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。     

基于信息最大化准则的供水管网压力监测点布置

系统监测的目的是为了诊断或预报系统状态. 为保证监测点提供的是系统的有效监测信息,而不是冗余信息, 从而提高诊断预报的准确性, 监测点不仅应具有灵敏性, 且监测点间的信息相关性越小越好. 为了实现监测信息最大化, 在供水管网灵敏度分析的基础上, 分别采用有效独立法、Fisher信息矩阵最大化准则, 以及节点相关系数3种方法确定管网监测点. 最后, 通过对某一供水管网的压力监测点布置, 将采用3种方法和传统聚类分析方法得到的方案进行了对比分析. 分析表明: 基于节点相关系数的监测点布置方法能同时得到监测点和监测域, 且算法简单、稳定, 优于其他方法.     

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.     

多目标大规模供水管网监测点的优化选址

针对供水管网水力模型中监测点布置的优化计算不易得到确定结果、运行数据不能完全代表管网状况的问题,提出反映管网节点水量和节点压力变化的节点覆盖水量和节点相关水压的多目标遗传算法,综合灵敏度分析、爆管分析,结合测压点布设原则、管网拓扑结构、水力计算结果最终确定测压点优化选址的方法。该方法用于城镇大规模实际管网中,采用管网节点中的0.3%个节点为水压监测点即可覆盖约45%的管网节点与43%的管网水量,通过与现有布设原则比较,发现其结果与布设原则匹配度较高。该方法提高了管网模型测压点的精度和准度,也代表了管网中水压变化和水量影响,可有效消除人为因素影响和提高监控管网漏水、爆管、能耗的效果。     

测压在给水管道运行管理中运用

在城市给水系统中,合理确定监测点数量,科学地选择监测点位置是保证状态估计精度、降低投资和运行费用的关键。本文阐述了供水管网的压力测试方法和安装与压力信号有关的供水自动调控和遥测方法,对采集实时运行参数、实测管网压力、及时了解和排除故障、实现管网的优化运行和节约运行费用等方面都具有实在意义。     

基于特征聚类的给水管网压力监测点优化布置

为了及时发现城市给水管网中的漏损、爆管等问题,需要在管网中布置压力监测点.现阶段通常依据各节点压力值的相似程度实现压力监测点的布置.针对上述方法未考虑管网节点空间属性的问题,作者提出一种给水管网压力监测点的优化布置方法.该方法通过选取节点的坐标、影响度和压力的标准差3个特征属性构建节点特征矩阵,再利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法对节点特征矩阵进行聚类分析,依据聚类结果最终确定压力监测点的位置和数量.仿真实验结果表明:该方法有效地保证聚类后归属同一类的节点在管网中是连通的,选取的压力监测点空间分布均匀,为实际管网中压力监测点的布置奠定了良好基础.     

基于Android供水管网移动端巡检系统设计

目的解决传统的经验式供水管网巡检模式导致的巡检效率低、监控手段落后、抢险维修应急反应不及时和管网系统信息利用率不高等问题.方法分析供水管网现状,结合企业科技化需求,提出一种结合Arc GIS管网地理空间系统和SCADA管网监测点的监控系统,以Android移动终端为平台,利用终端GPS定位系统和4G网络通讯交互的现代化技术,以SOA设计理念和Ajax技术设计系统架构,利用UML序列法对供水管网巡检系统应具有的主要功能进行设计.结果构建集供水管网信息采集、巡检系统导航定位、管网事故抢险维修和系统信息管理为一体的供水管网移动端巡检系统.结论实现了供水管网巡检的高效智能运行,提高了企业信息化水平.     

基于污染源反追踪的水质监测点优化选址方法

采用非支配排序遗传算法,以水质监测点探测到的不同污染事件的时段区间重叠度最小化和污染事件探测概率最大化为优化目标,结合案例管网计算监测点优化选址方案.算例结果与以污染事件探测及时度最大化和探测概率最大化为目标的优化选址方案相比表明,水质监测点的污染事件探测能力和污染源位置识别能力较高.     

给水管网中水质监测技术的发展现状与展望

从给水管网水质监测技术的分类,给水管网水质监测中重要的物理、化学、生物监测指标及其意义,监测点数量和位置的优化选取,监测系统数据的处理和传输,水质监测模型五个方面介绍了给水管网中水质监测技术的发展情况,并提出了建立给水管网水质监测系统的原则和该技术的发展趋势。     

单井三维三相黑油模型的建立及自动历史拟合的实现

建立了一个柱坐标系下的三维三相单井黑油模型.通过隐式压力隐式饱和度(IMPlMS)方法对模型进行求解.获得了稳定的压力和饱和度计算结果.在此基础上.建立一个带约束条件的非线性目标函数.运用最优化方法使目标函数达到最小.实现自动历史拟合.从而反求得各地层参数值.另外还对大港油田三口测试井的测试资料进行了自动历史拟合.求得了各自的地层参数值.同时将本文求得的地层参数值与美国SSI软件解释结果及电测解释结果进行了对比.证实了本模型求解结果的可靠性.     

