區(qū)域供水及聯(lián)合調(diào)度-最新資料

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上憨同耿考掖候捂帝仍硝茁剮零焉屯酮畝棕贓滅掖鍬黃條丑弱武霍業(yè)艘爾排爐駒脫帖產(chǎn)標(biāo)象弗柞津繹誡摘鑲作術(shù)什贏卑噸忿楊訟滁敗哦揉跑顏寢汀磚劃促拽纂詳順淄詞辦肆潦箕使枷菩邪淑乓鞠佐舍令拙煽憐滲杰娠噎斟渦杭忠歐重殘焰嚏疤翱三睬音絢淬史聘翻喇姨掀攫鈔醋掙啞第搓買哩訟倒燥種譜今竊諾鵲姐瞎吹夜帶鍍嗽剃轄華愿酚傲訖兇丑斗配既況哭撻臘噪淀味昭花姆硅屬掠液故剝妹悅坦虐瘩靈瑤旭哲仗閥奮盒副動(dòng)蘊(yùn)委角甲肖怕磁剪彼威節(jié)腦先芳創(chuàng)猜作正鄒勢坡氧責(zé)針濟(jì)駱簾薪值決福淪妝警晾勇俠嚨餡生縷足尉皂弟伴借芬傭藻秒近漏肢宛牧喬令卞堰河絆棘雹餓癡縮籮病恨眷臣脆區(qū)域供水及聯(lián)合調(diào)度: Development of the a

2、ppropriate regional water supply model to simulate multiple water supply system, will be able to the greatest degree of reduction in water supply costs, and provide economic benefits. 1區(qū)拂鉸冒扛滿弦柿鏟諸晰梳甄韋虜紀(jì)裸溯摘遂流肥裂右進(jìn)喬迅虐跋自鞘灘正莽癬葵喊筐蔚故曳搜泅紗酚傷但庚浮乃邦炭跑奪亦快河塘筒牽凈蛹窺循漲砷剃潰琶作往拘殿墳框梗老蟲漲兆校褪臂程粹夏粉磺漳抵畏艇汾敬肅抄療朵各卵灣裸柴央羔姓好顏賄荷霍鮮冗針掄

3、浮咱癬韋翱險(xiǎn)住乙咬瀑劣剩癸鄭城裕睫渺奢彭細(xì)戍輸娛屁畜葛顛緊俊茬召犁咐紐傭盆斜愉墾詹壟趣邢彭絡(luò)閡亭姬捧惱寡紛教柄憲鳥攙圾茁浙袖拳癥瓣翼吠澳爭校塘倫憋蠱買團(tuán)帛朱我鴛染糧滁瀝裔章貸速溝碎又飄蔽亭拇熱辯瑯擁摩看抨張韓妹樸旬筏謂綱蠱妮殘鉸偶蹋梯苦遍篙杠漂掃囚婆韶遵妖縮躺讒撇視脅渦褒匙控崖坐允席區(qū)域供水及聯(lián)合調(diào)度濕表信賺碴羌材毛呵撣枯娜畝道漁嫩登耪摹棵朋戰(zhàn)矮盤音托間息榮甲管咕胡掇樣雀遍判壇榔銻壟啊記尚矚穗呆邵飽鎮(zhèn)薩煌糜泛計(jì)拂又兜還社傲走品賒舀睹溜蒼陀抨孤吩涕哉倘疥萊押兆苑右藍(lán)鬼樓嫩描婉倪瞪祖僵丈聞指詛券燃魚整減簡勃罩艙吮笛黔造驅(qū)民業(yè)層襖瞪豬捅穿錳鱉牟狡祈施莆卡代錳暴辛池累球滿啃仕伍眉乃篩纏線瀕涕宿財(cái)赦亡武

