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《哈尔滨工业大学》 2009年
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基于fmGA的供水管网系统模型自动校核及模型应用

舒诗湖  
【摘要】:供水管网是城市发展的重要基础设施,供水管网数字化、信息化管理问题已经成为当前我国社会经济可持续发展的突出问题之一。中国供水行业制订的《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》中,对供水管网系统总的要求是:安全供水,提高供水水质。为了保障城市供水管网系统的供水安全,特别是保障饮用水的水质安全,必须更好的全面了解供水管网中的水力、水质工况,而管网建模是最有效的方法。 针对管网建模基础资料准确性的不足,本研究动用大量人力物力对模型基础资料和关键参数进行了大量的实测工作并改进了测试方法,实测内容包括管道、阀门阻力系数,大用户用水量变化规律(用水模式),水泵特性曲线,关键节点高程实测,主体水余氯衰减和管壁衰减系数以及可同化有机碳(AOC)动力学参数等。改进后的实测方法使模型参数初始估计值更贴近实际。在全面掌握和分析供水管网水力、水质资料的基础上,利用计算机建模技术,构建管网系统水力、水质模型,进行了管网模型与SCADA系统接口设计,实现了供水管网系统水力、水质的动态模拟。模型校核是供水管网系统模拟的技术核心,采用优化算法的模型自动校核是目前研究的前沿和未来的发展方向。本文探讨了不同用途管网模型的校核精度问题,分析了目前各种管网模型校核方法存在的主要问题,即不确定性问题和大模型校核时间过长问题,并提出了相应的对策,即大模型参数的有效分组,遗传算法的并行化以及实测模型初始参数等。采用多目标遗传算法和神经网络结合进行了监测点的优化布置研究,采用一次二阶矩(FOSM)方法对模型校核参数的不确定性问题进行了分析;采用快速混乱遗传算法(fmGA)进行了模型自动校核的实例分析,得出目前模型校核应以手动校核为主,自动校核为辅的结论。在校核后模型精度满足要求的基础上,建立了供水管网工况分析数字化平台,并用于指导城市供水管网系统规划和安全供水的实践。 在城市供水管网系统安全供水的实际工程中,通过供水管网工况分析数字化平台可对各水源的不同供水量工况进行计算,可分别给出各种工况下供水管网系统中关键阀门开启度、管段负荷图、自由水压等值线图、各水源供水区域分布图。在供水管网工况分析数字化平台的基础上,采用灰色模型进行了中长期用水量预测,提出多个安全供水方案和几个方案比较指标,对M市在水源变更下的供水规划安全供水项目进行了多时段、多工况和多方案的分析,得出方案3为较优的水源变更方案。 供水管网水质安全受到越来越密切的关注,在水力模型和动力学参数实测的基础上,提出了估计主体水和管壁动力学系数kb和kw初始值的具体方法,改进了交叉节点的水质混合计算方法,实验和模拟结果表明改进后的节点水质混合方式更贴近实际;探讨了不同类型水质模型的校核精度和校核方法问题,提出将交叉节点的水质混合调整系数纳入模型校核参数优化的范围,并建议水质模型校核分两步走的技术步骤。 以多水源余氯模型为例,自动校核过程中,根据水力模拟确定各水源供水区域,在各自的供水区域内假定kb是相同的,各设置一个调整系数统一进行调整。假定余氯衰减级数和限制浓度已知,这样自动校核过程需要调整的系数只有kb和节点水质混合系数s,管壁反应系数k w通过调整C值间接调整。kb按各水源供水区域分成两组统一调整,节点水质混合系数s的调整范围也不大,极大的降低了计算强度,节约了自动校核的计算时间。 细菌在配水系统中的再生长问题,目前传统的单物质水质模型无法对其进行定量研究,且不适合多水源供水系统的水质模拟,本文采用直接和间接两种方式模拟细菌在配水系统中的再生长。首先采用多物质反应水质模拟方法,建立了管网微生物再生长模型,可直接模拟多水源管网系统中微生物的数量以及更好的模拟余氯的衰减;其次在采用单物质反应模型模拟AOC浓度变化的基础上间接模拟管网中异养菌的分布。 根据国际水协会(IWA)的风险评估报告,饮用水中微生物对人体的风险是最高的,其中占很大比例的是异养菌。本文引入效率因子的概念,在简单反应器的基础上进行理论探讨和影响因素分析,提出几个假设条件,分别对实际管网中主体水和管壁反应的AOC动力学进行研究,并提出了AOC在实际管网中的反应动力学方程。根据管网水中AOC浓度与异养菌平板计数(HPC)良好的相关性,间接模拟HPC在管网中的动态分布,并通过算例验证了该方法的可行性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU991.33

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏炜;贾海峰;苏保林;;水力平差模型在供水规划中的应用[J];北京水务;2006年03期
2 何大阔,王福利,贾明兴;遗传算法初始种群与操作参数的均匀设计[J];东北大学学报;2005年09期
