基于多目标约束的东北典型城市配水管网改扩建优化设计

摘要

近四十年的改革开放以来，伴随着国家综合实力的提高，在城市化进程步伐不断加大的背景下，城市需水量的急剧增长与落后的城市供水能力之间的矛盾日益突出，城市供水能力逐渐成为制约城市发展和社会进步的一个巨大的绊脚石。经过对多个城市的调研、实地踏勘以及理论分析，城市供水能力不满足城市需求的主要原因为以下几点：1、城市配水管网布局不合理，导致管网压力失衡；2、配水管线铺设年代久远、锈蚀严重，跑冒滴漏现象极其严重；3、泵站，阀门井等配水设施陈旧；4、配水管网现状资料不完整等等。
　　城市配水管网系统是一个体量庞大、控制因子复杂、众多、管段节点等组成结构繁冗，具有即时性、且为多因子控制运行的不间断的不可感知却现实存在系统。人们对于不可感知却现实存在的问题，多用建立模型解决。如果不经过系统的计算，就会在实际运行中会出现很多问题，一个小问题连带出来一系列问题，这样就带来很多不必要的麻烦。如果要研究城市管网就需要建立的一个管网模型来模拟整个管网的运行，在模型中解决可能出现的问题，经调试后再实施，这样做无论从经济上还是技术上都节约了大量的资源。
　　本文从东北地区单水源供水的H市以及多水源供水的J市配水管网系统改扩建规划设计实际工程出发，从简单的单水源供水H市着手，通过对城市配水管网系统固有特性的探讨和研究，详细地介绍了给水管网建模理论知识以及其在实际工程的应用。通过对H市现状管网的建模，成功的利用模型将H市现状管网进行模拟运行，模拟出的结果与实际相符，从而验证了模型的准确性以及可行性。最后结合城市总体规划，对管网进行了改扩建设计，在利用模型进行了技术以及经济最优化的设计，将老城区管网的36条管段进行了改造，配水管网最高水压由59m降至49m，最高流速由3.0m/s降至1.5m/s，最大的水头损失由24m/km降至3.0m/km。在更加复杂的多水源供水的J市配水管网，同样得到成功地模拟了现状，以及利用模型给出了J市的最经济合理的管网优化设计方案，将老城区管网的48条管段进行了改造，配水管网最高水压由54m降至45m，最高流速由2.5m/s降至1.2m/s，最大的水头损失由27m/km降至2.5m/km。

目录

第1章 绪 论

1.1配水管网改扩建规划背景

1.2配水管网改扩建规划方法及技术发展展望

1.3城市配水管网改扩建原则

1.4 主要研究内容

第2章 配水管网系统数字化及经济模型构建及求解

2.1 城市配水管网系统模型概述

2.2 配水管网建模控制因子数据分析

2.3 配水管网工况模拟仿真计算

2.4 配水管网经济模型

2.5 配水管网经济模型造价参数的确定

2.6 模型求解寻优算法简介

2.7 粒子群算法

第3章 单水源城市配水管网建模及优化

3.1 城市概况

3.2 供水现状介绍及特点

3.3 城市配水工程改扩建方案

3.4 本章小结

第4章 多水源城市配水管网建模及优化

4.1 城市概况

4.2 供水现状介绍及特点

4.3 城市配水工程改扩建方案

4.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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