考虑失效风险评估因素的城市供水管网系统优化调度

【摘要】：城市供水管网在市政基础设施中占据重要地位,与人们的生产、生活息息相关。由于管网系统复杂且开放,会受到人为、自然等多方面的威胁而导致管道失效。管道失效是指由于压力降低或由于部分供水中断而降低管网的可靠性,最终导致用户不满意,包括所有的管道破裂,泄露和需要维修。可靠准确地分析管道失效的原因,预测管道的失效概率和失效后果,评估管网失效的风险并制定相应措施,可以减少管道失效次数,减小管道失效带来的负面影响。同时,随着社会的发展进步,供水管网需要科学合理的优化调度,降低管网的失效风险,提高用户的满意度。在保证用户用水需求的前提下,使得管网运行更加节能与合理。针对上述问题,本文围绕供水管网的失效风险评估与考虑失效风险的优化调度展开研究。根据实地调研收集到的管网基础信息、用户投诉记录和管道抢维修记录,分析造成管道失效的因素,研究各因素与管道失效概率的规律。将管材、管径、管龄、压力、埋深和道路级别作为失效概率的评价指标,构建Logistic回归模型,预测所有管道的失效概率。选取管道失效后不能满足的供水比例,即供水不足率进行分析,评估所有管道的失效后果。综合失效概率和失效后果,构建管网失效风险评估模型。现有的优化调度目标函数多为经济因素,实践中发现管网的综合性能越来越成为供水企业关注的对象。本文将城市供水管网系统的失效风险评估指数最小作为优化调度的目标函数,运用遗传算法求解所构建的优化调度模型,得到管网泵组的调度方案。本文对算例管网进行分析,验证模型的有效性,并结合S市工程实例,检验研究成果。在城市供水管网水力模型的基础上,构建考虑失效风险评估因素的优化调度模型,降低管道的失效概率和失效后果以降低管网总失效风险。算例管网和S市工程实例供水管网的失效风险都有所降低,提高了管网供水的可靠性,从而实现良好的经济和社会效益。