应用图论及广义简约梯度法进行压力管网优化设计

广义简约梯度法(GRG)是非线性规划算法中最有效的算法之一，本文把图论应用于广义简约梯度法优化的过程中，使输入简便，计算简化，应用GRG算法对武汉市的汉阳管网进行了模拟优化设计，并对管段的计算管径用线性规划法进行标准化，取得了满意的结果     

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。     

图论在农村自来水管网设计中的应用

图论具有设计巧妙、灵活多样、应用广泛的特点。结合农村自来水管网优化设计指标,应用图论优化自来水管网布置,并以运城市万荣农村自来水管网建设为例,应用图论的最短路径等方法分析了农村自来水管网优化设计方法,结果显示图论方法在农村自来水管网设计中具有很好的应用优势。     

给水管网水力计算及优化设计研究

本文依据水力学基本原理推导了有压管网水流的最小能量损失原理，并利用网络图论及其矩阵对给水管网进行表示，借助连支、树支管段概论，提出适用于给水管网水力计算和优化设计计算的数学模型。在管网水力计算时，管段初流量分配由计算机自动完成，不需编环号，手工预处理数据量少，当所计算管网的节点或管段数需要增减时，原始输入数据调整量小。在管网优化设计中，采用建立在动态技术经济分析理论基础上的管网等额年费用现值最小作为目标函数。约束条件中还考虑了现有管段管径约束，以使该计算模型也适应于扩建、改建管网设计计算。优化计…     

管网恒定流水力计算的新模型

本文应用图论原理建立了管网恒定流水力计算的新模型及利用管网图直接确定的方法.分析计算表明新模型具有所需计算信息量少,计算量小,程序通用性强的特点.     

喷灌工程树状管网水力计算的计算机实现

通过对喷灌工程树状管网水力计算分析，将CAD、Excel、数字图形、工程布置与计算机操作相结合，探索了管网水力计算的计算机实现方式，分析了喷灌工程的水力计算的数据流程。管网水力计算要素数据的自动采集后，只要根据界面提示输入或调用自动采集的参数，计算机就可自动完成管网水力计算并输出用户需要的计算结果。     

供水管网水力计算研究与实现

实现城市给水管网系统科学管理,首先必须对管网系统进行水力分析计算和模式的复核计算,以期获取准确的运行工况数据;在此基础上,进行管网改、扩建优化设计。将水力计算嵌入给水管网信息系统,可以使水力计算中的大部分输入数据直接从GIS数据库中提取,并借助GIS的数据更新手段保持管网计算模型的现势性,还可以利用GIS的表现能力显示输出计算,绘制各种专题图。     

基于隶属度的污水管网设计流量矩阵计算模型研究

运用图论的树形结构理论分析污水管网的拓扑结构,提出用隶属度表示街区或集中用水点与管段的对应关系,并给出隶属度矩阵的概念和求解方法。基于隶属度建立矩阵计算模型,用Matlab编程实现设计流量的自动求解。结合实例,验证了模型求解大型污水管网设计流量的可行性和快捷性。     

枚举法和动态规划法在污水管网布置优化中的应用

用VB语言编写污水管网布置优化计算程序,从污水有向网络图出发,以污水管网系统费用最低为优化目标,并结合图论理论知识,应用枚举法将污水管网的所有可能的布置形式全部列出,同时利用水力参数优化计算,进行动态规划剪枝,选出污水管网最优的布置形式及其相应的最优水力参数.     

城市供水管网爆管抢修关阀的计算机策略

本文针对供水管网爆管抢修中存在的关阀不准确问题，结合深圳市供水管网图形管理系统，提出应用图论原理，建立管网的拓扑关系，通过计算机制定爆管抢修的关阀策略。     

管径在给水管网故障率定量模型构建分析

根据南方某市供水管网属性数据和故障统计数据,对管网爆管和泄漏的影响因素进行权重分析,提出在生产实践中管径可作为管网故障的关键表征因素。在此基础上借助SPSS软件建立了基于管径单因素的管道故障率模型．该模型在管径400mm处分段构建,平均误差3．18％,拟合精度良好。该模型定量阐释管径因素在管网故障诊断中的作用。并提出可将故障率模型作为约束条件引入大型给水管网的优化设计过程。对管径在给水管网故障控制中的关键作用进行了有益的探索。     

树状给水管网的优化

本文根据树状给水和网的特点，分别建立了重力和泵站加压树状管网优化计算的一规划模型，应用上述模型，可进行单水源树状管网的优化计算。     

基于整数编码遗传算法的树状灌溉管网优化设计方法

针对树状管网布置中较多依赖设计人员经验的特点,提出了一种基于整数编码遗传算法的树状管网两级优化方法.第一级优化是根据树状管网单点供水的原则,建立了融合工程设计经验的树状管网优化布置整数编码遗传算法模型,克服了传统二进制编码方法易产生不可行解的问题,可快速寻找出一组符合工程实际情况的管网布置方案.第二级优化在确定管网布置方案组的基础上采用整数编码的遗传算法,以投资最小为目标,建立了管径优化模型与算法.编制了灌溉管网两级优化设计Matlab程序,进行了工程实例验证.与单亲遗传算法(SPGA)和管网布置经验设计方法进行了比较,表明本文提出的基于整数编码的管网优化设计方法可方便地将设计经验融合到优化计算过程中.能降低管网优化设汁的复杂性和求解难度,快速有效求解符合工程实际的管网优化方案.     

