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天津市双水源供水系统用水量预测及优化调度研究

天津市双水源供水系统用水量预测及优化调度研究

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作者：刘奔天津大学

学位级别：硕士

水资源短缺的日益加剧促使诸多城市寻求多水源供水模式,导致城市供水系统的复杂性明显增加,如何实现和促进多水源供水格局下水资源的高效利用已经成为缺水城市供水管理面临的严峻挑战,可见开展多水源联合供水优化调度至关重要。本文以... 详细信息

水资源短缺的日益加剧促使诸多城市寻求多水源供水模式,导致城市供水系统的复杂性明显增加,如何实现和促进多水源供水格局下水资源的高效利用已经成为缺水城市供水管理面临的严峻挑战,可见开展多水源联合供水优化调度至关重要。本文以提高水厂供水保证率、多水源供水系统水资源利用率和城区供水管网安全性为研究目标,开展天津市用水量预测、双水源联合供水优化调度、供水管网安全性分析研究。具体研究内容和成果如下:(1)利用lstnet神经网络模型可有效捕捉时间序列长短期变化趋势的优势,提出了一种基于lstnet神经网络模型的城市短期用水量预测方法,并对天津市各水厂供水量进行预测。以津滨水厂供水量预测结果为例进行分析,结果表明,lstnet神经网络模型预测结果较好,其中单步预测误差指标CORR为0.976,RSE为0.223,各项指标都明显优于LSTM模型和BP神经网络模型,且随着预测时间尺度的增加,lstnet神经网络模型误差虽出现升高的趋势,但仍保持在一定范围之内,其有效提高了城市短期用水量的预测精度,实现了城市短期用水量的准确稳定预报,各水厂供水量预测结果可为天津市双水源联合供水优化调度研究提供合理依据。(2)以天津市供水系统为研究对象,以社会效益最大和供水成本最小为目标,考虑供水节点水量平衡、水源可供水量、水厂净水能力、管线输水能力以及变量非负等约束条件,建立基于供水调度规则的天津市双水源年、日供水优化调度模型,利用NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解。并将优化调度模型应用于天津市2020-2021年供水调度计算,经对比分析可知,在全引江和引江、引滦供水调度模式下,优化调度后的方案每月可分别节省电费124564.8元、106249.92元,节省电耗费用效果显著。(3)以天津市供水管网为例,在管网简化、拓扑结构构建和相关参数设定的基础上,利用遗传算法对管网海曾—威廉系数C值进行优化,建立天津市管网水力模型,并应用此管网水力模型进行基于优化调度方案的供水管网安全性分析。结果表明:曹庄泵站沿线平均供水水头压力为25.92m,最高供水压力32.68m,最低供水压力17.80m;西河泵站沿线平均供水水头压力为26.73m,最高供水压力为31.36m,最低供水压力为20.02m;引滦入汉沽沿线平均供水水头压力为24.38m,最高供水压力为30.90m,最低供水压力为16.82m;均符合管网供水压力水头安全性要求。

关键词： lstnet神经网络用水量预测城市多水源供水管网水力模型

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