城市供水管网水力模型校正技术研究

论文摘要

建立供水管网水力模型，对于更好的全面的了解供水管网的实际运行状况十分重要，是供水运行系统信息化的重要环节，有利于城市供水管网的规划、运行管理和优化调度。为确保建立的水力模型的精确，需要对供水管网水力模型的一些参数加以校正，主要为节点流量的估计和管道摩阻的校正，通过校正使其较准确地模拟供水管网的实际运行状况。目前节点流量的估计已经趋于完善，通过济南示范区供水管网水力模型的建立，主要对管道摩阻的校正技术进行了研究。针对实际管网的示范区域供水管网水力模型，建立了实验室等效供水管网的仿真模拟平台，研究管道摩阻变化对节点水压的影响，并计算其灵敏度系数，通过研究其规律发现管道摩阻的灵敏度系数值与其管段中的水流流速大小成幂函数关系。基于以上研究，可较快的找出对校正影响较大的管段，有利于减少变量个数和工作量，缩短校正时间。同时利用遗传算法的适应性强、全局优化程度高等优点，在对部分有代表性管段实测的基础上，对供水管网模型全部管段的摩阻进行了精确校核。结合示范区供水管网内存在的在线压力监测点，以供水部门数据库的压力数据为依据，对水力模型的校正结果进行了分析验证，取得了较好的成效，模型的精确度较高，有着较强的实际运用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 城市供水管网现状
• 1.2.1 供水水源短缺，水质污染日趋严重
• 1.2.2 水厂处理工艺落后，供水水质较低
• 1.2.3 管网运行管理落后，建设资金短缺
• 1.3 供水管网系统建模的现状及意义
• 1.4 供水管网模型校正现状及不足
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第2章 水力模型校正技术
• 2.1 模型校正的技术流程
• 2.2 水力模型校正技术的理论基础
• 2.2.1 管网简化及流量分配
• 2.2.2 管段的水头损失计算
• 2.2.3 管网计算的基础方程
• 2.3 水力模型校正的传统方法
• 2.3.1 灵敏度分析法
• 2.3.2 解析方法
• 2.3.3 解非线性方程组法
• 2.3.4 最优化方法
• 2.4 校正研究中的优化算法
• 2.4.1 遗传算法
• 2.4.2 蚁群算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 供水管网水力模型的建立
• 3.1 供水管网水力模型概述
• 3.1.1 供水管网水力模型模拟的内容
• 3.1.2 供水管网模型的分类
• 3.2 供水管网水力模型建立的过程
• 3.3 示范区供水管网水力模型的建立
• 3.3.1 示范区供水管网图形模拟
• 3.3.2 示范区供水管网属性模拟
• 3.3.3 示范区供水管网参数模拟
• 3.3.4 示范区供水管网状态量模拟
• 3.4 本章小结
• 第4章 供水管网的管道摩阻的灵敏度分析
• 4.1 灵敏度分析的基本原理
• 4.2 供水管网仿真平台管道摩阻的灵敏度计算
• 4.2.1 供水管网仿真平台简介及模型建立
• 4.2.2 基于 Visual C++的管道摩阻的灵敏系数计算
• 4.3 管道摩阻的灵敏度规律分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于遗传算法的水力模型校正
• 5.1 模型校核的目标函数
• 5.2 遗传算法的基本原理
• 5.2.1 编码方法
• 5.2.2 适应度函数
• 5.2.3 遗传算子
• 5.2.4 遗传算法运行参数
• 5.3 水力模型的校核计算
• 5.3.1 水力模型的预校核
• 5.3.2 基于遗传算法的精确校核
• 5.4 模型校正结果分析
• 5.4.1 遗传算法结果分析
• 5.4.2 压力校正结果分析
• 5.5 管网模型的校核标准
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附表一 摩阻系数 C 值最优组合
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