基于模式识别的供水管网污染源追踪分析方法

针对供水管网单点源污染问题,建立了一种污染源定位分析方法,通过识别监测数据与模拟数据两系列之间的变化模式,求得污染物投加点、投加时间、投加浓度三者的信息．同时,针对可能存在的误差问题,提出了确定误差限的方法,进而保证最终求解结果包含真实污染源点．以某地区供水管网系统进行实例验证,结果表明,对于管网单点源连续注入式的污染事件,本方法可以较为快速而准确地定位出污染情况．对于实际供水管网污染的污染追踪,该方法具有一定的理论指导意义和应用价值．     

基于用户水质投诉信息的供水管网污染源追踪定位

突发性水污染事故事发突然,污染物扩散迅速,对供水管网水质安全危害巨大.在缺乏足够水质监测设备的城市,用户对管网的水质投诉信息可及时反映管网水质情况.根据用户水质投诉的位置信息,利用改进的污染矩阵法查找管网候选污染源节点,再通过概率理论分析各候选污染源节点中是污染源的可能性,最后采用波达法则和数据标准化法两种方法评价最具可能性污染源.该方法的可行性和有效性通过某市管网实例进行了验证.     

基于用户水质投诉信息的供水管网污染源的追踪定位

用户对水质异常情况的投诉是反映供水管网整体水质状况的重要信息,但由于投诉信息具有滞后性、非量化等特征,目前尚未有基于这些信息的管网污染源识别方法.基于模式识别理论,提出了一种根据用户投诉信息追踪定位污染源的方法.该方法首先根据投诉节点的位置信息确定污染源候选节点集合,通过水质模拟确定候选节点发生污染后的用户水质投诉顺序,并以此为基础构建模式识别神经网络.考虑到用户投诉信息的特点,采用有噪声的样本对神经网络进行训练,并对不同类型噪声的样本进行测试.结果表明,训练后的神经网络可以有效地识别用户投诉信息模式,进而确定污染物注入位置.     

数学模型在城市供水管网中的应用

针对数学模型在供水管网水力、水质建模中应用的研究现状,介绍了水力、水质模型的分类、建模原理、模型校核方法,建立的数学模型可以预测管网的用水量、指导管网改扩建、优化监测点布置、漏失定位、污染源追踪和供水管网的日常维护管理,为城市管网规划和建设提供了工具。     

供水管网水质模糊评价的探讨

供水管网水质评价是供水企业了解管网运行状况和用户水质情况的重要途径.针对管网水质评价结果难以量化的问题,提出采用模糊数学评价法对管网水质进行评价.首先建立水质指标因素集和评价集,然后采用专家打分法确定权重集,根据最大隶属度原则确定评价结果,最后以我国南方某市2008年供水管网浊度测试指标为例,进行水质评价计算,结果可靠合理,客观反映了管网水质状况,从而为供水管网运行管理提供了理论依据.     

基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置

针对城市供水系统中突发的污染事件,提出了供水管网水质监测点布置方法.利用混合整数规划模型表达了多目标水质监测点布置,通过模拟管网发生的水质污染事件,计算管网发生污染事件时对用户带来的影响值,利用改进的贪心随机自适应性搜索算法对模型求解,并结合ZJ市管网,验证了该算法对模型的求解效率,提出了该市基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置方案.     

基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置

针对城市供水系统中突发的污染事件,提出了供水管网水质监测点布置方法.利用混合整数规划模型表达了多目标水质监测点布置,通过模拟管网发生的水质污染事件,计算管网发生污染事件时对用户带来的影响值,利用改进的贪心随机自适应性搜索算法对模型求解,并结合ZJ市管网,验证了该算法对模型的求解效率,提出了该市基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置方案.     

污水管网中雨水混接来源的高效诊断方法

污水管网中雨水混接不仅会导致雨天污水厂运行受到影响,而且产生管网污水冒溢.针对在大范围污水管网中同步安装管道流量计识别雨水混接点位难以操作的问题,提出了基于管网节点水质特征因子监测的低成本雨水混接来源诊断技术方法.具体以总氮和电导率分别作为指示生活污水和雨水的特征指标,并结合污染源地理信息系统、管网节点化学质量平衡和入流水质特征因子浓度数据库,有效解析污水管网中各管段的旱天入流水量和雨天雨水混接量.对安徽省巢湖市城区污水管网雨水混接来源的解析证明了该方法的可靠性,提出了雨水入流来源解析的基本原则.     

