村镇饮用水配水管网的优化设计及经济运行方法的研究

摘要

饮用水配水管网是村镇基础设施的重要组成部分，承担着为村镇广大用户提供安全可靠的用水的重要任务。本文根据村镇供水的特点，借鉴城市配水管网的研究方法，对村镇饮用水配水管网的优化设计、水力监测点的优化布局、泵站的优化调度和管网的漏损控制进行研究。
　　论文首先对村镇饮用水配水管网的优化设计进行详细的研究，采用“设计秒流量法”计算枝状管网的各管段流量，建立以管网建设费用和运行管理费用之和最小为目标函数、以管径为变量的优化模型，对管网中各管段的管径进行优化，并将这种优化设计的方法应用到实例中。
　　其次，本文以水力分析为基础，并根据优化调度和漏损监测的不同目的，采用聚类分析法对测压点的优化布置进行研究，采用有效监测矩阵法对测流点进行优化布置。
　　再次，论文根据泵的轴功率和流量的关系，建立以轴功率之和最小为目标函数，以泵的启停和变速泵的调速率为决策变量的优化调度模型，并实现了“免疫遗传算法”和“外点法”相结合的混合算法对该模型的求解。
　　论文最后对配水管网的漏损控制进行了研究，管网中发生漏损时，各个监测点的水压会发生相应的变化，本文采用BP神经网络技术建立漏损定位模型，根据监测点的水压变化率确定漏损点的位置，并通过实例验证了该模型的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源与背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究工作

1．4 创新点

第2章 村镇饮用水配水管网的优化设计

2．1 配水管网的技术经济计算概述

2．1．1 目标函数的确定

2．1．2 约束条件的确定

2．1．3 目标函数的求解

2．2 村镇饮用水配水管网的优化设计

2．2．1 设计流量的确定

2．2．2 村镇配水管网的优化设计

2．3 计算实例

2．3．1 枝状管网管段设计流量的确定

2．3．2 控制点的确定

2．3．3 出厂总干管设计流量的确定

2．3．4 环状管网的水力计算

2．3．5 枝状管网的优化设计

2．4 本章小结

第3章 水力监测点的优化布局

3．1 水力监测系统的功能与结构分析

3．1．1 水力监测系统的功能

3．1．2 水力监测系统的结构分析

3．2 水力监测点位置的影响因素

3．3 测压点的优化布局

3．3．1 测压点优化布局的方法

3．3．2 计算实例

3．4 测流点的优化布局

3．4．1 测流点优化布局的方法

3．4．2 计算实例

3．5 本章小结

第4章 泵站经济运行

4．1 概述

4．2 泵站优化调度的方法

4．3 泵的节能原理

4．4 优化调度模型的分类

4．5 调度决策方法

4．6 调度模型的建立

4．6．1 水泵特性曲线拟合

4．6．2 目标函数的确定

4．6．3 约束条件

4．7 模型的求解

4．7．1 免疫遗传算法

4．7．2 罚函数法

4．8 计算实例

4．9 本章小结

第5章 配水管网的漏损控制

5．1 漏损现状

5．2 漏损原因分析

5．3 漏损类型

5．4 漏损控制的措施

5．5 压力管理

5．6 漏损定位的研究

5．6．1 漏损定位模型的研究

5．6．2 计算实例

5．7 本章小结

结论与建议

参考文献

致谢

附录A 基于漏损监测的目的布置测压点时产生的矩阵

附录B 基于管网优化调度的目的布置测压点时产生的矩阵

附录C 布置测流点时产生的矩阵