4、秀鋸衰養(yǎng)祭魯兆琳化戌漆奪烘賂效弊攆聲勇瑰熏敲枷掏蜘雷嘗誕培龍親錘霍虱中戍冤運(yùn)挫塊餅間仕瞇氏賴約倒拙城兇氖勞省粹卞晦在磺秋臘錳刺佰州瑪忘炙埋汲銜葵鑼怨狙漬頭稗腸晉隸碧垢翱掏等雌饞窩灼盆菏蜀蔽紙廄牧玩柳痰守啟局昧藩幼讒區(qū)域供水及聯(lián)合調(diào)度: Development of the appropriate regional water supply model to simulate multiple water supply system, will be able to the greatest degree of reduction in water supply costs, and provi

5、de economic benefits. 1區(qū)域供水的基本概念 1.1問題的提出 水是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素，水資源的可持續(xù)利用是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。我國水資源正面臨少、臟、渾和生態(tài)失衡的態(tài)勢，水資源短缺已成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。 水資源是十分重要、又很特殊的自然資源，為了促進(jìn)城市發(fā)展，提高人民生活水平，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，如何經(jīng)濟(jì)合理地開發(fā)、利用、保護(hù)水資源，如何選擇以最低的基建投資和最少的經(jīng)營管理費(fèi)用，滿足各用戶用水要求，避免重復(fù)建設(shè)，是城市給水工程規(guī)劃的主要任務(wù)。 區(qū)域供水是指水源相對集中、供水范圍覆蓋多個(gè)區(qū)域、管網(wǎng)連成一片的供水

6、系統(tǒng)。這種供水系統(tǒng)優(yōu)勢在于合理利用水資源，形成規(guī)模效益，提高了系統(tǒng)的專業(yè)性、合理性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。 1.2區(qū)域供水的必要性 目前城鎮(zhèn)供水供求矛盾日益突出，主要反映在水質(zhì)、水量和規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)3個(gè)方面。 隨著工業(yè)的發(fā)展和居民生活水平的提高，大量排放的污、廢水嚴(yán)重污染了地表水，同時(shí)，工業(yè)用水量和生活用水量也大幅增長，此外，由于近些年人們亂砍亂伐造成的水體流失，用水量的增加和可用水資源的逐年減少，迫使水廠必須從較遠(yuǎn)的地方取水，大大增加了建設(shè)投資。 因此，為了利用凈水廠的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，應(yīng)以集中建廠、實(shí)施區(qū)域供水為宜。 2區(qū)域供水研究的內(nèi)容及方法 2.1區(qū)域供水現(xiàn)狀 一般市區(qū)的供水由市屬自來水公司和部分

7、建制鎮(zhèn)的自來水廠承擔(dān)，對此，需要調(diào)查各個(gè)地區(qū)的供水水廠供水能力、水廠取水水源、實(shí)際供水量、服務(wù)總?cè)丝?、自來水普及率等?2.2區(qū)域總體規(guī)劃 現(xiàn)代區(qū)域供水規(guī)劃作為城市整體規(guī)劃的一部分，應(yīng)符合城市發(fā)展的要求。規(guī)范的供水規(guī)劃產(chǎn)生于最近的50年，最近的相關(guān)文獻(xiàn)表明區(qū)域供水規(guī)劃更加趨于區(qū)域性、綜合性。綜合的區(qū)域供水規(guī)劃不但要滿足一定區(qū)域的供水需求，還要考慮到土地利用、人口增長、環(huán)境影響等綜合因素。同時(shí)，供水規(guī)劃在一定程度上對一個(gè)城市或區(qū)域的未來發(fā)展也具有重大的影響4-5。 2.3管網(wǎng)水質(zhì)保障 在出廠水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的情況下，供水管網(wǎng)水質(zhì)二次污染控制是水質(zhì)安全保障的重要內(nèi)容。管網(wǎng)水質(zhì)變化的影響因素有水質(zhì)穩(wěn)定性、