面向服务的供水管网模型应用模式及其实证研究

该文提出面向服务的供水管网模型应用模式,通过建立独立的供水管网模型系统,把模型构建与模型应用区分开。在该模式中,集中维护的模型与分布的模型应用通过模拟服务接口连接。进而基于提出的模式,构建供水管网模型系统框架,包括管网模型管理模块和管网模型模拟服务模块,提供了管网模型参数管理、管网模型参数识别、管网模拟服务监控以及系统参数设置等功能,可以解决供水管网管理系统中管网模型管理维护困难的问题。最后以东莞市典型供水管网为案例对象,选择EPANET作为水力与水质模拟的模型软件,采用微软ASP.NETXMLWeb服务和IIS服务器技术构建了模型模拟服务接口系统,构建了供水管网模型系统,并进行了模型应用研究,取得了预期效果。     

基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法研究

随着城市快速的发展,城市供水管网的规模也在不断的扩大,其拓扑结构也越来越复杂,增加了供水安全的难度。其中供水水质安全最为迫切,因此需要在供水管网中设置一定数量的水质监测点对供水水质进行监测。在前人研究的基础上,针对供水管网水质监测点优化布置的问题,在单一的节点水龄法的基础上综合考虑其他影响因素对管网水质的影响,利用北方某市供水管网水力模型进行水质监测点的优化布置方案设计,通过水力模拟软件,优化节点水龄法,设计出了基于多因子优化法的水质监测点优化布置程序。并对北方某市供水管网进行计算,结果表明,基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法计算出的水质监测点位置与实际位置有43.75%的重合度,不仅覆盖了在常规管网运行中水厂及加压泵站等重点水质监测位置,也在供水分界线、管网中以及管网末梢增加了部分监测点,同时对污染事故的预警时间也比优化前短,效果明显。因此,在人工经验的基础上,以多因子法为补充加强,理论与实际相结合,使布置方法更有科学依据,考虑因素更加全面,布点更加合理。利用该方法分析供水管网工况,可为水质监测点优化布置工作提供较好的实施方案。     

基于综合水龄指数评价的供水管网优化调度

研究了通过计算节点平均水龄分析该地区供水管网的水质状况的方法,在此基础上,提出供水管网综合水龄指数评价指标,并基于该指数构建管网水力优化调度模型,采用遗传算法实现优化问题的求解,并以江苏某镇城乡统筹供水管网为实例进行了应用.结果表明,水力优化调度能够改善管网的综合水龄情况,尤其是对于流量较大的节点有明显的效果,但是对于管网末端水量相对较小节点,则需要结合水力调度以及管段冲洗等方式来改善管网水龄情况.     

基于Bayesian-MCMC方法的水体污染识别反问题

针对具有不适定性的环境水力学反问题,基于贝叶斯推理和二维水质模型建立水体污染识别反演模型,运用马尔科夫链蒙特卡罗法抽样获得污染源源强、污染源位置和污染泄漏时间等模型参数的后验概率分布和统计结果.实例研究结果表明,基于马尔科夫链蒙特卡罗抽样算法的贝叶斯推理可以较好地用来实现水体污染识别,具有识别精度高,误差小的特点,其可靠性和稳定性高于混合遗传模式搜索优化算法.     

基于进化算法和水质模型的河口污染物溯源方法

近年来河口地区水体污染突发事件日益增多，快速识别污染源发生的位置、时间和总量，对于防控措施的制定具有重要的研究价值。为此本文基于河口地区潮流动力特征，通过变量解耦、优化遗传算法和水质扩散模型，提出了一套适用于河口地区的溯源方法。通过引入基于拉格朗日方法的大尺度粗筛，明确溯源范围，再基于考虑权重系数的遗传算法和适应度指标法，进一步优化污染源位置和发生时间，最后基于解耦模型实现泄露总量的判定，确保了计算效率和和预测精度。模型进一步应用于福建省泉州湾河口地区的污染源识别，研究结果表明，模型在单观测点信息源的情况下，仍具有良好的鲁棒性和溯源准确性，若观测点增加，通过交叉验证可消除观测误差的影响，给出更为准确的溯源结果，证实该方法不受限于实测数据源的多少，具有较好的推广和应用性。该方法可以辅助河口及海岸地区水污染的快速溯源和调查取证，协助相关部门采取必要措施减轻水污染造成的的不利影响。     

