B市多水源供水系统一级分区和泵组优化调度控制漏失
发布时间：2021-03-31 18:33
供水管网系统是保障城镇正常运作的重要基础设施之一,关系到人民生活、企业生产和社会发展,是紧密联系净水厂和用户的重要载体之一,在饮用水的存储、运输和调度上发挥重要作用。管网漏失问题是影响供水服务水平的重要因素,尤其随着城市扩张、水源数量增加、管网不断延伸、老城区管网老化,若水司缺少管理调度规划,会造成多水源间水量分配不协调、管网压力分布不均衡,使得漏失问题更为严重。大量水资源在输配过程中流失,不仅造成浪费,不利于水资源的可持续利用,还增加制水售水成本,制约经济社会长足发展。多水源管网作为现今普遍存在的供水系统,如何通过划分各水源供水区域,协调各水厂二泵站运行,对其进行漏失管理从而提高运行管理水平,成为亟待解决的问题。针对上述问题,本文对多水源管网漏失控制进行深入分析。首先基于管网短期需水量预测改进管网动态水力模型,为优化调度提供指导;通过研究压力驱动漏失理论,准确模拟漏失现象。然后研究一级分区理论和泵组工况多目标优化调度理论,探讨静态与动态调整相结合的方法对漏失控制的作用效果,并在B市管网应用。供水管网运行状态不仅与静态属性（管道属性和拓扑结构）相关,同时也受动态数据的影响,尤其是节点需...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国城市各年漏损水量及供水总量图[3]
1.2.3管网漏失控制措施1994年，May[18]提出经典的固定和可变区域漏失模型FAVAD，指出漏失水量的变化率与压力变化率以及指数N1有关。对于一个漏点，压力越大，漏失水量也就越多。国际水协的漏失控制协会和美国土木工程协会认为，压力控制是进行漏失控制的重要措施，不仅能有效降低现有探漏手段难以发现的微小漏口产生的漏失水量，还能有效降低管网的压力水平，降低爆管事故频率，长远来看还具有节约用水的作用[19]。相比于其他的控漏技术，具有实施成本低、作用时间长的优点，能有效平衡运行管理指标和经济效益指标。图1-2国际水协总结的四种控漏策略[20]压力控制常运用泵站调度、水池水位优化、管网压力分区等方法实现[21]。因此，本文选取供水水源分区和泵站调度作为主要研究分析的漏失控制措施。1.2.3.1供水管网分区城市管网尺寸庞大、管道数量众多，增大漏控难度，漏失水量难以精准计算，一些漏点也难以检测发现，使得日常运行维护难以高效开展。由于标准化分区流程的缺位和管网拓扑结构的差异，大多数管网分区依赖人工经验法，限制分区技术的推广使用。近年来，不少学者参与管网分区研究工作，提出不同的技术方法。目前常用的分区方法可以分为三类：路径搜索、聚类分析和社区发现[22]相较于其他的方法，路径搜索方法更直观、便于理解，事实上最早应用的分区方法也是路径搜索方法。2002年，李黎武[23]使用有向图邻接矩阵分层方法确定多水源供水分区，绘制出供水分界线。路径类方法最为常见的是最小功率耗散
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-第2章供水管网短期需水量预测2.1引言为准确模拟用户节点实际用水量，首先应收集历史用水量数据，剔除其中的异常数据，建立用水户短期需水量预测模型，并将预测结果结合用户性质、大用户用水统计量和时变化系数将整体用水量按比例分配在各节点，准确校准微观水力模型，为泵组工况优化调度提供指导。本文提出DBSCAN-XGBoost的组合预测方法，其中DBSCAN用于识别剔除异常用水量数据，XGBoost预测需水量。供水管网运行过程中，泵组的启闭和调节需要针对未来一个时间段内的用水量，既要满足基本供水服务需求，又要尽可能降低压力，从而实现节能降耗、控制漏失。精准的调度运行依赖于精确的预测，管网需水量预测是指导优化运行的依据。针对尚未实际发生的用水行为，只有给出预测用水量，才能模拟未发生时刻下的水力条件，才能评价不同调度运行方案的各项指标表现，从而选出最优方案。因此，提高短期预测的精度，能有效提高调度运行方案的指导意义。2019年，Tiago和Luna[52]提出管网优化框架如图2-1所示，其中需水量预测结果和管网数值模型是获得优化方案的重要前提。图2-1管网优化调度框架图为实现优化调度目的，本研究关注较短的时间周期内需水量的变化，为管网优化调度措施控提供精准指导，实现节能降耗和控漏降漏的目标，应采用分钟或小时为单位的短期需水量预测。另外，本文提出将机器学习领域的XGBoost算法应用于短期需水量预测，通过与传统时间序列法预测模型对比，检验极端梯度提升方法的预测性能。2.2DBSCAN识别异常用水量数据准确预测需水量需要有准确的历史用水量数据记录。以分钟、小时为时间颗粒度的短期需水量预测一般通过电子远传水表、流量计完成数据读娶传输和记
