多源大型供水管网的优化调度

针对多水源的大型供水管网，运用两级递阶优化原理，建立了反映管网各种水力参数的数值仿真模型，运用该数值模型可达如下目的：对不同水源的供水量进行优化配置，并且对某一水源地泵站内水泵的运行进行优化调度，合理利用能源，以取得良好的经济效益和社会效益；通过计算对比，改变旧有管网的管路参数或增删管网内局部支路，为改扩建旧有管网提供科学合理的技术方案。最后以北京地区某大型石化集团的供水系统为实例，给出了计算结果。     

用遗传算法求解给水管网系统优化改扩建模型

针对给水管网系统所面临的改扩建问题 ,建立了给水管网系统实用优化改扩建模型。采用遗传算法求解 ,一次性解决了求解管径标准化的难题 ,同时计算得到水源最优分配流量。在不影响水力模型计算精度的前提下 ,引入管网简化 ,对非改扩建区域的管网实现任意程度的简化 ,大大提高了计算速度 ,并用实例进行了验证     

供水管网水力计算与优化调度

本文用图论理论和稀疏矩阵技术进行城市供水非线性管网的水力分析，以减少存贮量和计算时间，对仅有泵站水源的管网，用两级递阶优化法进行优化调度，用正交试验法解决一般管网改建或扩建问题，计算机仿真结果表明，管网系统优化调度有效好的效果效益。     

基于遗传算法参数优化的供水管网模型研究

提出一种基于遗传算法参数优化的管网模型建立方法,将现代控制方法与传统力学模型相结合计算管网的局部水头损失和沿程水头损失。分别运用BP算法模型和基于遗传算法优化的海澄威廉模型对结构简单的供水管道网络实例进行管道仿真和比较,结果证实基于遗传算法优化管道模型参数方法既保证了模型的稳定性,又能提高模型的精度,同时降低了模型建立的复杂度。     

遗传算法在水分配系统优化设计中的应用研究

论述了建立遗传算法市政给水管网优化模型的过程 ,阐述了应用遗传算法进行给水管网优化设计的原理、特点 ,并对某小区管网改建工程进行优化求解 ,介绍了遗传算法模型的设计参数选取情况。     

管网恒定流水力计算的最优化方法

本文把求解管网恒定流转化为无约束优化问题，通过对目标函数的分析，给出了管网恒定流解的唯一性的证明.在此基础上，提出了建立虚节点求解多水源管网的方法.算例表明此方法不失为一条管网平差计算新的有效途径。     

基于ＦＬＵＥＮＴ的山丘区规模化灌溉管网系统的数值模拟

为解决山丘区规模化灌溉管网的优化设计方法中存在计算工作量大、安全调控设施缺乏且布 设不合理等问题,以ＦＬＵＥＮＴ流体模拟软件为工具,结合安良水库输水灌溉工程实例,运用ＲＮＧｋ－ε 紊 流模型对管网各轮灌组的简化型式进行了出水流量和工作压力的数值模拟分析,并根据调压池的布置 要求,模拟了有调压池和无调压池2种情况下的管网压力和流量,并进行了对比分析。结果表明,模拟 结果与设计值最大相对误差为10．77％,调压池可以有效地解决山丘区压力突变和分布不均匀的问题。 ＲＮＧｋ－ε 紊流模型用于管网模拟有效可行,可作为山丘区规模化灌溉管网优化设计和验证的工具。     

基于整数编码粒子群算法的树状供水管网优化

以管网年费用折算值为目标函数,以管网布置形式及管径为优化参数,建立了树状供水管网的优化设计模型.利用基于整数编码的粒子群算法对这一模型进行了求解,该方法以某一管网连接状态及各管段管径作为粒子群个体,采用整数编码,通过不断地更新粒子的位置来搜索最优的管网结构及管径值,实现了对管网布置形式及管径的同时优化.优化过程中,对进化过程中产生的不可行解进行处理,提高了优化效率.实例表明,将粒子群算法应用于树状管网优化设计中可以获得更好的优化结果和效率.     

