供水管网优化研究概述

简述供水管网的优化设计建模和优化算法,重点介绍了供水管网的多目标优化设计及遗传算法用于供水管网的最优化理论,并针对该方法用于供水管网优化设计的缺点,提出了模拟退火遗传算法求解给水管网管径优化解的计算思路。     

某城镇供水管网污染源反追踪模型构建及求解过程

城市供水管网中突发外源性污染物入侵事故时,可以根据供水管网的属性数据和水质监测数据来反演推求污染物侵入的地点、时间和速度。结合南方某城镇供水管网案例,构建污染源模拟-优化反向追踪的数学模型,并利用粒子群-蚁群融合算法进行求解。结果表明,粒子群-蚁群融合算法可提高求解模型的准确率和计算效率,结果表现出较好的稳定性。针对该案例提出了一套供水管网外源性突发污染事故下的污染源定位方案,在随机选取的15个模拟污染事故中,模型输出结果准确率达到92. 0%,10 min内求解模型的准确率为64. 7%。     

基于先验信息的供水管网阻力系数识别

供水管网阻力系数识别是指通过调整管网水力模型中管道阻力系数,使模型计算值与监测值相符的过程。由于实际中监测点数量有限,管网阻力系数识别为欠定的优化问题。现行方法通常采用管道分组这一参数化方法将欠定问题转换为超定,应用遗传算法或其它随机搜索算法求解。提出了基于先验信息的供水管网阻力系数识别算法,所提出算法根据管道管材、管龄等先验信息对管道阻力系数进行估计,并将估计值作为伪观测值引入目标函数将欠定优化问题转换为超定,采用高斯-牛顿算法进行求解。与现有方法相比,所提出算法避免了管道分组不唯一的问题;再者,推导了供水管网阻力系数雅克比矩阵解析式用于搜索向量构造,提高了参数识别计算效率。采用小型管网阐明了雅克比矩阵计算及搜索向量构造,利用大型管网验证了算法的实用性。     

面向故障诊断的供水管网水压监测点优化布置方法

为解决供水管网故障诊断中准确率不高、经济性不佳的问题,设计了一个基于改进的果蝇优化算法核极限学习机的供水管网故障诊断模型。经验证,该模型具有学习速度快、故障识别率高等优点。以该模型为核心提出了基于果蝇优化算法的供水管网水压监测点优化布置方法。该方法首先利用果蝇优化算法形成多组水压监测点方案,然后用供水管网故障诊断模型计算每种方案的诊断准确率,选择其中诊断准确率最高、经济性最好的方案作为候选最优方案,并以此方案为基础,使用果蝇优化算法不断循环迭代,最终找到故障诊断准确率高且经济性最好的水压监测点布置方案。利用Matlab语言代码对提出供水管网水压监测点优化布置方法进行了编码实现,使用实际管网数据进行了实验,结果表明,所提出的供水管网水压监测点优化布置方法是一个有效的水压监测点优化布置方法。     

基于混合算子蛙跳算法求解线性方程组

传统方法求线性方程组的解计算十分繁琐存在一定的局限性。例如牛顿迭代法,有对初值选取的要求较高等缺点。基于以上不足,本文运用混合算子蛙跳算法来求解线性方程组,把原线性方程组转换成求适应度函数最小值的优化问题,并充分利用混合算子蛙跳算法较强的寻优能力找到最优解。通过6个线性方程组仿真实验结果表明,混合算子蛙跳算法对求解线性方程组的解比传统方法便于实现,在求解精度跟收敛速度方面都比其它算法好。     

基于综合安全评价的城市供水管网优化模型与运用

采用基于模糊集合理论的多因素综合评价方法对城市供水管网进行安全性分析,并以综合安全评价模型作为管网的安全性目标函数,与经济性目标函数相结合,以管网能量方程、连续性方程为约束条件,建立针对供水管网规划与建设的多目标优化模型。以华北地区J市某大型供水管网为案例进行优化研究,并利用基于非支配排序的多目标优化算法(NSGA-Ⅱ法)对模型进行求解。同时为了提高算法的搜索效率,尝试采用一种新型的管网拆解和多目标优化方法对案例管网进行分析。与传统方法相比,新方法具有更好的适应性和鲁棒性,得出的优化方案更加符合管网建设的实际需要。     

非稳态给水管网的外源污染监测选址模型构建及求解

针对供水管网潜在的突发性外源污染,结合非稳态水力工况特点,改进监测用时的算法并以此构建选址模型,通过借助自适应粒子群k-medoids聚类算法对选址模型进行求解。通过实际案例对比稳态与非稳态工况下水力流通最短时间的路径,得出:非稳态工况下水力流通路径较复杂,改进后的水力流通时间计算方法更符合实际供水管网。经过对自适应粒子群k-medoids聚类算法的调整,模型求解过程稳定性良好,输出结果理想——可直接定位监测点至管网节点。针对该案例提出了一套监测点布置方案:监测点数量为40个(占总节点数的3. 43%),平均监测用时为26. 4 min,污染入侵事件的有效监测率达到71. 67%。     

给水系统调蓄构筑物多目标优化设计研究

针对调蓄构筑物的工作特性,综合考虑峰谷分时电价和二级泵站优化调度,以系统年费用、供水可靠性及水质、环境影响为目标,以泵站供水能力、调蓄构筑物蓄水量与水位等为约束条件,建立多目标优化模型,制定不同的调蓄构筑物方案,并采用动态规划方法求解.结合实例计算结果表明,采用该模型可以合理确定城市给水系统调蓄构筑物规模,优化管网运行...     

基于水力模型系统的城市供水管网优化分区

为了克服传统方法依靠人工经验对供水管网进行分区存在的局限性,解决存在的问题并进一步优化管网分区管理,在供水管网水力模型的基础上,采用基于多尺度分区算法和多目标优化算法的方法进行压力分区计算。根据计算结果对现有分区进行优化,达到了均衡管网压力、提高管网水质和供水安全以及分区科学管理等目的。     

基于节能低碳的管网优化研究

应用全生命周期法分析供水管网不同管材组合的各阶段能耗,为兼顾经济性和低碳降耗,建立供水管网的能耗函数与管网经济性函数耦合组成多目标优化函数.采用C++平台智能遗传算法对供水管网多目标优化函数进行求解.最后以某城市局部区域的管网为实例进行模型实际应用,计算结果能够在保证经济性的基础上兼顾管网全生命周期的能耗以及管网的供水安全,较好地与实际相吻合.