再生水管网多目标优化设计模型研究

摘要

随着再生水应用范围、规模的不断扩大，制约再生水发展的关键问题不断涌现。再生水管网的优化设计是其中一个重要方面。目前再生水管网的优化设计仅考虑费用因素与水力可靠度因素，忽略了水质可靠性和环境因素的影响，不仅造成能源浪费、用户末端的水质不能得到保障，而且环境效益低。因此，本文综合考虑费用因素、水质可靠度因素、温室气体排放因素建立再生水管网多目标优化设计模型。其主要研究内容如下：
　　首先，从供水管网模型方面介绍国内外再生水管网优化设计的发展趋势。国内外供水管网的优化设计模型具有从单目标优化模型到多目标优化模型、从树状管网模型到环状管网模型、从线性模型到非线性模型、从静态模型到动态模型的发展特点。其次，建立了再生水管网多目标优化设计模型。其中包括费用目标函数、节点相对水质熵目标函数、温室气体排放目标函数。并分别介绍了费用目标函数、节点相对水质熵目标函数、温室气体排放目标函数的意义。确定了水头损失、流速、管径等约束条件。再次，介绍了多目标优化设计模型的求解方法，包括常规算法与智能算法。常规算法包括枚举法、数学规划法等。智能算法包括模拟退火算法、粒子群算法、蚁群算法、混合蛙跳算法、多目标和声搜索算法等。并分别介绍各种算法的原理及应用情况，重点介绍了强度Pareto算法。最后，以华北某平原地区再生水管网为研究实例，应用强度Pareto算法求解多目标模型。并基于MATLAB与EPANET对再生水管网进行优化计算。最终得到Pareto解集，通过折中处理选出最优解。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 再生水管网优化设计模型的研究进展

1.3 研究内容及结构

第二章 再生水管网多目标优化设计模型

2.1 目标函数

2.2 约束条件

2.3 多目标优化设计模型

2.4 本章小结

第三章 再生水管网多目标优化设计模型的求解

3.1 多目标优化设计模型的求解方法

3.2 强度Pareto进化算法

3.3 求解再生水多目标优化设计模型的应用软件

3.4 本章小结

第四章 工程实例

4.1 工程概况

4.2 优化设计技术参数

4.3 优化计算过程及结果分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