基于混沌蚁群算法的连铸二冷参数多准则优化

针对连铸二冷配水参数设置这一多准则优化问题,提出了基于混沌蚁群算法和二维凝固传热数学模型的二冷参数优化方法.采用控制容积法建立的凝固传热模型主要用于连铸过程仿真,研究铸流表面温度分布和参数搜索空间特性.混沌蚁群算法用于解决二冷参数优化问题,具有蚂蚁觅食过程的混沌和自组织特性,克服了一般蚁群算法收敛速度比较慢、容易出现停滞以及全局搜索能力较低的缺点,对解决多准则优化具有较好的收敛性和鲁棒性.应用此方法进行实际铸机二冷参数优化,结果表明可以明显改进铸坯内部质量.     

矿井防尘供水管网水力水质模拟实现方法与应用

水力水质模型构建及模拟是研究供水管网性能的重要手段. 为了实现在MATLAB环境中调用EPANET水力水质计算引擎,研究矿井防尘供水管网水力水质特征,实现并对比分析了两种有效的EPANET-MATLAB对接方法,并基于其中面向对象的数据结构调用方式混合编程,构建了矿山井下防尘供水管网水力水质模型;结合防尘管网日用水需求,对水力工况和水龄分布分别进行了24h和48h动态模拟. 研究表明:使用EPANET-MATLAB Toolkit的混合编程更加灵活、高效,是进行水力水质模拟与分析的有效途径;防尘供水管网用水具有周期性,呈现明显的高峰和低峰时段;用水节点的水压变化范围约为1.5~5.5MPa,其变化规律与用水量变化呈负相关;水龄变化也具有日周期性的特点,不同用水节点的水龄呈现不同的波动特征;用水节点距离水源越远,其水龄相对较大,所有用水节点的水龄都在15h以内.     

SCE-UA算法在水环境系统优化问题中的应用

把SCE-UA算法应用到水环境系统优化问题的求解当中,成功求解了3个典型的优化问题:二维稳态水质模型横向扩散系数及流速推求、排放口最优化处理、水工建筑物调度参数识别.结果表明:该算法不但能求解一元函数约束的优化问题,通过构造罚函数,该算法还能够成功求解有多元函数约束的优化问题.该算法不依赖导数和优化问题的具体形式,并且参数极少,求解精度高,通用性较强,可高效识别水工建筑物的调度参数,在环境系统优化中有很高的推广价值.     

低渗透多孔介质中地下水污染研究

为了准确地研究低渗介质中地下水污染问题,在充分考虑地下水在低渗介质中渗流时存在启动压力梯度和动边界的基础上,建立低渗介质中地下水污染和地下水渗流的耦合数学模型。采用有限差分法对耦合模型进行数值求解,并分析了启动压力梯度对地下水污染浓度的影响。结果表明启动压力梯度对地下水污染浓度的分布有着重要的影响。     

结合Armijo步长搜索的新三项共轭梯度算法及其收敛特征

对求解无约束优化问题提出了一类新的三项共轭梯度求解算法,在去掉迭代点列{xk}有界和Armijo步长搜索下,讨论了算法的全局收敛性,同时给出结合FR、PR、HS共轭梯度参数的三项共轭梯度算法,数值算例表明新算法比Armijo步长搜索下的FR、PR、HS共轭梯度算法有效。     

油藏开发生产优化近似扰动梯度升级算法

油藏开发生产优化属于高维系统最优控制问题,求解其真实梯度异常困难。给出一种近似扰动梯度的一般式,证明此近似梯度恒为上山方向,且两种常用的无梯度算法SPSA与En Opt产生的近似梯度分别是该梯度的两种特殊形式;通过引入并优化三角阵进行近似扰动梯度升级,实现其对真实梯度的最优逼近。数值试验结果表明:该升级算法相比标准的SPSA算法优化效率提高了近1倍;在历史拟合基础上使用该算法进行了某实际油藏生产优化,所得注采控制方案降水增油预测效果显著、水驱波及效率明显改善,验证了该算法现场应用的可行性。     

热传导方程稳恒源项识别的模拟退火算法

给出了利用模拟退火算法求解热传导方程稳恒源项识别的一种新方法.该方法把源项识别反问题转化为优化问题,用模拟退火算法求解.通过数值模拟对本算法的可行性和有效性进行了验证,结果表明,此法是可行的、有效的,并且具有较高的精度.