给水管网水质稳定与水质模拟

论文摘要

为使给水管网的水力水质模拟更切实际以便及时有效地了解管网水力水质状况,方便管网的日常管理、优化调度及水质稳定与控制,利用给水管网监测点监测的节点压力、节点余氯值、管段流量以及水厂供水总量和现场实测的部分管道海曾-威廉系数C、主体水余氯衰减系数kb、管壁余氯衰减系数kt进行整个管网的状态及参数估计有着重要的意义。本文用最小二乘法建立了给水管网状态及参数估计、水质模型参数估计两个极小值问题的优化模型,分别为管网状态及参数估计的节点水压Hi、管段流量Qj、水厂供水量Yk与实测的测点水压Hio、管段流量Qjo、水厂供水量Yko之差的平方和最小和水质模型参数估计的余氯量Ci与实测的测点余氯量Cio之差的平方和最小。并进一步讨论了用稳态遗传算法求解这两个模型的步骤及程序实现方法,将上述两个模型应用于实验管网,进行验证,估计的节点水压与实际节点水压的误差维持在5%以内,估计管段流量与实际管段流量的误差为2.04%,两个水源估计流量与实际流量的误差分别为2.27%、3.14%;水质模拟设置5个监测点,估计节点余氯浓度与实际浓度的绝对误差控制在0.0014mg/L以内。结果表明,所建立的两个模型是可行的,采用的求解方法具有较高的精度及较快的收敛速度,能满足管网水力水质实时模拟的精度要求。在此基础上进行了管网的水质模拟及分析,并分别针对管网局部余氯水平过低及管网投毒事件,利用最大覆盖法研究在余氯过低区域多点加氯优化布置及管网投毒事件监测点非常规布置的方法,建立了相应的布置模型,仿真计算结果表明,根据上述两种布置模型布置的加氯点和水质监测点分布合理,能有效地维持管网水质的稳定及快速反馈管网水质的变动。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景及现状
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 本课题研究内容
• 2 给水管网水力模拟
• 2.1 给水管网水力计算
• 2.1.1 管网计算的基础方程
• 2.1.2 管网计算方法
• 2.2 给水管网水力模型
• 2.2.1 建模所需信息
• 2.2.2 节点流量的确定
• 2.2.3 海曾─威廉系数的确定
• 2.2.4 监测点的优化布置
• 2.2.5 管网水力模型的校核
• 2.2.6 基于稳态遗传算法的管网状态及参数估计数学模型的求解
• 2.3 给水管网水力模拟的算例分析
• 2.4 本章小结
• 3 管网水质稳定的影响因素及控制措施
• 3.1 影响供水管网水质稳定的主要因素
• 3.1.1 管道腐蚀和结垢对水质的影响
• 3.1.2 二次供水对水质的影响
• 3.1.3 其它因素对水质的影响
• 3.2 控制管网水质稳定的措施
• 3.2.1 提高出厂水水质及其稳定性
• 3.2.2 加大改造更新管网的力度
• 3.2.3 加强管网的维护及运行管理
• 3.2.4 加强对二次供水设施的规范设计、施工及管理
• 3.2.5 制订应对突发恐怖事件的应急预案措施
• 3.3 本章小结
• 4 给水管网水质动态模拟
• 4.1 水质模拟指标的选取
• 4.2 水质模拟的理论基础
• 4.2.1 水质变化流态模型
• 4.2.2 水质变化机理模型
• 4.2.3 余氯衰减机理模型
• 4.2.4 水质变化动态模拟方法
• 4.2.5 余氯衰减系数的确定
• 4.2.6 水质监测点的布置
• 4.2.7 水质模型校核
• 4.2.8 加氯点的优化布置
• 4.3 管网水质模拟的算例分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附.1 管网测压点优化布置模型的影响系数矩阵求解程序
• 附.2 给水管网状态及参数估计数学模型的求解主程序
• 附.3 水质模型参数估计求解主程序
• 附.4 基于投毒事件的水质监测点非常规布置模型的求解主程序
• 附.5 加氯点优化布置模型求解主程序