不同灌溉工作制度下的灌溉管网优化设计研究

采用基于人工神经网络的两级优化设计模型 ,对自压式灌溉管网进行优化设计 ,并分析了不同灌溉工作制度对管网投资的影响。研究表明 ,通过灌溉管网优化设计 ,可以得到不同灌溉工作制度下的管网投资最小的优化设计结果。与原始设计方案相比能够节约大量的投资 ,并可用于选择合理的灌溉工作制度。     

基于熵权的居住小区水质模糊综合评价模型及应用

应用基于熵权的模糊数学模型对居住小区管网系统水质进行评价,可以确定管网末端不同贮水设备水质的变化情况。该模型可反映多种因子复合作用下水质的综合状况,并与实际检测系统进行连接,利用计算机编程计算,可以时刻了解水质的状况,为综合改善小区管网水质提供科学的依据。经实例验证,采用基于熵权的模糊数学模型对小区管网水质进行评价,其结果合理,方法简便,具有一定的应用价值。     

Identification of Critical Pipes for Water Distribution Network Rehabilitation

The water distribution network needs to be rehabilitated when the network is unable to perform the desired function. In this study, a methodology is developed to identify the critical pipes in the water distribution network for its rehabilitation by using four network reliability metrics: supply shortage, pressure decline, energy loss per unit length, and the hydraulic uniformity index. These metrics consider different aspects of reliability of the water distribution network using pressure-dependent analysis to calculate the overall criticality of the pipes. In contrast to the conventional reliability index, the present study uses both the normal and abnormal conditions at nodes (fire demand) and pipe (pipe failure) and thus, provides more balance reliability metrics for the network. The literature shows that the node and pipe level metrics have been used separately, whereas in this study both the node and pipe level metrics are combined to develop the present methodology. The methodology is applied to four different water distribution networks, including one typical realistic water distribution network, the data for which is adopted from literature. The results show that the methodology can identify the critical pipes successfully to prioritize the water distribution network rehabilitation and found to be simple in implementation for practicing professionals. The results further show that the critical pipes are found to be located from the source on the paths that do not have a loop or around the nodes of higher demand. The study might also be useful for the extension plan of a water distribution network along with strengthening the deficient nodes/ pipes of the network.

     

Effects of Pipe Roughness Uncertainty on Water Distribution Network Performance During its Operational Period

The design of new water distribution networks (WDNs) is an important social problem. Failures during an operational period provoke deficits in consumption nodes thus decreasing the performance of the network. WDN performance can be defined as the ability to sufficiently secure demand and desirable pressure in nodes based on changes in design parameters. This paper focuses on the evaluation of network performance during an operational period, taking into account pipe roughness uncertainty. A network analysis is performed by generating probabilistic series of pipe roughness using Monte Carlo simulation (MCS) in the operational period of the Two-loop WDN. Results show that an increase in pipe roughness uncertainty causes a decrease in network performance in the operational period. Furthermore, the network has a desirable efficiency only in the first 10 years. Thus, the proposed design methodology that considers the uncertainty of design variables is an effective procedure to evaluate network performance.     

基于列队竞争算法的变权值树状管网优化布置

根据树状输配水管网的特点,提出一种简化的灌溉输配水管网优化布置模型及求解方法。该模型的目标函数仅有各个管段的长度和流量,既考虑了流量的变化,实现变权值的管网优化布置,又摒除了管材的价格、规格型号等因素的影响,使得优化计算更简便。用列队竞争算法对该模型进行求解,首先用图论的有关理论建立管网系统的连接矩阵、流量向量等,并根据邻接矩阵表示的树图的特点设计了相应的适应度函数、编码方法和变异算子。通过算例表明该算法能够获得费用最小的布置方案,与单亲遗传算法和模拟退火遗传算法相比,该方法模型简单,控制参数少,收敛速度快,有较高的搜索效率和稳定性。     

树状给水管网布置形式优化设计

以管网年费用折算值作为管段的权值建立目标函数,以基于破圈法及Mayeda-Seshu算法的列队竞争算法作为求解方法,用于进行树状给水管网系统的优化,并将该方法用于实例研究。结果表明:该算法既可以完全避免以往各种优化算法在进化过程中产生不可行解的弊端,又继承了普通列队竞争算法寻优速度快的优点,使得算法的计算效率显著提高,计算结果的准确性也得以保证。该优化算法的提出对树状给水管网布置形式优化设计具有重要意义。     

灌区自压微灌独立管网系统优化设计研究

微灌管网系统由田间管网系统和骨干管网系统两部分组成,田间管网入口所需压力只与灌水器设计工作水头及田间管网允许水头差有关,因此两部分的优化问题是相互独立的。目前田间管网优化设计主要是在限定面积且布置已定的情况下进行支毛管管径组合优化。本研究在不限定管网系统面积的情况下建立了单向毛管田间管网、双向毛管田间管网及自压微灌骨干管网的优化设计数学模型,可同时完成相应管网的优化布置和优化设计且能得到最佳控制面积。利用解的不可行度对随机产生的初始种群进行选择以改善种群质量,利用罚函数法处理约束条件,应用遗传算法进行优化计算。结果表明:双向毛管田间管网在控制面积及单位面积投资两方面均优于单向毛管田间管网,推荐以双向毛管田间管网优化结果为基础进行骨干管网的优化,算法收敛性能稳定,具有较高的计算精度,此优化设计研究成果对自压微灌系统设计及区域管网优化设计具有一定的实际意义。