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供水管网DMA管控下的减压阀优化布置及泵站协同压力调控技术研究

种宇飞  
【摘要】:供水管网漏损是全世界供水行业关注的焦点也是迫切需要解决的难题,管网漏损造成了水资源巨大浪费,水体污染,我国现如今仍然处于“吃水难”的境地,工业需要太多水量,用户需要用上优质的水。世界各国做了大量漏损分析,而我国在此方面处于落后地位,急需追赶世界前沿科学研究。如何更好地管理供水企业,减低管网系统的漏失水平,这一难题涉及政治、经济、文化、人文等方方面面,所有供水企业都将如何更加有效控漏作为企业孜孜以求的目标,将漏损量的大小作为企业是否正常运转的评价参考。为了优化城市管网压力控制管网漏损率,分别以东南沿海某城镇供水管网系统和该区域中的一个中型管理分区为研究对象,针对DMA技术、区域内减压阀优化布设以及减压阀协同供水泵站统一管控的一体化调控方案,进行了以下研究:(1)系统的阐述DMA的概念以及目的,从DMA的设计、管理、维护等方面介绍如何规划供水管网以及遇到问题时应该如何处理;(2)利用收集到的管网基本参数在EPANET2.0软件中建立模型,对模型利用经验分区协同计算验证的方法进行DMA的实例研究;(3)为了边界条件更好的设定,更好的发挥DMA的作用,采用减压阀设定位置的优化控制模型以更好对管网进行压力管控,采用遗传算法全局寻优最佳的减压阀设定位置;(4)确定好减压阀位置,再通过减压阀协同供水泵站统一管控的一体化调控方案,采用粒子群算法优化变速泵最优转速比和减压阀后压力最佳设置值,使整个管网压力的布局更加科学、合理。结果表明:DMA技术可以有效进行管网控漏,不同城市的管网系统具有不同的特征,对管网系统进行DMA时应该协同压力、管理分区原则。利用经验分区法时需要设计多种不同方案,再通过计算验证不同方案的各分区压力均匀性和分区可靠性,最终推荐较好的DMA方案。推荐DMA方案对有些区域内的水质还有轻微改善的作用。遗传算法通过在限定条件下对目标函数进行寻优最终确定减压阀布设位置,从目标函数的寻优结果来看管网的压力会随着减压阀的数量的增加而降低,但还需对减压阀数量的改变影响压力降低的程度进行评估。减压阀协同供水泵站统一管控的一体化调控方案中,分析了变速泵转速比和减压阀后压力设置值,最终求得最优转速比和减压阀后压力最佳设置值,优化整个管网。


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