城市供水管網(wǎng)DMA實(shí)時(shí)建模及應(yīng)用研究.pdf

1、管網(wǎng)水力模型廣泛用于供水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和調(diào)度決策，然而，受限于離線建模條件和人工校核維護(hù)方式的影響，離線模型越來越難以應(yīng)對(duì)諸如爆管、水泵機(jī)械事故、水質(zhì)污染等緊急事件的挑戰(zhàn)，因此，近年來傳統(tǒng)離線模型的種種能力受到質(zhì)疑和低估。通過將SCADA系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)與模型連接，進(jìn)行實(shí)時(shí)建模，充分發(fā)揮模型的性能，滿足實(shí)際需求，是當(dāng)前供水管網(wǎng)水力建模研究的熱點(diǎn)。限于以往信息化基礎(chǔ)條件和相關(guān)理論研究不足，實(shí)時(shí)建模在國(guó)內(nèi)尚無具體研究及應(yīng)用先例。隨著國(guó)內(nèi)供水企

2、業(yè)SCADA、GIS等信息化系統(tǒng)逐步完善，進(jìn)行實(shí)時(shí)建模研究條件日漸成熟。借此，開展了供水管網(wǎng)實(shí)時(shí)建模及應(yīng)用研究，主要內(nèi)容如下：
　　1、實(shí)時(shí)模型對(duì)管網(wǎng)動(dòng)態(tài)不確定性的改進(jìn)研究：闡述了實(shí)時(shí)模型對(duì)傳統(tǒng)離線模型難以克服管網(wǎng)動(dòng)態(tài)不確定性因素的改進(jìn)；對(duì)影響實(shí)時(shí)模型精度的敏感性因素進(jìn)行了分析。
　　2、EPANERT-RTX實(shí)時(shí)建模技術(shù)介紹與改進(jìn)：(1)EPANET-RTX在線預(yù)處理方法不能有效消除管網(wǎng)異常噪音，改進(jìn)了重采樣和移動(dòng)平滑方法

3、；(2)EPANET-RTX需水量估計(jì)算法易使節(jié)點(diǎn)用水量估計(jì)值過于平滑，使模型模擬偏差較大，提出利用動(dòng)態(tài)基值對(duì)節(jié)點(diǎn)需水量進(jìn)行在線分配；(3)針對(duì)EPANET-RTX未提出的負(fù)需水量水源的水頭和閥門狀態(tài)更新問題，提出了相應(yīng)方法實(shí)現(xiàn)；
　　3、DMA實(shí)時(shí)模型建立：提出了在DMA下獨(dú)立進(jìn)行實(shí)時(shí)建模的方法，并針對(duì)S市DMA開展了實(shí)時(shí)建模試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，較于EPANET-RTX以及原有離線模型，DMA實(shí)時(shí)模型在平均擬合精度、動(dòng)態(tài)擬合精度

4、、實(shí)時(shí)跟蹤精度上都有相對(duì)提高，尤其相比離線模型有很大提高。
　　4、DMA實(shí)時(shí)模型在管網(wǎng)爆管定位問題上的應(yīng)用：鑒于傳統(tǒng)離線模型在爆管定位時(shí)存在固有缺陷，本文提出了基于實(shí)時(shí)模型優(yōu)化校核的爆管定位方法。該方法利用遺傳算法優(yōu)化校核實(shí)時(shí)模型，實(shí)現(xiàn)爆管定位與漏失量的計(jì)算。為使得解在空間上收斂，利于精確定位，提出利用基于空間自然搜索方法對(duì)遺傳算法中的個(gè)體進(jìn)行編碼；利用壓力態(tài)勢(shì)和流量異常率的分析進(jìn)行爆管初步定位，實(shí)時(shí)模型通過初步定位得到的初始參

5、數(shù)，對(duì)爆管進(jìn)行精確定位。5處爆管定位試驗(yàn)結(jié)果表明，兩處定位偏差控制在了250m以內(nèi)，雖然另外3處爆管對(duì)測(cè)點(diǎn)壓力影響甚微，定位難度較大，但定位偏差仍控制在了1km以內(nèi),證明了相比傳統(tǒng)離線定位方法更具實(shí)用性，定位精度能較大提高。
　　5、DMA測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置改進(jìn)研究：為提高實(shí)時(shí)模型的校正精度和異常偵測(cè)能力，分別利用基于聚類分析和基于靈敏度尋優(yōu)的方法對(duì)DMA測(cè)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布置研究。針對(duì)以往編網(wǎng)法存在效率慢的問題，采用Kmeans方法結(jié)合模糊