供水管网模型校核方法的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chichizhang
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供水管网建模技术在中国数字化城市建设和供水系统现代化管理中发挥着日益重要的作用.供水管网是供水系统中的重要组成部分,运行复杂且呈现出很强的动态性.基于水力学原理,应用现代计算机技术、通讯技术、管理科学和科学计算等技术建立的供水管网模型可实现对供水信息的收集、加工、储存、计算分析以辅助供水管理、生产调度、优化改扩建、水质控制等等.供水管网模型应用的前提是该模型能够在一定的精度要求下符合实际管网的真实情况,并且能准确地反映实际管网的各种不同运行状态.虽然建模人员将模型所需的各种基础数据进行了认真的收集、整理并输入到水力模拟计算软件中,却并不能保证所建立的模型是真实管网系统准确的数学表述.水力模拟计算软件只是利用管网基础数据对连续性方程和能量方程进行求解.基础数据准确与否决定了计算结果的好坏.从这个意义上讲,在应用模型进行决策之前,应首先进行校核分析以确保模型准确可靠.一方面,建立模型后,经过水力计算可得到管网中各节点的水压和各管段的水量;另一方面,通过在管网中布置的压力监测点和流量监测点,可以得到实际管网中某些节点的水压和管段的流量.因此,可利用从实际管网中得到的某些信息和数据,来调整输入到供水管网模型中的参数,使模型在各种工况下均能够准确地模拟管网运行情况.经过上述的一个校核过程,可发现并改正建模过程中一些错误,提高模型可信度,加深对系统运行情况的理解.该文首先分析和讨论了影响模型精度的各种参数及其在管网计算中的作用.在此基础之上,介绍了当前模型校核包括人工校核和自动校核常用的一些方法和步骤,并提出了多工况条件下节点流量和管段C值调整的最优化模型.对两类求解模型校核问题的方法——传统优化算法及遗传算法进行了研究和探讨,在国内率先将快速变长染色体遗传算法引入管网模型校核领域,结合共轭梯度法与快速变长染色体遗传算法各自的优点,提出了管网模型校核的嫁接法并编制了相应的计算机程序.模拟管网校核计算数值试验以及实际供水管网模型校核的应用表明,嫁接法可显著提高模型校核问题求解的速度和质量.
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