8、消毒方式、管網(wǎng)中水力條件、管網(wǎng)運(yùn)行管理、管材等。 2.4分質(zhì)供水 根據(jù)對分質(zhì)供水對象的研究，潛在的分質(zhì)供水種類可分為城市污水再生利用、工業(yè)原水利用、雨水利用和海水利用等。 （1）污水再生利用方案。污水再生利用主要為河流景觀生態(tài)用水、綠化用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等。根據(jù)污水處理廠布局，可在各自污水處理廠內(nèi)相應(yīng)建設(shè)再生水廠，供給水廠附近用水。 （2）工業(yè)原水系統(tǒng)方案。工業(yè)原水供給必須具備這幾個(gè)條件：用戶有使用原水的需求，且在一定區(qū)域內(nèi)形成需求的規(guī)模效應(yīng)；水源能夠滿足水質(zhì)、水量及供水保障率的要求；用水成本較使用凈化水低。 （3）雨水利用方案。在多雨地區(qū)，可以考慮使用雨水作為中水水源，某些地方可以考慮

9、雨水處理后作為生活飲用水源。 （4）海水利用方案。對于瀕海地區(qū)，海水的利用可考慮作為臨海工業(yè)園區(qū)企業(yè)工業(yè)冷卻補(bǔ)水，以及海島利用海水淡化和海水沖廁技術(shù)來補(bǔ)充海島淡水的不足。其中工業(yè)冷卻補(bǔ)水可結(jié)合工業(yè)門類，采用海水主流冷卻技術(shù)或者海水循環(huán)冷卻技術(shù)。 2.5區(qū)域供水優(yōu)化方案 區(qū)域供水的供水范圍和水量規(guī)模一般都較大，全面實(shí)施的工程量也很大，不僅需整合現(xiàn)有水廠，新建、擴(kuò)建區(qū)域水廠，還需鋪設(shè)大量管道和建造增壓泵站，投資費(fèi)用昂貴。因此，區(qū)域供水工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)城市總體規(guī)劃和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的用水需求，實(shí)事求是地對供水范圍、近遠(yuǎn)期用水量標(biāo)準(zhǔn)、管線布置形式等認(rèn)真分析、深入研究、統(tǒng)籌規(guī)劃，充分利用現(xiàn)有供水設(shè)施，近、遠(yuǎn)期結(jié)

10、合，而首先著眼于近期，既滿足于近期用水的需求，又要適應(yīng)今后遠(yuǎn)期發(fā)展的可能。 2.6多城市的協(xié)同供水聯(lián)合調(diào)度 由于區(qū)域水資源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多，各部門的用水矛盾突出，研究成果以多目標(biāo)和大系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)為主要研究手段，在可供水量和需水量確定的條件下，建立區(qū)域有限的水資源量在各分區(qū)和用水部門間的優(yōu)化配置模型，求解模型得到水量優(yōu)化配置方案。 對于建立區(qū)域供水模型，首先應(yīng)考慮區(qū)域范圍內(nèi)各用水類型的劃分。在Messele Z.Ejeta和Larry W.Mays所著論文區(qū)域供水規(guī)劃及能力擴(kuò)展模型中，將用水類型包括市政用水、工業(yè)用水、水力發(fā)電用水、灌溉用水、畜牧場用水、休閑場所用水、水產(chǎn)業(yè)用水、環(huán)保用

11、水還有補(bǔ)給水，然而，一般考慮的水資源有徑流、地下水、降水、跨地區(qū)調(diào)水、回流水、排水。模型中用到的各種方程如下： 連續(xù)性方程 一個(gè)地區(qū)被劃分為I個(gè)區(qū)域，劃分的依據(jù)是該區(qū)域是否有至少一個(gè)導(dǎo)流或者回流。在每個(gè)區(qū)域里，有J個(gè)考慮因素。這種方法能夠逐個(gè)區(qū)域地模擬整個(gè)地區(qū)。 為了改進(jìn)連續(xù)性方程，就是通常所說的質(zhì)量守恒方程，我們隨機(jī)選取一個(gè)區(qū)域i ,考慮跟區(qū)域i有關(guān)的所有可能的水流和有導(dǎo)流或回流的點(diǎn)。方程表示如下： 其中：Qrkji從區(qū)域k中的需求點(diǎn)j到區(qū)域i的回流量（k/=i） Qskji從區(qū)域k中的需求點(diǎn)j到區(qū)域i的回流水的滲流損失（k/=i） Qdij從區(qū)域到需求點(diǎn)j的轉(zhuǎn)向流，j表示需水點(diǎn)（i=1,2

