城市供水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)混合模型研究.pdf

1、節(jié)點(diǎn)混合模型對給水管網(wǎng)水質(zhì)模擬結(jié)果有著重要的影響，針對現(xiàn)在普遍采用的節(jié)點(diǎn)完全混合假定的缺陷，本文選取管網(wǎng)中典型的多進(jìn)多出節(jié)點(diǎn)類型進(jìn)行系統(tǒng)的研究：
　　 1.基于管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水力、水質(zhì)的基礎(chǔ)方程，定義了節(jié)點(diǎn)混合程度描述指標(biāo)d*和D*，改進(jìn)了現(xiàn)有衡量節(jié)點(diǎn)混合程度指標(biāo)的不足。典型工況的驗(yàn)證結(jié)果表明，新定義的指標(biāo)相對較合理，能夠較好地反映各工況下節(jié)點(diǎn)混合程度的大小。
　　 2.采用正交試驗(yàn)方法和FLUENT模擬軟件分析各因素對節(jié)點(diǎn)混

2、合程度的影響，取得較好的效果：正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)從大量的試驗(yàn)點(diǎn)中挑選適量的具有代表性的試驗(yàn)點(diǎn)，大大提高了試驗(yàn)的效率；FLUENT模擬軟件具有良好的收斂速度和求解精度，適合對節(jié)點(diǎn)混合的定性模擬。研究得到結(jié)果：入流雷諾數(shù)比(Res/Rew)、出口雷諾數(shù)比(ReE/ReN)和管徑比(Ds/Dw)3個(gè)因素對節(jié)點(diǎn)混合影響的顯著性較高。
　　 3.通過采用高位水箱和水位控制閥改進(jìn)節(jié)點(diǎn)入口加壓方式，進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)混合實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)入口壓力測試數(shù)據(jù)表明：

3、各工況的壓力波動(dòng)較小，且波動(dòng)大小比較穩(wěn)定；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)誤差分析結(jié)果表明：本實(shí)驗(yàn)對各過程參數(shù)控制較好，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較??；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析表明：本實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果與其他學(xué)者得到的模擬結(jié)果十分吻合，規(guī)律性一致。
　　 4.基于改進(jìn)PSO算法進(jìn)行節(jié)點(diǎn)混合模型建立研究。通過在粒子飛行過程中加入搜索因子的方法對基本PSO算法進(jìn)行改進(jìn)，測試函數(shù)性能檢測結(jié)果表明，改進(jìn)PSO算法具有較高的搜索精度和全局搜索能力；基于最小二乘法原理，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4、和模型模擬數(shù)據(jù)之間的誤差的平方和最小為目標(biāo)函數(shù)，并采用以上改進(jìn)PSO算法對節(jié)點(diǎn)混合模型進(jìn)行回歸擬合，取得了較好效果；通過對水質(zhì)模擬過程中流體單元體混合反應(yīng)和節(jié)點(diǎn)新單元體生成的兩項(xiàng)變化改進(jìn)，將節(jié)點(diǎn)混合模型應(yīng)用于EPANET軟件中，提高本方法的實(shí)用性。
　　 5.以監(jiān)測到供水系統(tǒng)中突發(fā)性污染為目標(biāo)，本文提出了一種城市供水系統(tǒng)監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化布置的方法。在定義最短水流時(shí)間矩陣和污染覆蓋矩陣的基礎(chǔ)上，本法針對復(fù)雜管網(wǎng)求解最短水流時(shí)間矩陣?yán)щy的

5、問題，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解最短水流時(shí)間矩陣，并由此得到給定監(jiān)測等級(jí)下的污染覆蓋矩陣。以監(jiān)測覆蓋范圍最大為目標(biāo)函數(shù)，并引入重復(fù)覆蓋度的概念，運(yùn)用遺傳算法優(yōu)化布置監(jiān)測點(diǎn)。結(jié)果表明：用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解復(fù)雜管網(wǎng)的最短水流時(shí)間矩陣易于編程實(shí)現(xiàn)，并有較高的時(shí)間效率；遺傳算法能夠快速地搜索到最優(yōu)監(jiān)測點(diǎn)的布置方案，達(dá)到在給定監(jiān)測等級(jí)下最大限度地監(jiān)測整個(gè)管網(wǎng)突發(fā)性污染的目的。
　　 6.在仿真管網(wǎng)水力模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用EPANET改進(jìn)程序?qū)ζ溥M(jìn)行水質(zhì)模擬