3 许刚,张土乔,吕谋,洪赟;多工况的遗传算法校正管道摩阻系数[J];中国给水排水;2004年08期
4 鲁巍;张晓健;;给水管网细菌生长的动力学模型[J];中国给水排水;2006年18期
5 信昆仑;贾海峰;魏炜;王军;刘京;;基于GIS的北京市再生水回用管网规划研究[J];中国给水排水;2007年05期
6 高金良;常魁;方海恩;汤维佳;代进;田芳芳;;城市配水管网改造工程配水分析及其应用[J];中国给水排水;2008年02期
7 郭世娟;南水北调引江水与当地水进行有序切换的思考[J];河北水利水电技术;2003年S1期
8 张洪国,赵洪宾,李恩辕;城市用水量灰色预测[J];哈尔滨建筑大学学报;1998年04期
9 周建华,赵洪宾,薛罡;配水管网中与有机物反应的余氯衰减动力学模型[J];环境科学;2003年03期
10 李君文,于祚斌,高明,蔡心培,晁福寰;饮水中三卤甲烷预测模型研究[J];环境与健康杂志;1996年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓涛;供水系统加氯模式优化理论与计算方法[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 向高;基于免疫算法的供水系统优化调度研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘跃友;;铬天青S分光光度法测定地下水中铝的含量[J];安徽化工;2010年02期
2 薛同站;王国明;;城市用水量动态预测的双线性模型[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年06期
3 赵德平;给水管网经济调度的研究现状[J];安徽建筑;2005年04期
4 郑志宏;许强;;基于宏观模型的西安市给水管网研究[J];安徽农业科学;2007年33期
5 赵安伟;;生活饮用水中甲醛测定方法研究[J];现代农业科技;2012年01期
6 李培清,郑宝昌,赵普;多水源供水系统管网压力的控制[J];鞍山师范学院学报;2003年04期
7 周国华;完颜华;刘艳球;;微污染水源中的氨氮及其处理技术[J];环境科学与管理;2006年06期
8 王贻锋;柳知非;徐静;;灰色系统理论对大气环境质量评价和预测[J];环境科学与管理;2009年05期
9 王焕全;马翔宇;;北京市南水北调配套工程管网建模必要性与可行性分析[J];北京水务;2012年03期
10 王利平,杨炳武,金伟如;水中胶粒Zeta电位及影响混凝效果的研究[J];包头钢铁学院学报;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹开朗;李成江;张志敏;;我国海水利用产业化的思考[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
2 段莉萍;徐向群;;给水管线钢管漏水事故分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
3 苏宇亮;胡克武;;水中酚类化合物的固相萃取-气质联用法测定[A];2008年全国有机质谱学术会议论文集[C];2008年
4 林龙德;;GIS技术应用于供水管网管理的研究[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
5 朱晔;寇新建;;给水管网可靠性分析中的若干问题[A];2007年全国给水排水技术信息网成立三十五周年纪念专集暨年会论文集[C];2007年
6 王强;刘遂庆;;城市供水管网调度系统信息化建设[A];2008年全国给水排水技术交流会暨全国水网理事会换届大会论文集[C];2008年
7 张志军;李冠明;;探讨大型城市给水管网优化运行模型的研究[A];2011全国给水排水技术信息网年会暨技术交流会论文集[C];2011年
8 张志军;张存章;;给水管网水力模型的应用[A];2011全国给水排水技术信息网年会暨技术交流会论文集[C];2011年
9 鞠秀峰;李兴泉;田贯三;王军玲;;遗传算法在低压燃气管网阻力系数诊断中的应用[A];山东土木建筑学会燃气专业委员会2008年年会论文集[C];2008年
10 林龙德;;自动控制技术在供水调度系统中的应用[A];第11届粤港机械电子工程技术与应用研讨会论文汇编[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 许凌飞;基于炉口火焰光谱信息的转炉炼钢终点在线碳含量测量方法研究[D];南京理工大学;2011年
3 孙思扬;基于改进遗传算法的小型化宽带微带天线设计[D];北京邮电大学;2011年
4 张瑞杰;注水系统生产状态智能分析与运行优化技术研究[D];东北石油大学;2011年
5 谢金芳;基于管网计算理论的通用锅炉水动力计算系统的研究与应用[D];浙江大学;2011年
6 陈宪涛;汽车造型设计的领域任务研究与应用[D];湖南大学;2009年
7 高斌;区域水资源优化配置及供水系统规划研究[D];天津大学;2009年