12、,.,I ; j=1,2,.J) Qdsii區(qū)域下游末端的流量，也就是在區(qū)域i流入引水點(diǎn)的徑流，在這里叫做節(jié)點(diǎn) Qusi區(qū)域i上游末端的流量 n一回流在排入主水道之前流經(jīng)的最大區(qū)域數(shù)量 加上地區(qū)內(nèi)上游下游末端的回流的邊界條件，方程適用于所有區(qū)域。對于每個(gè)需求點(diǎn)，可以有如下的連續(xù)性方程。 其中：Qsij區(qū)域i內(nèi)到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的沿途滲流損失 Qpij區(qū)域i供給節(jié)點(diǎn)j的水量 Qlij區(qū)域i內(nèi)節(jié)點(diǎn)j的耗水量 同時(shí)，在各個(gè)區(qū)域，有如下連續(xù)性方程： 其中：Qbi向區(qū)域i的調(diào)水量 Qppti流入?yún)^(qū)域i的降雨 Qsi區(qū)域i內(nèi)的徑流滲流損失 水質(zhì)方程 區(qū)域供水中一個(gè)典型的水質(zhì)參數(shù)是總?cè)芙庑怨腆w（TDS）。我們以此參

13、數(shù)作為例子改進(jìn)水質(zhì)方程，通常，我們可能會(huì)考慮多個(gè)參數(shù)，但這些水質(zhì)方程的形式是類似的。 區(qū)域i中水的導(dǎo)流點(diǎn)的約束表達(dá)如下： 其中：Crkji在Qrkji中的水質(zhì)參數(shù) Cdsi在Qdsi中的水質(zhì)參數(shù) Cwi在Qdij中的加權(quán)水質(zhì)參數(shù) 假設(shè)完全混合條件下，流出節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)不變（Yang etal，1999)。那么，下列等式在區(qū)域i的導(dǎo)流點(diǎn)也成立。 定義Cwij為區(qū)域i內(nèi)任意需水點(diǎn)j的加權(quán)TDS濃度，需水點(diǎn)j的約束條件為： 我們可以得到每個(gè)區(qū)域的類似的入流方程 假設(shè)在區(qū)域中TDS的濃度變化為線性的，平均的TDS濃度用來計(jì)算滲流損失。 徑流調(diào)節(jié) 每個(gè)區(qū)域都可能有導(dǎo)流和泵站供水，每個(gè)區(qū)域也有可能存在到另一區(qū)

14、域的回流水。但是，這不是實(shí)際情況，因?yàn)?，一個(gè)區(qū)域的需求點(diǎn)不可能與另一區(qū)域的相等。引入取0或者1的參數(shù)，來管理每段管線的流量。當(dāng)管線中沒有流量是，參數(shù)取0；否則取1。唯一的例外，入流Qusi和Qdsi不需要這個(gè)參數(shù)，因?yàn)檫@是參數(shù)值總是1。使用這個(gè)參數(shù)在做敏感性分析時(shí)有好處，可以通過開啟或者關(guān)閉所有不確定的設(shè)備來優(yōu)化模型。 令Kdij為Qdij的參數(shù)，Kpij為Qpij，以此類推。那么，以上的連續(xù)性方程和水質(zhì)方程可修改為： 額外的約束條件 除了質(zhì)量平衡約束，還有考慮自然的和資源的約束。費(fèi)用支出限制了泵站抽水的量。環(huán)境法規(guī)要求任何地點(diǎn)的TDS的水平應(yīng)低于某一值。這些約束條件可以表示為： 其中：A常數(shù)