校园地下管网测绘与数据管理

为有效利用和维护校园地下管网设施,按照实际用途、材料、埋深及坡度变化几个方面对校园管网进行了分类,利用原有图件和管理资料,采用物探手段和开挖调查法选取碎部点,获得了校园管网属性数据,通过MAPGIS组件将已有测绘成果纳入数据库,建立校园管网综合管理系统.该研究能够实现测绘与管理的双重目的,便于测绘成果资源共享.     

EPANETH在有水塔管网平差中的应用

从管网平差的定义和在供水管网系统设计中的重要性出发,指出了采用哈代．克罗斯法的弊端和EPANETH在管网平差中的算法及适用范围．选取了1个有清水池和水塔的给水管网的例子,在软件上直接建立管网模型,从管段、节点信息输入及处理方面入手,阐述了如何应用EPANETH来计算有水塔管网情况．结果用管段流量．节点压力图、管段流速一节点需水量图、节点总水头．管段流量图等表现,并详细说明了管段直径设计原则和做法;详细校核了水塔转输工况和自由水压情况,通过分析得出根据最高时确定的管径,不能满足转输时进入水塔流量的结论;最后通过反复调整个别管段管径,达到了要求,各节点的自由水压均满足要求;指出了软件使用时的一些注意事项．     

节点递归算法优化雨水管网

提出节点递归算法优化雨水管网系统.根据雨水管网的图论和矩阵算法,用管网联系矩阵描述整个管网,采用节点递归优化算法,以节点为研究对象,克服了管网在交叉节点处上下衔接计算和控制点不易确定的困难,达到了费用最低的优化目标;并可直接以节点标高为约束条件,充分考虑利用原有管道或解决地下管线交叉问题.并通过实例进行了验证.     

基于聚类选址的区域能源系统站网布局优化规划

区域能源系统中能源站选址和管网布局规划是影响区域能源系统经济性的重要因素.综合考虑能源站选址、管网布局与负荷分布的特点,提出了基于聚类和最短路径算法的站网布局优化方法.首先,将最短路径权重作为聚类相似性度量,建立站网布局结构模型.然后以系统年均经济成本最小为目标,构架优化目标函数.最后以实际工程案例进行仿真分析,验证了该方法的有效性.所提出的方法可以对区域内能源站数量、选址以及管网布局进行综合优化,为区域能源系统站网布局规划提供理论参考.     

城市燃气管网的瞬态模拟研究

城市燃气管网节点的压力、流量和温度等参数直接影响整个输配系统的运行。结合燃气管网实际运行工况,建立了包含能量方程在内的城市燃气管网不稳定流数学模型,采用隐式中心有限差分法对方程组线性化,应用Newton-Rapshan法迭代求解,在此基础上采用VC++6.0编制了燃气管网动态仿真软件。对某管网进行计算,得到该管网各节点压力、流量的变化趋势以及各管段压力沿程的变化趋势。通过和国外相关软件的计算结果比较,计算偏差在2%左右。     

基于粒子群优化算法的环状管网优化设计

给水工程中环状管网的优化设计对于降低整个工程造价起到重要作用.基于粒子群优化算法的基本原理,引入了无纲量化的新理念进行建模,寻求目标函数w0(管网年费用的折算值)在水力约束条件下的最小值.采用粒子群优化算法求解该非线性规划模型.算例结果表明算法及其模型在环状管网优化设计中是非常有效的.计算的时间复杂度降低了26.89%左右,充分体现了粒子群优化算法具有较强的寻优能力.     

星状集输管网拓扑结构的整体优化

针对星状集输管网结构特点,建立以管网建设总投资为目标函数,以系统中节点连接关系、站点位置、管线参数为优化变量的星状油气集输管网拓扑结构优化模型。将蚁群算法与遗传算法相结合对模型进行整体优化求解。在蚁群算法中,将节点连接关系的确定转化为路径选择问题,将启发因子表示为管段建设成本的函数,用路径方案对应的管网建设总成本计算信息素的积累量。在遗传算法中,以格雷码形式将站址信息储存于染色体上,用蚁群算法求得每种站址分布方案下最优井组和管径,并用其计算各染色体的适应度,从而同步求得最佳站址、最佳井组划分和管线参数。结果表明,所设计算法优化质量高于分级优化,且鲁棒性强,不受计算初始值影响。     

正交回归优化设计——一种提高工程优化设计效率的实用方法

本文介绍一种实用的优化设计方法——正交回归优化设计方法,它利用正交表大大减少了构造二次函数过程中计算目标函数的次数,用最小二乘法构造二次函数,为采用高效优化方法,提高优化设计效率创造了种种有利条件。