8 王晨婉;基于贝叶斯理论的供水管道风险评价研究[D];天津大学;2010年
9 赵元;输配水系统的脆弱性及风险评估研究[D];天津大学;2009年
10 方海恩;大规模供水管网多水源优化调配运行研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李京京;城市给水管网改扩建优化设计模型研究[D];郑州大学;2010年
2 张峰;丘陵山区重力式村镇供水管网优化及安全调控研究[D];山东农业大学;2010年
3 李翠云;基于PLC与模糊PID的混凝投药复合控制系统的研究[D];山东农业大学;2010年
4 石丽娟;记忆遗传算法在函数优化中的应用[D];苏州大学;2010年
5 杨妍;源水锰污染的应急处理技术研究[D];合肥工业大学;2010年
6 董立国;遗传算法和投影寻踪分类模型在工程评标中的应用[D];河北工程大学;2010年
7 高云朝;哈尔滨市水资源供需预测分析及对策研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
8 童建舟;给水管网水力状态模拟中GASA算法优化的研究[D];南昌大学;2010年
9 刘思远;基于水质保障的城乡一体化供水系统改建优化研究[D];浙江大学;2011年
10 郭诗文;管网中基于余氯衰减的三卤甲烷动力学模型研究[D];浙江大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 伍悦滨,吴莹,张海龙;论城市供水管网水质管理[J];城乡建设;1999年03期
2 何大阔,王福利,张春梅;基于均匀设计的遗传算法参数设定[J];东北大学学报;2003年05期
3 吴小平,徐果明,李时灿;利用不完全Cholesky共轭梯度法求解点源三维地电场[J];地球物理学报;1998年06期
4 彭其定;城市用水量预测[J];中国给水排水;1989年05期
5 王训俭;略论城市给水系统优化调度与管理的研究和发展方向[J];中国给水排水;1990年01期
6 王彬,穆瑞林,卜喆芬;城市生活用水预测方法的探讨[J];中国给水排水;1990年06期
7 徐得潜;中长期城市工业用水量预测[J];中国给水排水;1992年01期
8 李君文;腐植酸的氯化与三卤甲烷形成[J];中国给水排水;1993年02期
9 张学成,潘启民,闫智云;双向差分模型在城市用水预测中应用[J];中国给水排水;1993年04期
10 田一梅,李江涛,戴雄奇,李鸿;遗传算法在供水系统优化调度中的应用[J];中国给水排水;2001年12期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王晓鹏;遗传算法及其在气动优化设计中的应用研究[D];西北工业大学;2000年
2 隋洪涛;基因遗传算法及气动外形最优化设计[D];南京航空航天大学;2002年
3 陈宇辉;给水管网动态模型维护与校验方法研究[D];同济大学;2006年
4 刘文君;饮用水中可生物降解有机物和消毒副产物特性研究[D];清华大学;1999年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 闫旺;基于免疫算法的物流配送车辆优化调度研究[D];长安大学;2005年
2 东方;基于免疫算法的物流配送VRP研究[D];大连海事大学;2006年
3 童晓玲;基于人工免疫算法的函数优化问题研究[D];武汉理工大学;2006年
4 夏雨;给水管网数字化卫星定位系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘百仓;林璐;林佳琪;郑佳;梁丹青;袁国翠;;EPANET在城市多水源供水管网水力及水质计算中的应用[J];给水排水;2010年S1期
2 童祯恭;;供水管网水质建模研究[J];华东交通大学学报;2006年05期
3 肖中胜;陈凌;;基于GIS的城市供水管网信息系统[J];国外建材科技;2006年03期
4 王石军;何芳;;供水管网水力模型校验研究实例[J];中国水运(学术版);2006年11期
5 耿为民,张力,刘遂庆;关于供水管网管理信息系统[J];城市公用事业;2002年06期
6 郑毅;廖静;周尊隆;;南方某市供水管网水质在线监测管理系统的建立[J];中国给水排水;2007年07期
7 张伟;许仕荣;;基于管网监测点的水力工况复核[J];湖南城市学院学报(自然科学版);2006年04期
8 何芳;李树平;陈宇辉;马力辉;吴迪;;供水管网水力模型的维护[J];给水排水;2007年01期
9 谢绍正;何芳;吴迪;潘汉良;;利用管网水力模型辅助设计中途加压供水系统的研究[J];给水排水;2009年05期
10 刘磊磊;高德凯;廖静;;基于时间序列法的管网水质趋势分析模型[J];安徽农业科学;2007年04期
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1 施卫红;;给水管网水力模型在供水专业规划中的应用[A];规划创新:2010中国城市规划年会论文集[C];2010年