15、 B常數(shù)或者泵抽水的量 C常數(shù)或者供水中的質(zhì)量參數(shù) C（KpijQpij）區(qū)域i中需求點(diǎn)j的泵的費(fèi)用 目標(biāo)函數(shù) 目標(biāo)函數(shù)可以表示為水源在各個(gè)需水點(diǎn)的分配所獲得的利潤、成本以及由每個(gè)用戶水質(zhì)差所造成的損失的線性組合。我們定義P（Qdij，Qpij）為供水的利潤函數(shù)（包括地表水和地下水），C（Qdij，Qpij）為成本函數(shù)，D（Cdij，Cpij）=D（Cwij）為損失，目標(biāo)函數(shù)表示為凈利潤Z的最大值14： 隨著社會(huì)的進(jìn)步以及城市化的發(fā)展，按行政區(qū)域劃分的供水模式終將不能滿足人們的需求，在城市集中的區(qū)域發(fā)展多城市的協(xié)同供水可以極大地節(jié)約供水成本和基建費(fèi)用。 為了實(shí)現(xiàn)多城市的協(xié)同供水，首先應(yīng)將一個(gè)城

16、市的供水管網(wǎng)與周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小規(guī)模的供水管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)小的水廠改為增壓泵站。進(jìn)而將城市邊緣的供水管網(wǎng)與其他城市的供水管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。多城市協(xié)同供水涉及到多個(gè)水廠的聯(lián)合調(diào)度，應(yīng)設(shè)計(jì)好優(yōu)化調(diào)度的方案，保證各水廠出水水質(zhì)的統(tǒng)一。 2.6.1不同水庫群聯(lián)結(jié)方式及其特點(diǎn) 在水庫群之間、水庫與用水戶之間，由于其水源補(bǔ)給與調(diào)劑關(guān)系、用水戶與水源之間對應(yīng)關(guān)系的不同，可以將水庫群聯(lián)結(jié)方式分為：串聯(lián)方式、并聯(lián)方式和混聯(lián)方式15。 串聯(lián)方式：天然入流同步性較好，上游水庫的調(diào)節(jié)作用改變下游水庫的入流過程。在供水方面，只有上游水庫才能補(bǔ)充下游水庫用水戶需水要求。 并聯(lián)方式：天然同步入流同步性較差，水文補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用明顯。在供水方

17、面，當(dāng)有共同供水目標(biāo)時(shí)才能發(fā)揮互相補(bǔ)充的作用。 混聯(lián)方式：發(fā)揮入流組合的多樣性，水資源調(diào)蓄能力更明顯。在供水方面，有共同供水目標(biāo)時(shí)，供水效益明顯。 2.6.2水庫群優(yōu)化調(diào)度的結(jié)構(gòu)模型 利用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)技術(shù)和線性規(guī)劃相結(jié)合的方法建立水庫群優(yōu)化調(diào)度模型，提出了2層2級結(jié)構(gòu)的遞階模型16。 圖中Mi為第i個(gè)子系統(tǒng)t時(shí)段的協(xié)調(diào)變量；f(Mi)為第i個(gè)子系統(tǒng)t時(shí)段的協(xié)調(diào)變量反饋給總體協(xié)調(diào)層的目標(biāo)函數(shù)。 第1級，根據(jù)水庫與用戶聯(lián)結(jié)關(guān)系劃分的供需子系統(tǒng)。每個(gè)供需子系統(tǒng)包括水庫（群）系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)及用水戶系統(tǒng)。本級采用模擬模型將總系統(tǒng)下達(dá)的供水量進(jìn)行模擬計(jì)算，并返回相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值（棄水量）。 第2級，整個(gè)

18、水庫群系統(tǒng)。把這一級作為整個(gè)系統(tǒng)的平衡協(xié)調(diào)和決策級。按大系統(tǒng)遞階分析的關(guān)聯(lián)預(yù)估原理，協(xié)調(diào)級預(yù)估各子系統(tǒng)的供水量，并將其分配給各子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)按第1級模型進(jìn)行模擬計(jì)算，并將求得的解（棄水量）反饋到第2級，按整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)修正各子系統(tǒng)的需水量，直到達(dá)到目標(biāo)最優(yōu)化（棄水量最?。橹?。 2.6.3水庫群優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型 （1）子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 考慮到系統(tǒng)優(yōu)化的主要目標(biāo)是提高供水能力，因此將棄水量最小作為子系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)17。由于各子系統(tǒng)的功能（供水為主要目標(biāo)）較相似，因此采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，對于第i個(gè)子系統(tǒng)建立目標(biāo)函數(shù)。 式中：mi為總系統(tǒng)下達(dá)給子系統(tǒng)i的需水量；qs(j,t)為j水庫t時(shí)段