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于鲁棒能力的体系多目标组合优化[J]. 李瑞阳,王智学,禹明刚,何红悦. 系统工程与电子技术. 2019(05)
[2]基于大规模时间序列的井漏事故预警方法[J]. 涂曦予,于露,耿子辰,薛质,张保稳. 信息技术. 2018(12)
[3]国家“水十条”考核与城市节水[J]. 舒诗湖. 供水技术. 2018(02)
[4]《城镇供水管网漏损控制及评定标准》CJJ 92-2016重点内容解读[J]. 刘阔,赵顺萍,刘锁祥,王新. 城镇供水. 2017(05)
[5]城市供水管网三级分区水力模型漏失控制研究[J]. 谭奇峰,高金良,叶健,刁美玲,谭本源. 中国给水排水. 2016(13)
[6]水污染防治行动计划[J]. 中国环保产业. 2015(05)
[7]水源切换条件下管网管垢稳定性和水质腐蚀性判定指标探讨[J]. 李玉仙,王敏,李礼,赵蓓,虞睿,柴文,顾军农,林爱武. 给水排水. 2015(02)
[8]分形理论在城市供水管网规划中的应用研究[J]. 叶健,高金良,刁美玲,李冬平,王晶惠,周连波. 工程设计学报. 2014(06)
[9]住房城乡建设部、国家发展改革委联合发布城镇供水设施改造与建设“十二五”规划[J]. 宫仁. 建筑工人. 2012(07)
[10]石羊河流域蒸发蒸腾量遥感反演及灵敏度分析[J]. 马宏伟,王乃昂,朱金峰,董春雨. 水资源与水工程学报. 2010(06)
博士论文
[1]缺水城市多水源供水管理的系统分析方法与应用研究[D]. 于冰.大连理工大学 2019
[2]大规模供水系统直接优化调度研究[D]. 陈磊.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于漏失控制的供水管网水力模型及其应用研究[D]. 陈偲.湖南大学 2018
[2]基于高维多目标优化的供水管网设计研究[D]. 熊柳.广东工业大学 2018
[3]基于图论的山地城市供水管网DMA分区控漏技术研究[D]. 王荀.重庆大学 2018
[4]沈阳市A小区供水管网漏失评价及控制研究[D]. 张璐.哈尔滨工业大学 2017
[5]供水管网优化压力控制漏失研究[D]. 张飞凤.哈尔滨工业大学 2012
[6]多水源供水系统泵组优化控制漏失[D]. 陈晨.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3111886
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国城市各年漏损水量及供水总量图[3]
1.2.3管网漏失控制措施1994年，May[18]提出经典的固定和可变区域漏失模型FAVAD，指出漏失水量的变化率与压力变化率以及指数N1有关。对于一个漏点，压力越大，漏失水量也就越多。国际水协的漏失控制协会和美国土木工程协会认为，压力控制是进行漏失控制的重要措施，不仅能有效降低现有探漏手段难以发现的微小漏口产生的漏失水量，还能有效降低管网的压力水平，降低爆管事故频率，长远来看还具有节约用水的作用[19]。相比于其他的控漏技术，具有实施成本低、作用时间长的优点，能有效平衡运行管理指标和经济效益指标。图1-2国际水协总结的四种控漏策略[20]压力控制常运用泵站调度、水池水位优化、管网压力分区等方法实现[21]。因此，本文选取供水水源分区和泵站调度作为主要研究分析的漏失控制措施。1.2.3.1供水管网分区城市管网尺寸庞大、管道数量众多，增大漏控难度，漏失水量难以精准计算，一些漏点也难以检测发现，使得日常运行维护难以高效开展。由于标准化分区流程的缺位和管网拓扑结构的差异，大多数管网分区依赖人工经验法，限制分区技术的推广使用。近年来，不少学者参与管网分区研究工作，提出不同的技术方法。目前常用的分区方法可以分为三类：路径搜索、聚类分析和社区发现[22]相较于其他的方法，路径搜索方法更直观、便于理解，事实上最早应用的分区方法也是路径搜索方法。2002年，李黎武[23]使用有向图邻接矩阵分层方法确定多水源供水分区，绘制出供水分界线。路径类方法最为常见的是最小功率耗散
