城市給水管網(wǎng)改擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)模型研究.pdf

1、城市給水系統(tǒng)是由取水工程、水處理工程、泵站、輸配水工程(輸水管道、配水管網(wǎng)、調(diào)節(jié)構(gòu)筑物)等組成的一整套工程設(shè)施。給水管網(wǎng)是城市給水系統(tǒng)的重要組成部分，其投資往往占整個(gè)給水系統(tǒng)工程總投資的60％～80％，而且運(yùn)行期間每年還需投入龐大的運(yùn)行動(dòng)力費(fèi)及管理維修費(fèi)。
　　 目前各城市給水管網(wǎng)一般均具規(guī)模，由于管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行到一定年限出現(xiàn)了供水效益低、管網(wǎng)二次污染嚴(yán)重、管道爆管漏損率高、運(yùn)行管理不科學(xué)等一系列問題。針對(duì)這些問題，需對(duì)現(xiàn)有給水管

2、網(wǎng)進(jìn)行改擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)。改擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在改造現(xiàn)有舊管網(wǎng)、挖掘舊管網(wǎng)的輸水能力基礎(chǔ)上，決定如何經(jīng)濟(jì)合理的增敷新管，協(xié)調(diào)新舊管網(wǎng)功能，使新舊管網(wǎng)在滿足用戶要求的水量、水壓、水質(zhì)的前提下保證安全性、可靠性，并使改擴(kuò)建的費(fèi)用最低。
　　 通過對(duì)已有的管網(wǎng)改擴(kuò)建優(yōu)化模型的研究，本文建立了一種更全面的管網(wǎng)改擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并對(duì)模型中涉及的各個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了研究。建模時(shí)，將系統(tǒng)可靠性定義為節(jié)點(diǎn)可靠度及管網(wǎng)可靠度進(jìn)行衡量，并作為約束條件

3、；并考慮水擊及水質(zhì)的定性約束；在管網(wǎng)改擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行供水設(shè)施的優(yōu)化改造，以期得到最經(jīng)濟(jì)的管道建設(shè)費(fèi)用及管理運(yùn)行費(fèi)用下的管網(wǎng)布置方案。
　　 由于所建模型為非線性模型，通過對(duì)常用的給水管網(wǎng)優(yōu)化模型算法如非線性規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、蟻群算法等的分析比較，提出了采用基于整數(shù)編碼的改進(jìn)遺傳算法對(duì)所建模型求解。在進(jìn)行環(huán)狀管網(wǎng)的遺傳優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中選擇用節(jié)點(diǎn)水頭法進(jìn)行水力平衡計(jì)算，直接利用所計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)壓力來確定個(gè)體