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给水管网动态模型维护与校验方法研究

2020-11-22阅读(805)

给水管网动态模型维护与校验方法研究

论文摘要

城市给水管网微观水力模型（以下均简称为管网模型）是了解给水管网运行状况模拟的基础和供水系统信息化的重要环节，是城市供水部门进行管网规划、运行管理和优化调度的现代技术方法。建立准确的管网模型，是供水行业信息化进程中迫切需要解决的问题。 针对管网模型应用和管网建模技术要求，以给水管网计算机数学模拟为基础，提出管网模型参数校验的自适应遗传模拟退火算法（Adaptive Genetic Algorithm and Simulated Annealing，AGASA），并结合两个算例管网和一个实例管网进行了单工况与延时模拟的参数校验。 论文中采用管网隐式校验模型进行管网模型的校验工作。通过计算管网模型的模拟量与现场实测量之间差异的最小值，间接的求出管网模型参数的最优值。管网模型参数校验的对象是管网中难以实测的各类参数，本论文选取管道粗糙系数和节点流量两类参数作为管网模型校验的对象。参数校验时的约束条件分别是：管道粗糙系数（海参—威廉系数，C值）的变化范围限定在80～130之间，节点流量的调整量限定在其初始值的±20％以内。 管网隐式校验模型的目标函数具有多种形式，包括实测值和管网模型模拟值的误差平方和形式∑(Hmi-Hti)2（标准最小二乘）、实测值和管网模型模拟值误差绝对值之和形式∑∣Hmi-Hti∣、实测值和管网模型模拟值相对误差绝对值之和形式∑∣(Hmi-Hti)／Hti∣×100％等三种目标函数。本文分析了三种形式的目标函数对于校验效果的影响。结果表明，以误差绝对值之和作为目标函数的校验效果最好，以相对误差绝对值为目标函数的校验效果较差，而以误差平方和作为目标函数的校验效果最差。 针对管网模型校验参数间的误差互相补偿作用，考察了单工况和延时模拟时校验参数间误差补偿的情况。基于延时模拟进行管网模型校验是在逐步变化的工况下校验管道粗糙系数和节点流量的准确度，因此，具有更

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.1.1 给水管网模型概述
  • 1.2 课题来源和背景
  • 1.2.1 管网模型校验维护的必要性
  • 1.2.2 管网模型校验方法
  • 1.2.3 管网模型校验步骤
  • 1.2.4 国外给水管网模型校验研究进展
  • 1.2.5 国内给水管网模型校验研究进展
  • 1.2.6 管网模型校验存在的问题
  • 1.3 本文研究内容及创新点
  • 1.3.1 研究内容
  • 1.3.2 论文结构
  • 1.3.3 研究意义与创新
  • 1.3.4 论文体系结构
  • 第2章 给水管网模型校验维护
  • 2.1 管网模型的数据分类
  • 2.1.1 管网构造属性数据
  • 2.1.2 管网拓扑属性数据
  • 2.1.3 管网水力属性数据
  • 2.2 影响模型准确性因素
  • 2.2.1 管网基础资料和运行管理水平
  • 2.2.2 拓扑关系简化和参数估计
  • 2.2.3 实测校验数据的正确性
  • 2.2.4 校核参数之间的误差补偿
  • 2.3 确定模型的用途
  • 2.4 确定校验参数的初始估计值
  • 2.4.1 管道粗糙系数的初始估计
  • 2.4.2 节点流量的初始估计
  • 2.5 管网模型准确度评价
  • 第3章 管网校验的优化算法
  • 3.1 遗传算法
  • 3.1.1 遗传算法简介
  • 3.1.2 遗传算法流程
  • 3.1.3 遗传算法编码
  • 3.1.4 适应度函数与分配
  • 3.1.5 遗传操作
  • 3.1.6 遗传算法运行参数
  • 3.1.7 自适应遗传算法
  • 3.2 模拟退火算法
  • 3.2.1 模拟退火算法简介
  • 3.2.2 模拟退火算法流程
  • 3.2.3 模拟退火算法参数
  • 3.2.4 模拟退火算法特点
  • 3.3 自适应遗传模拟退火算法（AGASA）
  • 3.3.1 广义领域搜索算法
  • 3.3.2 混合遗传算法构建原则
  • 3.3.3 自适应遗传模拟退火算法（AGASA）
  • 第4章 管网隐式校验模型与灵敏度分析
  • 4.1 管网隐式校验模型
  • 4.1.1 模型的目标函数
  • 4.1.2 模型的约束条件
  • 4.2 管网隐式校验模型软件
  • 4.2.1 软件设计
  • 4.2.2 软件界面
  • 4.3 管网隐式校验模型与EPANET
  • 4.3.1 EPANET接口
  • 4.3.2 调用EPANET
  • 4.4 优化算法与管网隐式校验模型
  • 4.4.1 管网算例
  • 4.4.2 管网隐式校验模型
  • 4.5 校验算法的参数优化
  • 4.5.1 正交实验设计
  • 4.5.2 正交实验实验结果的直观分析
  • 4.5.3 参数优化方案
  • 4.5.4 参数优化结果及分析
  • 4.6 管网灵敏度分析
  • 4.6.1 灵敏度分析方法
  • 4.6.2 算例灵敏度计算
  • 4.7 其他因素对校验结果的影响
  • 4.7.1 目标函数的影响
  • 4.7.2 优化算法的影响
  • 4.8 ANYTOWN管网模型校验
  • 4.8.1 ANYTOWN管网
  • 4.8.2 单工况管道粗糙系数校验
  • 4.8.3 延时模拟管道粗糙系数校验
  • 4.8.4 单工况节点流量校验
  • 4.8.5 延时模拟节点流量校验
  • 第5章 SF市给水管网模型校验
  • 5.1 管网实例
  • 5.1.1 管网模型基本情况
  • 5.1.2 管网模型准确度
  • 5.2 管网模型手工校验
  • 5.2.1 节点流量
  • 5.2.2 拓扑结构更新
  • 5.2.3 节点流量更新
  • 5.2.4 手工校验结果
  • 5.3 管网模型自动校验
  • 5.3.1 单工况管道粗糙系数校验
  • 5.3.2 延时模拟管道粗糙系数校验
  • 5.3.3 单工况节点流量校验
  • 5.3.4 延时模拟节点流量校验
  • 5.3.5 校验结果
  • 第6章 结论与建议
  • 6.1 结论
  • 6.2 建议及展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果

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    • [30].影响给水管网造价的经济参数探析[J]. 现代商贸工业 2008(04)

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