城市雨水管道风险评估与雨水泵站优化运行研究

发布时间：2020-03-20 18:23

【摘要】：近年来,城市雨水排水系统问题多发,国内多个地区面临着城市内涝问题的困扰,并且,气候环境变化以及城市的快速发展都加剧了雨水排水系统问题的严重性。人们已经逐渐认识到科学有效地解决雨水排水问题的重要性,并逐步开展相应的科学研究。为保证居民的出行安全以及城市的正常运行和发展,本文针对城市雨水管道风险评估以及雨水泵站优化运行进行了研究。本文以合肥市某路段雨水管道为例对其进行风险评估,并且以合肥市红旗排涝泵站及其服务范围内的雨水管网为例进行泵站优化,主要进行了以下几个方面的探讨。首先,对城市雨水管道风险评估模型的建立进行了详细的介绍,通过研究城市雨水管道在使用的过程中可能产生主要的风险指标,进行分类、统计得出了此次风险评估指标体系,建立指标体系评价标准,利用属性AHM赋权法(Attribute Hierarchical Model)计算各指标权重,再根据可拓评价法对待评估管段进行科学评价。以合肥市某路段雨水管道为例,验证了该模型的合理性与可操作性。其次,以泵站总启停次数最少、能耗最小为目标函数,构建了雨水泵站优化运行模型。然后,利用SWMM软件建立城市雨水泵站及相关雨水管网模型。以红旗排涝泵站为例,模拟其在设计降雨过程下的运行状况作为泵站优化的初始情况,经过模拟后的红旗泵站符合实际情况。最后,通过MATLAB进行编程实现雨水泵站的粒子群优化过程。以泵站现行的运行方式作为初始状态,根据粒子群算法中优化粒子速度与位置的方法,最终得到优化后的水泵启停方式以及水泵并联运行时的流量负荷分配。优化模型计算得到两种优化方案:优化方案一的泵站启停总次数为12次,泵站运行总能耗为278.85kW·h;优化方案二的泵站总启停次数为15次,泵站运行总能耗为262.96kW·h。通过优化后的运行方式与初始运行方式的对比,可以发现,优化后的运行方案对泵站水泵机组启停次数的减少以及能耗的降低有着显著作用。
【图文】：

离心泵特性曲线

合肥工业大学硕士学位论文过变速调节和变角调节两种方式将水泵运行工况调节到高效率之外，，还可以通过其他方法，例如合理选择电动机的型号以匹保证变电设备安全运行等措施以达到泵站效率最高的准则。SA-10 型离心泵为例，可以通过图解法确定其高效率工作点。下转速为 1450r/min 时的实测特性曲线图。

集水池,设计示意图,雨水泵站

图 3.2 集水池设计示意图Fig 3.2 Schematic diagram of the collecting basin，对于城市雨水泵站优化运行数学模型的建立，有雨水泵式所示：max1min11,1VVVWQtVnitttit —集水池最低设计容积，m3；—集水池最高设计容积，m3；—t-1 至 t 时段集水池入流量，m3；i，t，Δt 同上。泵水位约束：17 年，王昊[15]等对于雨水泵站启停优化的研究可得出，在，需要保证雨水泵站集水池中的水不溢流，即有如下所示min12maxHhhhHn —水泵最低启泵水位，即集水池最低设计水位，m；
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU992.25

【参考文献】