山地城市供水系统高位水池设置优化研究

摘要

山地城市供水管网系统具有地形高差大、管网延伸较远、用水时变化系数较大等特点，因此山地城市管网系统中常根据地形条件设置高位水池。高位水池可以调节一日内的用水量变化，保证泵站向管网均匀供水，降低干管的高峰流量，减少用户的水压波动，减小输水管和干管的直径。与无调节构筑物的供水管网系统相比，利用电费的峰谷差值可减小水厂二泵站所需的电费，从而可降低山地城市供水管网系统的建造及运行费用。
　　调节构筑物的首要作用是用来贮水和调节管网系统中的流量和水压，在城市居民用水低谷时段蓄水，同样的在城市用水高峰时段作为水源放水，缓解高峰期时水厂的生产压力负荷，进而来保证城市居民用户获得恒定的水压和充足的水量。本文针对山地城市供水管网系统的特点和运行方式，从多个方面进行了探索和研究主要工作和结论如下：
　　①论文对山地城市树状供水管网进行了详细的研究，以供水管网系统年费用折算值最小为目标函数分别建立网前高位水池树状管网优化模型、网中高位水池树状管网优化模型、对置高位水池树状管网优化模型；采用人工蜂群算法对模型进行求解计算，并分别以相对应的工程算例对模型的可行性和适用性进行验证。
　　②针对城市供水环网系统中高位水池的设置问题研究，论文对原有的优化模型基础式进行了改进，在原有基础式中加入高位水池的年折算成本，同时考虑峰谷电价对优化模型的相关影响，最后得出山地城市环网系统高位水池设置优化模型，为山地城市供水系统高位水池的设置提供了参考。
　　③由于山地城市环网系统高位水池设置优化模型属于大型的混合离散变量求解问题，直接进行计算难度较大，难以得到最优解。因此本文将该优化问题分解成两个子问题进行计算，即供水管网系统经济优化问题和管网系统参数优化问题，其中供水管网系统经济优化采用人工蜂群算法进行模型求解。
　　④论文最后以四川省某县老城区供水管网改造为例验证山地城市环网系统高位水池设置优化模型的适用性，得出四川省某县老城区供水管网改扩建优化研究中设置高位水池比不设置高位水池年节约电费127880.3元。供水系统设置高位水池不仅产生了较大的经济效益，同时利用高位水池与水厂二泵站联合供水也可提高整个系统的供水可靠性。

目录

1 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

2 山地城市供水管网系统的特点和运行方式

2.1 山地城市供水管网系统的分类

2.2 山地城市供水管网的特点

2.3 山地城市供水管网的运行方式

2.4 调节构筑物在管网运行中的作用

2.5 山地城市供水存在的问题

3 树状供水管网系统高位水池设置优化研究

3.1 网前高位水池树状管网系统优化研究

3.2 网中高位水池树状管网系统优化研究

3.3 对置高位水池树状管网系统优化研究

3.4 本章小结

4 山地城市环状管网系统高位水池设置优化模型

4.1 设置高位水池山地城市环状管网系统模型

4.2 模型的约束条件

4.3 优化模型参数的确定

4.4 模型的求解方法

4.5 本章小结

5 工程实例

5.1 工程概况

5.2 优化模型及求解

5.3优化结果及分析

5.4 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文