基于Epsilon-MOEA的给水系统多目标优化与决策

给水系统优化运行是多目标优化问题,决策者需要从众多的候选方案中筛选出一个综合性能最好的方案.将多目标进化算法与多属性决策相接合,采用两阶段方法来求解供水系统的多目标优化与决策问题.首先构建供水系统的多目标优化模型,包括供水系统的运行费用与维护费用最小化,以及水压服务水平的最大化,运用多目标进化算法Epsilon-MOEA求解,生成Pareto解集.然后,基于信息熵方法得到属性权重,用逼近理想的排序方法(TOPSIS)进行多属性决策(MADM)研究,对Pareto最优解进行排序.算例应用表明,该方法能够对供水系统运行的多个目标进行优化,并使决策者能够从众多的候选方案中选出综合性能较好的方案.     

用遗传算法拟合给水管道造价公式的研究

经典的给水管道造价公式是带常数项的幂函数,单纯采用传统的最小二乘法难以求解其三个参数。一般的遗传算法把造价公式三个参数同时优化,但由于各参数的取值范围无法确定,因而也难以求解。以造价公式的均方差为目标函数,利用遗传算法的全局搜索优势,结合最小二乘法,可快速求解造价公式参数。算例表明:该法既可以避免传统方法使用多阶导数带来的麻烦,又可大大提高拟合精度。     

高精度压差测量仪测试给水管道水头损失研究

介绍了高精度压差测量仪在测试给水管道水头损失中的应用,高精度压差测量仪具有很高的测量精度和很好的线性度,通过所测压差可以准确地计算出给水管道的水头损失。     

供水管网内生物膜与余氯衰减交互作用

为研究生物膜与余氯衰减之间的交互作用,通过静态试验、动态试验相结合的模拟方式,在自制供水管网模拟装置内进行实验.选择铸铁、PE、不锈钢3种管材及1,3,4 mg/L 3个投氯量,多角度研究不同质量浓度余氯存在条件下生物膜的形成和发展差异,以及生物膜作用下的余氯衰减情况,探讨管网内余氯和生物膜的相互影响.结果表明:余氯质量浓度对生物膜的形成和发展具有较显著的影响,另一方面,在生物膜作用下,余氯衰减呈现不同的规律,二者之间交互作用,具体表现为:投氯量升高,PE和不锈钢管内生物量均逐渐降低,而铸铁管内生物量反而升高;在生物膜作用下,余氯衰减分为快速消耗阶段(0~30 min)和稳定消耗阶段(30 min之后);铸铁管内生物膜对余氯衰减状况影响较大,PE管次之,不锈钢管对余氯衰减影响最小;生物膜的生物多样性对余氯衰减影响不大,而生物量与余氯衰减之间关系密切;流速和初始氯质量浓度对余氯衰减影响较大.本研究结果可为供水管网氯消毒的控制以及氯衰减模型的建立提供必要的理论支撑,强化管网水质安全的保障.     

配水管网管段改造排序的PageRank算法

针对城市配水管网管段改造比选排序问题,提出了基于PageRank的改进的MPR-Pipe算法,实现了对管网节点和管段多种水力属性的PR值求解.利用经济流量和管段单位水力坡降PR值,定义了管段改造的重要性度量,并以此作为改造比选排序的依据.理论计算表明该算法求解效率较高,工程应用案例表明该算法提出的管段改造比选排序方案有效、可行.     

应用GA-DE组合算法的污泥输送管道设计参数优化

为使污泥输送管道的建设与运行经济合理,降低其建设与运行的总费用,构建了污泥输送管道的年折算总费用模型,分析了模型中污泥质量分数ww和输送速度v对年折算总费用W的影响,并将此二设计参数选定为待优化变量.鉴于该模型的复杂非线性,利用GA-DE组合算法的全局并行寻优能力对上述模型进行求解.结果表明,该组合算法对于优化污泥输送管道的设计参数是有效的.以长春市某污水处理厂污泥输送工程为例,分析了污泥流量Q=0.226~0.045 m3/s(污泥质量分数ww=0.8%~4.0%),输送距离L=4.5×103m条件下的最优设计参数为:污泥质量分数ww=2.32%,输送流速v=1.10 m/s,管径D=300 mm,年折算总费用W=52.83万元.     

陶瓷平板膜处理采油废水性能

为实现二次采油废水处理后水质达到低渗透率地层回注标准,以油田采油废水为处理对象,建立一套以陶瓷平板膜为核心的实验装置．通过监测陶瓷平板膜跨膜压差的变化,重点考察膜通量、反应温度、曝气量等因素对处理效果的影响．结果表明：最佳膜通量为22.5 L／(m²·h),反应温度为50 ℃,曝气量为1 L／min; 经0.05 mol／L HCl或HNO₃溶液浸泡12 h后,膜通量的恢复率保持在96％以上,膜片过滤性能恢复较好; 采油废水经陶瓷平板膜处理后出水含油量及SS均小于1 mg／L,各项指标均优于SY5329—94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中回注水水质A1级标准. 利用陶瓷平板膜处理采油废水可以取代传统采油废水处理流程中的浮选、粗滤、精滤步骤．     

给水管网动态模型中管道阻力系数的组合灰色推定方法

对管道阻力系数的组合灰色推定方法进行了研究,介绍了组合灰色推定的基本原理,建立了给水管网管道阻力系数组合灰色推定模型,通过在三个城市的实际应用,验证了其有效性及可行性。     

基于Fluent的气水脉冲冲洗圆形弯管流场仿真

气水脉冲冲洗管道时水流在弯管内的流动特性对冲洗效果有很大的影响。借助Fluent软件,采用k-ε方程对冲洗圆形弯管时管内流体进行三维数值模拟,得到流场的流线图、压力云图、速度等值线图,显示水流经过弯管时,管道内流线呈现复杂的流动特性,管道内两侧的压力和速度均不相同,水流流经多个弯管时,管内压力明显减小。该结果与相关文献的试验结果相吻合,表明利用数值模拟的方法可靠性高,能对实际工程起到较好的指导作用。     

羟基磷灰石对大肠杆菌吸附铬(Ⅵ)的影响

以实际水体作为实验用水,探究羟基磷灰石(HA)存在下大肠杆菌(E.coli)对六价铬[Cr(Ⅵ)]的捕获吸附特性。结果表明,E.coli对Cr(Ⅵ)的吸附符合假一级动力学,适宜pH值为6,该条件下E.coli对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量为30.71 mg/g。纳米尺寸的HA释放和生物效应受浓度影响,当HA暴露浓度为5 mg/L时,正电性HA附着于细菌表面,促进E.coli与Cr(Ⅵ)接触,E.coli对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量达到最高值55.98 mg/g。当HA暴露浓度为10~50 mg/L时,过量的HA附着在细菌表面,改变了细胞膜的通透性,因而吸附量略有降低,但依然高于E.coli单独对Cr(Ⅵ)的吸附量。当HA暴露浓度高于100 mg/L时,团聚在一起的HA对Cr(Ⅵ)也产生吸附作用,提高了体系对Cr(Ⅵ)的去除率。总体来说,HA和E.coli共同作用有助于提高对Cr(Ⅵ)的吸附效率。