基于改进灰狼优化算法的供水管网压力漏失调控优化研究

针对城市配水系统漏失控制的技术难题，以北方某城市CY区的大中型管网为研究对象，综合分析管网中各节点、管道、泵站及减压阀的水力特性，提出了阀门泵站一体的压力控制模型，以优化管网冗余压力和降低管网漏损率为目标，利用夜间最小流量法进行管网漏失量的分析计算。针对初代灰狼优化算法存在的种群多样性不足和容易陷入局部收敛的缺陷，调整了线性收敛因子的计算并对三只引导狼的权重进行自适应分配，同时引入基于维度学习的狩猎搜索策略对其进行改进，进而将其运用到实际工程的寻优计算中，得出减压阀和变速泵的最优调控方案。通过选取典型时段进行管网工况运行分析，结果证明提出的方案对于降低冗余压力和控制漏失具有显著作用。     

基于EM算法的树状注水管网优化设计

针对油田系统中的树状注水管网的拓扑优化问题,以最小管网造价为目标函数,以站、间、井的隶属关系惟一性及服务能力等为约束条件,建立优化数学模型。尝试利用一种新型优化算法——类电磁机制算法对模型进行求解,该方法以站、间的空间位置作为带电粒子,在若干带电粒子形成的电场中,粒子受力移动以更新管网的拓扑结构及站、间规模,实现对管网造价的优化。运用实例进行优化验证,优化后的管网造价与原管网的布局造价相比降低了15.28%,充分表明了EM算法在油田树状注水管网拓扑优化方面的有效性。     

基于宏观尺度分质供水的水资源系统模拟模型研究

以具有多水源、多用户、多级串并联的大型水资源系统为研究对象，建立基于宏观尺度分质供水的水资源系统模拟模型，为实现水资源合理配置提供技术支持。实例研究表明：该模型能够很好地模拟浙江省水源和供水系统，计算规则灵活可控，计算成果可靠。     

PLIO: a generic tool for real-time operational predictive optimal control of water networks

This paper presents a generic tool, named PLIO, that allows to implement the real-time operational control of water networks. Control strategies are generated using predictive optimal control techniques. This tool allows the flow management in a large water supply and distribution system including reservoirs, open-flow channels for water transport, water treatment plants, pressurized water pipe networks, tanks, flow/pressure control elements and a telemetry/telecontrol system. Predictive optimal control is used to generate flow control strategies from the sources to the consumer areas to meet future demands with appropriate pressure levels, optimizing operational goals such as network safety volumes and flow control stability. PLIO allows to build the network model graphically and then to automatically generate the model equations used by the predictive optimal controller. Additionally, PLIO can work off-line (in simulation) and on-line (in real-time mode). The case study of Santiago-Chile is presented to exemplify the control results obtained using PLIO off-line (in simulation).     

耦合流域-区域用水总量红线的供水优化模型及应用

为细化流域-区域耦合的用水总量指标及优化供水方式,基于流域用水总量红线与区域用水总量红线的共同约束,建立了耦合供给侧和需求侧用水总量红线的多水源多目标水资源系统供水优化模型,并应用于浏阳河-捞刀河流域,分析不同水源分配到不同行政区的最优供水方案以及最大供水量。现状年浏阳河-捞刀河流域存在一定的过度供水或供水不足;供水优化模型压缩了两流域平水年和丰水年的超红线供水,提高了枯水年和特枯年供水量;两流域规划特枯年比现状特枯年的缺水率降低了11.63%。这表明供水优化模型能较好地优化流域供水方式,确定不同频率年流域耦合区域的用水总量细化指标,相关成果可为用水总量控制的过程监管及超标预警提供有效技术支持。     

多水源引水灌区水资源调配模型及应用

针对西北地区灌区缺水现状，本文以系统分析的思想为基础，建立了多水源引水灌溉的优化调配数学模型，并以陕西宝鸡峡灌区为例，进行了实例分析计算。通过对新增加工程规模的论证、城市引水量的分析、以及多水源工程联合运用的合理运行方式确定等，对实际问题进行了分析计算，其结果为决策部门提供了参考依据。     

不确定条件下的多水源联合供水调度模型

本文针对城市供水调度系统中存在的不确定性与复杂性,运用区间两阶段随机规划的方法,建立了多水源联合供水调度的优化模型。该模型以供水调度系统成本最小为目标函数,引入概率分布及区间数表示不确定性,模拟了地表水源、地下水源、外来水源等多种水源联合供水过程,并对多种水源的调水目标进行优化。以区间形式给出优化结果,为决策者提供宽裕的决策空间。利用该方法,可充分考虑系统中不确定因素对系统成本的影响,更真实的反映多水源联合供水系统的实际情况。     