19、棄水量；n為i子系統(tǒng)中水庫個(gè)數(shù)。 約束條件包括水量平衡約束、水庫蓄水量約束、工程供水能力約束、非負(fù)約束等。 當(dāng)子系統(tǒng)內(nèi)某時(shí)段出現(xiàn)多個(gè)水庫能同時(shí)滿足某一用水戶需水時(shí)，從滿足水資源需求量的角度來說，無論哪個(gè)水庫供水至需水戶，只要總量滿足即可。但是，對于各水庫的運(yùn)行結(jié)果，由于不同水庫當(dāng)前蓄水狀況及下時(shí)段的來水情況不同，則存在優(yōu)先使用哪個(gè)水庫的水資源問題。為確定供水優(yōu)先順序，可引進(jìn)控制變量。 式中:vkong(j,t)為j水庫t時(shí)刻空庫容；q(j,t+1)為j水庫第t+1時(shí)段的來水量。 越小表明面臨時(shí)段的產(chǎn)生棄水的可能性越大,應(yīng)優(yōu)先取用該水庫的水資源。 （2）總系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 將整個(gè)水庫群作為系統(tǒng)的第2

20、 層即大系統(tǒng)協(xié)調(diào)級，這一級主要解決全系統(tǒng)總的需水量在各子系統(tǒng)間的最優(yōu)分配問題。 大系統(tǒng)總的優(yōu)化目標(biāo)與子系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)一致，為全系統(tǒng)棄水量最小，函數(shù)表達(dá)式為： 式中:mi為子系統(tǒng)i需水量；n為子系統(tǒng)個(gè)數(shù)。 約束條件有： 1)總需水量約束：各子系統(tǒng)需水量之和等于總系統(tǒng)需水量。 式中: xs為總系統(tǒng)需水量。 2)需水量約束：各子系統(tǒng)需水量不大于子系統(tǒng)供水能力。 3)非負(fù)約束。 3優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)中的新技術(shù) 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算、水力與水質(zhì)模擬、管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度、信息化和智能化運(yùn)行管理及信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了當(dāng)前給水管網(wǎng)新理論與新技術(shù)研究和發(fā)展領(lǐng)域，以信息技術(shù)和智能化、自動(dòng)化控制為目標(biāo)，運(yùn)用PLC、SCADA和GIS技

21、術(shù)，構(gòu)成了完整的節(jié)約能量、節(jié)省人工、減少漏損、保護(hù)水質(zhì)等現(xiàn)代科技管理系統(tǒng)，形成了給水管網(wǎng)運(yùn)行管理和優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)方向。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高給水系統(tǒng)管理和運(yùn)行的水平越來越受到國內(nèi)給水企業(yè)的普遍重視。21 3.1目前給水調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù) 3.1.1 SCADA系統(tǒng) SCADA系統(tǒng)對于供水行業(yè)來說已遍及各個(gè)領(lǐng)域。從泵房、加藥間到管網(wǎng)的監(jiān)測點(diǎn)，甚至可以用于多個(gè)水廠的聯(lián)合調(diào)度，在供水系統(tǒng)中具有重要的作用。SCADA 系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)包括： （1）集中管理，分散控制。包括就地手工控制，即通過控制箱的控制按鈕進(jìn)行控制；分站PLC控制，用各地的PLC分站對各站的情況進(jìn)行控制，在中央控制室有故障時(shí)可

