城市供水管網(wǎng)運行狀態(tài)研究.pdf

1、本課題以城市供水管網(wǎng)的運行狀態(tài)為研究內(nèi)容，為便于研究，建立了供水管網(wǎng)物理模型；基于該物理模型，進行供水管網(wǎng)的常規(guī)運行和漏損模擬實驗；建立管網(wǎng)狀態(tài)估計數(shù)學模型，并進行漏損狀態(tài)分析；在此基礎(chǔ)上開展了壓力分布研究和管網(wǎng)水質(zhì)模型研究，為實際供水管網(wǎng)的模擬和控制提供科學的方法和依據(jù)。 首先，基于管流的變態(tài)相似理論，推導供水管網(wǎng)原型和實驗?zāi)Ｐ椭g的各種相似關(guān)系，分析并確定了承壓管網(wǎng)符合歐拉相似定律；依據(jù)管網(wǎng)的簡化原則，對所研究區(qū)域復雜的管網(wǎng)

2、進行簡化，得到適合建立實驗?zāi)Ｐ偷墓芫W(wǎng)簡化結(jié)構(gòu)；提出構(gòu)建供水管網(wǎng)實驗?zāi)Ｐ偷木唧w方法和步驟，確定實驗?zāi)Ｐ偷淖儜B(tài)率和具體參數(shù)；應(yīng)用美國國家環(huán)境保護總局開發(fā)的管網(wǎng)模擬軟件EPANET2.0軟件模擬管網(wǎng)運行情況，對比管網(wǎng)實驗?zāi)Ｐ秃驮偷倪\行檢測數(shù)據(jù)，證明模型的管道流量、流速指標能夠與原型很好地滿足相似關(guān)系，此模擬方法有效可靠。 其次，針對城市供水管網(wǎng)壓力監(jiān)測點設(shè)置較少，且采集的狀態(tài)變量有限，不能全面有效地反映管網(wǎng)的運行狀態(tài)這一實際情況，建

3、立了基于粒子群優(yōu)化算法（PSO）的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計模型。PSO是基于群體智能技術(shù)的全局優(yōu)化技術(shù)，通過粒子間的相互作用，對解空間進行智能搜索，從而發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解。應(yīng)用PSO對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進行優(yōu)化，建立PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果證明，PSO-BP方法具有滿意的收斂速度和精度。 再次，采用多種方法進行管網(wǎng)模型的滲漏和爆管實驗，在實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行漏損的相關(guān)性分析。從供水管網(wǎng)的壓力分布特性出發(fā)，提出了運用趨勢分析法建立供水管網(wǎng)壓力分布

4、曲線和三維趨勢面模型，討論了模型求解的步驟。結(jié)果表明，該模型能夠?qū)崿F(xiàn)管網(wǎng)壓力的連續(xù)性模擬，為解決城市供水管理和調(diào)度系統(tǒng)中管網(wǎng)壓力模擬問題提供了一個新方法，增強了決策的科學性和準確性。 最后，介紹了余氯衰減數(shù)學模型。本文采用一級動力學方程對余氯在主流體和管壁中的衰減進行描述，建立余氯動態(tài)模型；模型考慮了管網(wǎng)中余氯沿管道水流的反應(yīng)過程、余氯與管壁上微生物的反應(yīng)過程、余氯在管壁腐蝕過程中的消耗以及余氯在主流和管壁之間的質(zhì)量傳輸過程；利