Simulated Annealing in Optimization of Energy Production in a Water Supply Network

In water supply systems, the potential exists for micro-hydropower that uses the pressure excess in the networks to produce electricity. However, because urban drinking water networks are complex systems in which flows and pressure vary constantly, identification of the ideal locations for turbines is not straightforward, and assessment implies the need for simulation. In this paper, an optimization algorithm is proposed to provide a selection of optimal locations for the installation of a given number of turbines in a distribution network. A simulated annealing process was developed to optimize the location of the turbines by taking into account the hourly variation of flows throughout an average year and the consequent impact of this variation on the turbine efficiency. The optimization is achieved by considering the characteristic and efficiency curves of a turbine model for different impeller diameters as well as simulations of the annual energy production in a coupled hydraulic model. The developed algorithm was applied to the water supply system of the city Lausanne (Switzerland). This work focuses on the definition of the neighborhood of the simulated annealing process and the analysis of convergence towards the optimal solution for different restrictions and numbers of installed turbines.     

Intermittent Water Supply under Water Scarcity Situations

Abstract

This paper describes the recently developed ‘Guidelines for the design and control of intermittent water distribution systems’. These guidelines outline a new approach to the design of urban water distribution systems for developing countries in order to maintain adequate and equitable supplies under the common conditions of water resource shortage. The guidelines are novel in that they recognise the reality of intermittent supply and hence provide new methods of analysis and design, appropriate for such systems. Design objectives specifically tailored to intermittent systems are developed and drive the design process. These objectives are expressed in terms of equity in supply, adequate pressure at water connections and duration or time of supply that are convenient to the consumers. The modifications required to model such systems have been incorporated into a new network analysis simulation tool coupled with an optimal design tool.     

面向运行全过程的水电站技术供水系统优化模型研究

基于目前水电站技术供水系统模型不能实现一体化正常运行操作过程和故障连锁过程的现状,提出了面向水电站技术供水系统运行全过程的实用化仿真模型。首先对控制过程和动态过程进行解耦和优化,建立反映正常运行模式的基本设备模型。再利用故障连锁模式与正常运行模式的逻辑相似性将故障行为融合至正常行为,实现正常状态和故障状态一体化建模。最后由设备模型搭建系统模型,实现供水系统全过程的仿真。该模型物理概念清晰、计算简洁、通用性强,在多个水电站的仿真培训系统中得到了运用,并推广至整个辅机系统。研究成果为水电站技术供水系统优化设计提供参考。     

北疆供水工程主干渠突发水污染事故污染物运移扩散研究

为制定北疆供水工程主干渠科学、可行的突发水污染事故应急预案,保障供水水质安全,基于ＭＩＫＥ１１的水动力模块（ＨＤ）和对流扩散模块（ＡＤ）构建了北疆供水工程主干渠００＋０００—５７＋３００段的水质模拟模型,通过对模型参数的率定和验证,表明该模型具有较理想的模拟效果。研究结果表明:突发水污染事故发生后的一个小时是应急处置的关键时刻;当大量污染物进入渠道时,渠道沿程断面出现污染物浓度峰值持续现象;污染物扩散距离与污染事故发生位置无关;污染物影响范围与流量有关;人工渠道自我净化能力较弱。     

台州城市规划区地下水应急供水研究

结合台州城市规划区城市供水设施现状,在满足水量、水质及开采条件的基础上,优选了3处河谷孔隙潜水和2个孔隙承压含水层地下水应急水源地,并利用visual MODFLOW软件建立了孔隙承压水地下水流与溶质运移数值模型。计算的河谷孔隙潜水允许开采资源量为455.53×10~4m~3/a,孔隙承压水年均补给总量为472.3×10~4m~3。在遵循应急供水的原则下,设置了三级、二级和一级预警开采方案,计算结果均能满足应急供水要求。并预测评估了应急开采后的地面沉降、咸水入侵等地质环境问题,结果表明产生的地面沉降最大量为一级预警的14.2mm,相对可控,咸淡水界线移动不明显。