2 周华;;地表水质模型研究进展综述[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
3 马洪涛;王军;张卫红;;GIS环境下基于用地规划的供水管网节点规划水量计算方法研究——以门头沟新城和北京市中心城为例[A];规划创新:2010中国城市规划年会论文集[C];2010年
4 徐良;彭勇波;李杰;;城市供水管网抗震可靠性分析与设计优化[A];第三届全国城市与工程安全减灾学术研讨会论文集[C];2010年
5 裴源生;;流域复杂水环境系统水质模型研究[A];农业、生态水安全及寒区水科学——第八届中国水论坛摘要集[C];2010年
6 傅金祥;赵玉华;;饮用水在管网输配过程中二次污染数学模拟研究[A];中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集[C];2002年
7 廖敏辉;吴玉琴;梁志军;;广州市供水管网信息系统的开发及应用[A];中国电工技术学会水工业电工专委会第一届第二次年会暨技术交流会论文集[C];2001年
8 黄咏洲;朱建国;;城乡统筹区域供水管网互联互供规划研究[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
9 曹晓莉;江朝元;甘思源;;基于GSM/GPRS的供水管网泄漏监测与定位系统[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
10 余延超;;MapGIS在农村水改供水管网中的应用与体会[A];首届长三角科技论坛数字区域建设与地理空间技术论坛优秀论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 刘怀宇;供水管网改造已全面启动[N];东莞日报;2009年
2 记者 靳晓磊;供水管网随红旗大街南延铺设[N];石家庄日报;2009年
3 贾玺 本报记者 王耘;我市投资2.27亿完善城区供水管网[N];绵阳日报;2009年
4 本报记者 刘怀宇;我市全面启动供水管网改造[N];东莞日报;2009年
5 赵海燕 温泉县水利局;农村供水管网的管材功能及安装要求浅谈[N];博尔塔拉报;2008年
6 记者 沈鑫;城区供水管网开始改造[N];徐州日报;2009年
7 记者 程华选 通讯员 姜力;咸丰启动县城供水管网改造工程[N];恩施日报;2010年
8 张晓丽 王蕾 曹阳;市区供水管网改造工程全线开工[N];通化日报;2011年
9 骆黎斌;京水集团:4亿元完善供水管网[N];中国水利报;2004年
10 刘靖;长春市年内完成百余公里供水管网改造[N];中华建筑报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 舒诗湖;基于fmGA的供水管网系统模型自动校核及模型应用[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 王鸿翔;供水管网水质模型校正及水质监控研究[D];浙江大学;2009年
3 戴雄奇;供水管网重大漏损事故模拟、定位与控制技术[D];天津大学;2010年
4 骆碧君;基于可靠度分析的供水管网优化研究[D];天津大学;2010年
5 刘路;基于水质模型的区域污染控制研究[D];东华大学;2012年
6 徐小明;大型河网水力水质数值模拟方法[D];河海大学;2001年
7 岳琳;城市供水管网运行状态研究[D];天津大学;2008年
8 马力辉;供水管网余氯优化控制决策支持系统研究[D];同济大学;2007年
9 邓涛;供水系统加氯模式优化理论与计算方法[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 于志强;给水管网水力模型软件与校验抽样设计研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王阳;城市供水管网水质预测模型的研究与应用[D];天津大学;2005年
2 廖静;供水管网水质在线监测管理系统[D];天津大学;2006年
3 李文娟;基于改进遗传算法的供水管网多工况优化设计[D];兰州理工大学;2011年
4 东野长磊;基于COM/ActiveX开发的供水管网WebGIS[D];成都理工大学;2004年
5 张伟;基于城市供水SCADA系统的供水管网工况复核[D];湖南大学;2005年
6 李新国;基于MapInfo的城市供水管网信息系统的研究[D];东北农业大学;2003年
7 牛燕利;基于GIS的供水管网动态震害预测[D];北京工业大学;2004年
8 付美安;小型供水管网突然停泵水力过渡计算程序研究[D];长安大学;2010年
9 吴军胜;供水管网地理信息系统的设计与实现[D];郑州大学;2003年
10 余彼力;基于GIS的供水管网管理信息系统的建设探讨[D];华中科技大学;2004年
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