水管网的消防供水能力。以云南省曲靖市市政给水管网为例,根据我国消防规范推荐方法确定消防流量取值以及评估标准,采用单点失火、多点同时失火两类工况模拟的评估方法对曲靖市管网的消防供水能力进行评估,结果表明管网的消防供水能力满足规范要求;然后利用ISO法分别计算了5个消防控制点的消防流量,再使用本文提出的基于牛顿迭代的方法计算各点的消防流量,对比两个计算结果发现经两种方法所得的消防流量值相差不大,且基于牛顿迭代的方法计算更快速高效,再次证明该方法的可行性;最后选取两种方法计算结果中的最大值,采用同上述相同的失火模拟工况利用水力模型对曲靖市管网进行了消防供水能力的评估,结果表明,曲靖市供水管网的消防供水能力在更大消防需求下仍然能够很好的满足消防需要,是安全可靠的供水管网。

关键词：消防用水量设计给水管网模型牛顿迭代法消防供水能力评估

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多水源供水系统的直接优化调度研究

中国给水排水 2012年第1期28卷 35-38页

作者：徐鹏赵洁徐速北京清华城市规划设计研究院北京100085

为实现水泵节能降耗的目标,进行了JY市供水系统水泵优化调度的研究。在供水管网微观模型和水泵曲线测定的基础上,依据管网和水厂泵站两个子系统的直接优化调度模式,在满足用户对水量、水压要求的约束条件下,以泵站的电耗最小为目标,建... 详细信息

为实现水泵节能降耗的目标,进行了JY市供水系统水泵优化调度的研究。在供水管网微观模型和水泵曲线测定的基础上,依据管网和水厂泵站两个子系统的直接优化调度模式,在满足用户对水量、水压要求的约束条件下,以泵站的电耗最小为目标,建立了多水源供水系统的直接优化调度模型,并运用遗传算法进行求解,确定了JY市两个水厂联合调度的水泵最优组合方案。研究结果表明,在优化调度方案的指导下能够明显降低泵站输水电耗,千吨水电耗相比降低了约3.93%,表明所建立的优化调度模式、调度模型和优化求解方法是可行的。

关键词：多水源供水系统给水管网模型水泵曲线直接优化调度遗传算法

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给水管网运行优化计算方法研究进展

中国给水排水 2011年第16期27卷 9-12页

作者：谢善斌蒋怀德同济大学环境科学与工程学院上海200092 上海三高计算机中心股份有限公司上海200092

给水管网运行优化是管网模型的最重要应用之一,有必要对该问题研究进展进行回顾和总结。分析了给水管网运行优化问题,从管网需水量预测模型、水力计算模型、运行优化决策模型三方面介绍了管网运行优化的各种计算方法和技术,并分析了各... 详细信息

给水管网运行优化是管网模型的最重要应用之一,有必要对该问题研究进展进行回顾和总结。分析了给水管网运行优化问题,从管网需水量预测模型、水力计算模型、运行优化决策模型三方面介绍了管网运行优化的各种计算方法和技术,并分析了各方法存在的问题和难点。研究结果表明,应进一步完善管网运行优化的相关算法,以指导工程实践。

关键词：给水管网模型需水量预测模型水力计算模型运行优化决策模型

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给水管网节点用水量生成器设计

西南给排水 2012年第4期34卷 30-34页

作者：曹加亮谢善斌刘遂庆浙江绿城建筑设计有限公司同济大学环境科学与工程学院丹华水利环境技术(上海)有限公司

节点用水量估计是给水管网模型中最重要因素之一,节点用水量既具有确定性特征,又具有随机性特征,有必要对节点用水量进行分析和建模。从实践经验和理论计算相结合角度提出应用重采样技术,概率密度分布拟合方法,参数最大似然估计方法确... 详细信息

节点用水量估计是给水管网模型中最重要因素之一,节点用水量既具有确定性特征,又具有随机性特征,有必要对节点用水量进行分析和建模。从实践经验和理论计算相结合角度提出应用重采样技术,概率密度分布拟合方法,参数最大似然估计方法确定各节点各时段用水量的概率密度分布函数;基于该概率密度分布函数,应用重采样技术可以自动生成节点用水量,取得满意结果。

关键词：给水管网模型节点用水量重采样概率密度分布拟合最大似然估计