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-第2章供水管网短期需水量预测2.1引言为准确模拟用户节点实际用水量，首先应收集历史用水量数据，剔除其中的异常数据，建立用水户短期需水量预测模型，并将预测结果结合用户性质、大用户用水统计量和时变化系数将整体用水量按比例分配在各节点，准确校准微观水力模型，为泵组工况优化调度提供指导。本文提出DBSCAN-XGBoost的组合预测方法，其中DBSCAN用于识别剔除异常用水量数据，XGBoost预测需水量。供水管网运行过程中，泵组的启闭和调节需要针对未来一个时间段内的用水量，既要满足基本供水服务需求，又要尽可能降低压力，从而实现节能降耗、控制漏失。精准的调度运行依赖于精确的预测，管网需水量预测是指导优化运行的依据。针对尚未实际发生的用水行为，只有给出预测用水量，才能模拟未发生时刻下的水力条件，才能评价不同调度运行方案的各项指标表现，从而选出最优方案。因此，提高短期预测的精度，能有效提高调度运行方案的指导意义。2019年，Tiago和Luna[52]提出管网优化框架如图2-1所示，其中需水量预测结果和管网数值模型是获得优化方案的重要前提。图2-1管网优化调度框架图为实现优化调度目的，本研究关注较短的时间周期内需水量的变化，为管网优化调度措施控提供精准指导，实现节能降耗和控漏降漏的目标，应采用分钟或小时为单位的短期需水量预测。另外，本文提出将机器学习领域的XGBoost算法应用于短期需水量预测，通过与传统时间序列法预测模型对比，检验极端梯度提升方法的预测性能。2.2DBSCAN识别异常用水量数据准确预测需水量需要有准确的历史用水量数据记录。以分钟、小时为时间颗粒度的短期需水量预测一般通过电子远传水表、流量计完成数据读娶传输和记
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于鲁棒能力的体系多目标组合优化[J]. 李瑞阳,王智学,禹明刚,何红悦. 系统工程与电子技术. 2019(05)
[2]基于大规模时间序列的井漏事故预警方法[J]. 涂曦予,于露,耿子辰,薛质,张保稳. 信息技术. 2018(12)
[3]国家“水十条”考核与城市节水[J]. 舒诗湖. 供水技术. 2018(02)
[4]《城镇供水管网漏损控制及评定标准》CJJ 92-2016重点内容解读[J]. 刘阔,赵顺萍,刘锁祥,王新. 城镇供水. 2017(05)
[5]城市供水管网三级分区水力模型漏失控制研究[J]. 谭奇峰,高金良,叶健,刁美玲,谭本源. 中国给水排水. 2016(13)
[6]水污染防治行动计划[J]. 中国环保产业. 2015(05)
[7]水源切换条件下管网管垢稳定性和水质腐蚀性判定指标探讨[J]. 李玉仙,王敏,李礼,赵蓓,虞睿,柴文,顾军农,林爱武. 给水排水. 2015(02)
[8]分形理论在城市供水管网规划中的应用研究[J]. 叶健,高金良,刁美玲,李冬平,王晶惠,周连波. 工程设计学报. 2014(06)
[9]住房城乡建设部、国家发展改革委联合发布城镇供水设施改造与建设“十二五”规划[J]. 宫仁. 建筑工人. 2012(07)
[10]石羊河流域蒸发蒸腾量遥感反演及灵敏度分析[J]. 马宏伟,王乃昂,朱金峰,董春雨. 水资源与水工程学报. 2010(06)
博士论文
[1]缺水城市多水源供水管理的系统分析方法与应用研究[D]. 于冰.大连理工大学 2019
[2]大规模供水系统直接优化调度研究[D]. 陈磊.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于漏失控制的供水管网水力模型及其应用研究[D]. 陈偲.湖南大学 2018
[2]基于高维多目标优化的供水管网设计研究[D]. 熊柳.广东工业大学 2018
[3]基于图论的山地城市供水管网DMA分区控漏技术研究[D]. 王荀.重庆大学 2018
[4]沈阳市A小区供水管网漏失评价及控制研究[D]. 张璐.哈尔滨工业大学 2017
[5]供水管网优化压力控制漏失研究[D]. 张飞凤.哈尔滨工业大学 2012
[6]多水源供水系统泵组优化控制漏失[D]. 陈晨.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3111886
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