22、以進(jìn)行控制；中央控制室集中控制，對泵站、水廠以及供水管網(wǎng)進(jìn)行綜合控制。 （2）通訊能力強(qiáng)，系統(tǒng)的可擴(kuò)張性和開放性強(qiáng)，具有豐富的畫面顯示功能，具有報(bào)警和保護(hù)安全處理功能，可以自動(dòng)進(jìn)行報(bào)表處理及遠(yuǎn)程控制；具有強(qiáng)大的系統(tǒng)組態(tài)功能，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的管理，繪出各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的運(yùn)行曲線，驅(qū)動(dòng)大型模擬屏的顯示。 （3）SCADA系統(tǒng)適用于大型系統(tǒng)的管理與調(diào)度，在較小的區(qū)域應(yīng)用使得問題復(fù)雜化，且實(shí)際應(yīng)用并不現(xiàn)實(shí)。所以它與別的調(diào)控方法一起使用會(huì)得到更好的效果。 SCADA的出現(xiàn)使得網(wǎng)絡(luò)在供水企業(yè)內(nèi)部以及供水企業(yè)之間、供水企業(yè)與其他行業(yè)之間的網(wǎng)絡(luò)通信成為現(xiàn)實(shí)，在供水行業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率上是個(gè)大的突破。 3.1.2 EPAN

23、ET EPANET是對城市給水管網(wǎng)進(jìn)行仿真模擬的軟件，用于計(jì)算和模擬有壓管網(wǎng)中水壓和水質(zhì)變化。該模型可以模擬管道內(nèi)的流態(tài)、節(jié)點(diǎn)的壓力、水箱的水位，以及管網(wǎng)在不同時(shí)間段的余氯濃度。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)已經(jīng)監(jiān)測的管段對整個(gè)管網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，對水質(zhì)及水壓做出正確的估計(jì)，對水廠的加藥量做出合理的判斷。 3.1.3 GIS GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）是20世紀(jì)60年代中期開始發(fā)展起來的新技術(shù)，是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)和管理科學(xué)及相關(guān)學(xué)科等為一體的新興邊緣學(xué)科，它不但成功地應(yīng)用于測繪、制圖、資源和環(huán)境等領(lǐng)域，

24、而且已成為城市規(guī)劃、公共設(shè)施管理、工程建設(shè)等的重要工具。 3.1.4 遺傳算法 遺傳算法是基于生物進(jìn)化機(jī)制的全局性概率搜索算法，它抽象于生物體的進(jìn)化過程，通過全面模擬自然選擇和遺傳機(jī)制，形成具有“ 生成和檢驗(yàn)”特征的搜索算法，最初由美國Hollad John H 教授提出。 遺傳算法是一種擴(kuò)展性能極強(qiáng)的算法，可以利用所需解決問題的有關(guān)信息，通過對各種選擇模式、遺傳算子的修正和改進(jìn)，對特定問題進(jìn)行求解。將遺傳算法應(yīng)用于城市給水環(huán)狀管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，具體步驟為： （1）利用水力條件來對若干組管徑值組合的合理性進(jìn)行判斷，得出問題域。 （2）定義管徑優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)，確定求解變量的定義域，選擇適當(dāng)?shù)木幋a

25、格式，表示優(yōu)化問題的解。 對于環(huán)狀給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性為求解的目標(biāo)函數(shù)，即： minZ(D) =C(Di)Li 式中，Z(D)管網(wǎng)費(fèi)用函數(shù)； C(D)與管段管徑D有關(guān)的費(fèi)用系數(shù)； L管網(wǎng)管段長度； i管段編號。 按照遺傳算法的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)的要求，在應(yīng)用中可將管網(wǎng)優(yōu)化的求解變量管段管徑值表示成一串?dāng)?shù)據(jù)或數(shù)組的形式，即編碼。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管徑數(shù)量的多少，通常可以將管段標(biāo)準(zhǔn)管徑值用一個(gè)3位或4位的二進(jìn)制字符串代替（亦可采用其他編碼方式），然后根據(jù)管網(wǎng)管段數(shù)，組成若干位的二進(jìn)制字符串來表示求解變量，形成優(yōu)化問題的一個(gè)染色體。 3.2 有待發(fā)展的技術(shù) 3.2.1 ANSYS 技術(shù)在給水管網(wǎng)中的應(yīng)用

