北京市南水北调工程供水管网调度研究

发布时间：2017-08-31 07:05

  本文关键词：北京市南水北调工程供水管网调度研究

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【摘要】：南水北调中线工程是解决我国北方地区水资源严重短缺,实施我国水资源优化配置的特大型基础设施项目。北京市位于南水北调中线工程的末端,是沿线各省市中建成最早、发挥效益最早的城市。北京市形成“26213”水格局,即由两大动脉、六大水厂两个枢纽、一条环路和三大应急水源地组成的复杂供水系统。该体系对调度提出更高要求,某处流量的增减可能引起全线调度方案的调整。因此,针对各种工况制定合理的调度方案是必要和紧迫的。北京市南水北调工程沿线构筑物多,工程比较复杂,所使用的模型必须能够反映闸门开度变化,分水口分水流量变化等控制运行操作下的管道水力响应过程。因此,必须针对北京市南水北调工程开展研究,建立合适的非恒定流水动力学模型。本文主要研究内容及成果如下：(1)为北京市南水北调工程正常运行工况制定调度方案。闸门调度过程中满足调度规则约束的同时考虑相邻供水箱涵压差最小。首先利用非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ对闸门调度问题进行优化,得到一个Pareto解集即多个可行方案；然后利用DiscoveryDV软件对Pareto解进行分析得到11个相对较优解即11个相对较优的方案；最后基于可变模糊集理论对得到的11个方案进行优选,得出一组最优方案作为调度方案。(2)对北京市供水管网参数的敏感性及不确定性进行分析。本文研究所用模型假定为确定性模型,但建模过程中管道粗糙系数、闸门局部损失系数、淹没系数等参数具有明显的不确定性。为了研究上述参数的不确定性对模型模拟结果的影响,首先对参数的敏感性进行分析,找出敏感性较强的参数,然后分析了敏感参数的不确定性对模型结果的影响。(3)针对北京市南水北调工程特点,建立相应的一维水动力学模型。首先对模型的多种求解方法进行简单介绍,由于特征线法精度较高,考虑因素全面,并可处理复杂管道系统,因此采用特征线法对模型进行求解。然后对模型合理性进行验证。(4)采用一维水动力学模型对应急检修工况进行模拟,即以PCCP管道检修为例,对供水管网中由关阀引起的水力过渡过程进行模拟。通过PCCP管道应急检修关阀引起管道水头波动的情况来看,关阀时间越短(速度越快),发生管道破坏的可能性越大；关阀时间超过某一范围后水头波动的变化幅度不大。最后根据管道承受压力范围,选取最优关阀时间,模拟结果可为工程应急工况调度提供参考。最后对本文主要研究内容及成果进行总结,并对有待研究及解决的问题进行了展望。
【关键词】：供水管网 调度方案研究 不确定性分析 应急检修
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV68;TU991.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题背景与研究意义9-10
• 1.2 相关领域国内外研究现状10-12
• 1.2.1 供水管网优化调度研究现状10
• 1.2.2 不确定性分析研究现状10
• 1.2.3 非恒定流研究现状10-11
• 1.2.4 存在问题11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-15
• 1.3.1 主要研究内容12-14
• 1.3.2 文章结构图14-15
• 2 北京市南水北调工程概况及工程概化15-25
• 2.1. 工程概况15-22
• 2.1.1 干线工程15-18
• 2.1.2 配套工程18-22
• 2.2 本文研究范围及工程概化22-25
• 2.2.1 本文研究工程范围22-23
• 2.2.2 工程概化23-25
• 3 北京市南水北调正常供水可行方案研究及优选25-40
• 3.1 况及问题描述25-28
• 3.2 模型建立28-30
• 3.3 模型求解30-34
• 3.3.1 NSGA-Ⅱ算法及原理30
• 3.3.2 NSGA-Ⅱ算法流程30-34
• 3.4 可行方案研究及优选34-38
• 3.4.1 可行方案研究34-36
• 3.4.2 基于可变模糊集理论的方案优选36-37
• 3.4.3 最优方案调度结果展示37-38
• 3.5 结论38-40
• 4 北京市供水管网参数敏感性分析及不确定性分析40-49
• 4.1 参数的敏感性分析40-45
• 4.1.1 Sobol方法40-41
• 4.1.2 目标函数41
• 4.1.3 参数敏感性分析41-45
• 4.2 参数的不确定性分析45-47
• 4.3 结论47-49
• 5 水动力学模型建立及应急检修工况水力模拟49-68
• 5.1 模型求解49-56
• 5.1.1 基本方程49-50
• 5.1.2 模型的特征线法求解50-56
• 5.2 模型的合理性验证56-57
• 5.3 应急检修工况模拟57-67
• 5.3.1 工况分析58-59
• 5.3.2 运行结果分析59-67
• 5.4 结论67-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况74-75
• 致谢75-76

【参考文献】

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1 朱世泰;城市供水管网模型校核参数的研究[D];华南理工大学;2014年

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本文编号：764143