高扬程多起伏输水管道停泵水锤防护优化

为兼顾可靠性和经济性,对高扬程、多起伏输水管道停泵水锤防护设备参数进行优化,构建BP神经网络模拟水力过渡过程,以空气阀和单向调压塔参数为决策变量,协同多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化得到Pareto最优解集,采用熵权-TOPSIS法进行决策确定最佳方案。将该方法应用于工程实例,结果表明,相比初始方案,优化方案以低于92.06%的单向调压塔容积提供相近的正压防护效果,管道沿线最低负压提升49.28%,与无防护措施相比,在满足管材耐压能力的同时,管道沿线最大、最小压力与屈服能力上、下限的最大差距分别减小84.02%和65.00%。该方法可实现停泵水锤防护计算与智能优化算法有效链接,确定可靠且经济的停泵水锤防护设备参数。

基于博弈论赋权耦合灰色关联分析的调蓄池优化选址

在构建城市内涝风险评估指标体系的基础上,采用博弈论(GT)思想将层次分析法(AHP)所得主观权重与改进熵值法(IEVM)所得客观权重组合赋权,并将灰色关联分析(GRA)与逼近理想解排序(TOPSIS)相结合,建立量化评估框架,最终通过各节点的相对贴近度确定调蓄池的位置。结果表明:GRA-TOPSIS所得综合值的变异系数为0.628,均高于单独使用GRA或TOPSIS的变异系数,更有利于对各节点内涝风险进行辨识。此外,应用该方法对消除城市内涝风险、提高城市防涝标准有显著效果。

基于AHP-GRA的城市内涝风险评估及调蓄池选址

为探索调蓄池的选址方法,综合考虑影响城市内涝的积水风险和超载风险,提出采用层次分析-灰色关联分析(AHP-GRA)方法建立多目标风险评估模型,并对城市内涝风险进行综合分析,以加权灰色关联度小于0.6的节点作为分散调蓄的选址点。应用案例验证表明:以该评估模型选取的位置设置调蓄池与传统的末端调蓄方案相比,对消除城市内涝风险,提高城市防涝标准有显著效果,可得到合理的调蓄池选址方案。

极小降压空间下城市供水管网的DMA分区方法

在实施独立计量区域(DMA)分区时关闭边界阀门会造成管网中局部压力不满足管网规定最小服务水压.针对上述问题,以谱聚类算法分区后边界管段(BPs)的数量及其平均体积流量、管径和长度作为目标函数,通过MATLAB中的函数gamultiobj得到最优分区BPs.设置一系列不同的最小服务水压并将它们作为约束条件,以分区后节点平均水龄和分区成本为目标函数,经gamultiobj优化计算得到Pareto最优解,根据解的情况确定BPs上设备的最优布置方案.采用模拟退火算法找出最佳管段更换方案,使得管网水压满足要求.以仅有0.09 m降压空间的Modena管网为例,采用本研究方法,在顺利完成分区的基础上还使分区后大体积流量用户和管网末梢用户的水质得到改善.该方法可以实现极小降压空间下管网的DMA分区,且在分区后仍能保证管网正常运行.

基于遗传算法的重力流输水管道关阀方案优化

为防止长距离重力流输水管道水锤发生,减少水锤危害,以山西省某市长距离重力流输水工程(输水管道长度为18.492 km,水位高差为84 m)为例,建立了水力瞬态计算模型,基于该模型采用遗传算法开发了关阀曲线及气阀布置方案的优化程序。分别对一~四阶段关阀曲线及气阀布置方案进行了优化计算,并对不同关阀方案下程序运行效率和水锤防护效果进行了对比分析。结果表明,多阶段关阀方案明显优于一阶段关阀方案;多阶段方案中,三阶段关阀方案的遗传算法优化成功率更高,对水锤的防护效果更好,气阀布置的数量明显减少。

供水管网DMA分区及优选分区边界管段方法研究

针对目前城市供水管网进行独立计量分区(DMA)方法不成熟、依赖经验较多的问题,提出了一种新的DMA分区方法。以分区边界管段(BPs)长度和BPs中高流量管段数量最小化为目标,定义了两节点间相似度计算公式,利用谱聚类(SC)算法完成对DMA区域的划分。在满足管网压力限制的条件下,以节点压力标准差之和、综合水龄指数和分区成本作为优化目标,建立BPs上阀门和流量计优化布置模型。使用多目标粒子群(MOPSO)算法求解该模型,得到Pareto最优解集;通过优劣解距离法(TOPSIS)进行多个布置方案的决策。将该方法应用于某实际管网进行DMA分区,结果表明,该方法可以顺利完成管网DMA分区,并在改善分区后管网水力水质性能及降低分区成本等方面起到显著作用。