26、 有限元分析系統(tǒng)ANSYS（Analysis System）可以對各種物理場量進(jìn)行分析，是目前世界范圍內(nèi)唯一能夠融結(jié)構(gòu)、熱、電磁、流體、聲學(xué)等于一體進(jìn)行有限元分析的分析軟件。 對于供水行業(yè)來說，漏損是個(gè)最重要的問題，漏損的原因比較多，但是主要的原因是管道的受壓導(dǎo)致漏損。所以，要研究管道受壓漏損的情況，需要對管流進(jìn)行層流分析、湍流分析以及外部受壓分析，而ANSYS是一種可以全面模擬的軟件，它可以進(jìn)行內(nèi)流和外流分析，管道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析，在管網(wǎng)設(shè)計(jì)與維護(hù)中都將會(huì)起到重要的作用。 3.2.2 Kalman 濾波理論在給水管網(wǎng)中的應(yīng)用 現(xiàn)在，Kalman 濾波理論已經(jīng)應(yīng)用于長輸管道的漏點(diǎn)定位，在這個(gè)基礎(chǔ)

27、上經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型加工，可以用于給水管網(wǎng)中漏點(diǎn)的監(jiān)測。 具體過程是：將管道流動(dòng)的過渡流模型轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間模型的描述，以管線沿程流量、壓強(qiáng)水頭為狀態(tài)變量，管道進(jìn)口壓力和出口流量視做非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的控制輸入，進(jìn)口流量和出口壓力觀測序列構(gòu)成系統(tǒng)的測量向量。線性化非線性模型，用擴(kuò)展的Kalman 濾波器結(jié)合雙曲偏微分方程特征線數(shù)值解法估計(jì)泄漏尺寸與位置，并模擬出管道流體的壓力流量過程及其沿管道的分布。在長距離輸氣與輸油管道中，這個(gè)模型已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證是很好的，表明此法模擬的管道流動(dòng)狀態(tài)很快收斂到穩(wěn)定狀態(tài)，并且泄漏尺寸估計(jì)與真實(shí)值相當(dāng)吻合。因此引入擴(kuò)展的Kalman濾波能夠提高過渡流模擬管道非定常流動(dòng)

28、的準(zhǔn)確性和跟蹤能力。 3.3先進(jìn)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合 目前，自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為各大生產(chǎn)部門的共同特點(diǎn)，對于供水行業(yè)來說，不同的技術(shù)在應(yīng)用中起到不同的作用。幾種新技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用可以極大地提升通過圖形和系統(tǒng)調(diào)度的功能。例如： （1）ANSYS與AUTOCAD兩種軟件的結(jié)合，使得在設(shè)計(jì)中可以更好地考慮到管道的受力作用，提高給水管網(wǎng)的可靠性和預(yù)見性。 （2）SCADA系統(tǒng)與Kalman理論以及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以在總體上把握漏損的情況，在最小的停水區(qū)域內(nèi)對給水管道進(jìn)行檢修和補(bǔ)漏。 （3）GIS與GPS相結(jié)合，可以在調(diào)度室內(nèi)外對管道、閥門進(jìn)行定位、檢修，最大限度地減少損失。 4結(jié)束語 區(qū)域供水是城市化進(jìn)程中的重要部分，是市政供水行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。通過整合區(qū)域內(nèi)的資源、經(jīng)濟(jì)，形成多城市協(xié)同供水聯(lián)合調(diào)度的局面，使一個(gè)區(qū)域的供水得到根本性的保障，最終形成區(qū)域一體化的發(fā)展模式。 4淚腺夏稈酒存早刪嘛詳晰該暢鋸簡籬截咋震盜隘汞誣叔蓑嗓匣短蒙你靶感桌烤胸聚趟鎢胎撬凜濁鼓抓鐐蒲繳叫珍非沽元摹