城市河网工程群多目标联合调度优化模型

城市河网工程群联合调度优化是一项复杂的系统工程,涉及多种闸、泵、堰等水利工程,是多时段、多对象、多约束、多目标非线性优化问题。基于此,提出了面向河网水环境改善目标的水工程群多目标联合调度优化模型,综合运用了“水量水质模型—优化调度模型—优化求解算法—方案优选方法”耦合方式,构建面向河网水环境改善的工程群多目标联合调度优化模型,并采用EMMOPSO算法的优化模型求解、基于AHP-TOPSIS的联合调度方案优选,以实现对河网水工程群联合调度的优化与决策支持,选择了长三角地区某城市河网开展了优化模型关键技术的数值试验与案例分析。结果表明:相较于水工程常规调度方式,本优化模型可以减少河网生态引水量23.9%~28.5%、提升河网水体水质达标度11.8%~90.4%,优化模型能够支撑平原城市河网地区取得显著的防洪除涝、水资源调配、水环境改善等多方面的综合效益。

圩区河网活水调控方案模拟与评价研究

平原圩区河网水体活性普遍较弱,调控水动力条件可提升地区水生态环境质量。基于平原河网地区调控工程约束,构建区域河网水力学模型,模拟各河段水力特征及其时空变化,以流速、流量、水位及时间为准则层构架河网畅流活水评价的综合指标体系集合,并以AHP-熵权法确定各指标权重,建立TOPSIS综合评估模型。以安徽省宿州城东新区河网为例进行评估方案验证,结果表明评价遴选的最优活水方案为跃进闸、小新河闸、东坡路涵闸和莲花沟涵闸分别以4、15、3、3 m^(3)/s进行河道错峰调度补水,综合指标全面定量化调控措施对河网水动力优化后的效果,可为该城市圩区河网活水调度提供参考依据。

基于等效场景的供水管网抗震可靠性评估

供水管网抗震可靠性是满足用户在可能地震作用下用水需求的能力。目前,多数供水管网抗震可靠性评估采用蒙特卡洛模拟产生大量的震损样本进行评估。然而,此方法在评估大型、复杂管网时,将带来极大的工作量和超高的时间成本。为了克服这些问题,提出等效场景方法以提高计算效率。首先,利用震损场景生成后验概率;然后,利用后验概率生成等效场景;最后,通过等效场景确定节点可靠性指数和系统可靠性指数。将文中所提算法与传统蒙特卡洛方法的模拟结果进行对比。研究结果表明:基于后验概率生成等效场景方法是可行的;地震烈度8度时采用100个等效场景评估其可靠性,存在少数评估误差超过10%的节点,其余小地震烈度评估误差均小于5%。将100个等效场景提高至250个,可将评估误差控制在5%以内。因此,该文提出的算法可以在保证结果准确的同时提高计算效率。

基于CNN-GRU-ATT的城市暴雨积水预测研究

多发频发的极端暴雨事件导致很多城市普遍面临严重内涝问题。能否准确高效地预测城市积水点的水位变化,是城市内涝防治的重要组成部分。为有效提升城市暴雨积水预测的精度和效率,建立了一种基于卷积神经网络(CNN)-门控循环单元(GRU)-注意力机制(ATT)的城市暴雨积水预测模型。首先利用CNN与GRU提取水位数据的局部空间特征和深层时间特征,然后引入ATT加强对降雨序列中关键信息的记忆,从而完成城市积水点的水位预测。利用开封市某积水点的实测水位对模型进行了验证,并与以往的CNN-GRU、ATT-CNN-LSTM以及CNN-LSTM模型进行了对比分析。结果表明,CNN-GRU-ATT模型的损失函数在epoch=20处即达到收敛,损失函数值最终稳定在0.0002左右,收敛效果较好。此外,与其他3种模型相比,CNN-GRU-ATT模型的预测精度评价指标表现均为最优,且模型仍能保持较高的运算效率。其中均方根误差为1.39%,平均绝对百分比误差为4.32%,决定系数为0.9954。这表明CNN-GRU-ATT模型能够准确、高效地预测出积水点的水位变化情况,可为暴雨内涝预警和制定防汛排涝方案提供有效的科学依据。

基于电-水跨层耦合模型的城市电网脆弱性评估

为更好地揭示极端场景下城市电网对供水网的复杂影响,该文考虑城市电-水主干网及用户侧的耦合特征,构建城市电-水跨层耦合模型,并分析计及供水服务损失的电网脆弱性。首先,建立城市电网及供水网的拓扑和能流模型;其次,分析高压配电变电站与泵站、中压配电变压器与用户侧高层建筑水泵两种不同层级的电-水耦合关系,建立城市电-水跨层耦合模型;再次,考虑蓄意攻击场景下电网的切负荷应急调度策略,并分析城市电-水三层故障传导效应,量化和评估高压配电网侧故障对供水网用户侧供水量的影响;最后,以某市级电网和供水网为例,评估蓄意攻击场景下计及供水服务损失的城市电网脆弱性,并分析其受电力负荷与需水量时序变化的影响。研究结果能为考虑电-水故障传导效应下识别电网薄弱点,提升城市韧性提供参考。

基于多目标的城市给水管网多工况优化设计方法

由于传统给水管网优化设计一般采用单目标单工况的优化模型,设计结果往往不具有全局可行性。因此,本文提出基于多目标的城市给水管网多工况优化设计方法。以管网造价最小为经济性目标、节点富余水头最小为可靠性目标,构建城市给水管网的多目标多工况优化设计模型,通过模型求解得到最佳的优化设计方案。应用结果表明,设计方法优化设计后,不仅确保城市给水管网的多工况供水安全稳定,而且减少了水资源浪费,该方法可靠性较高。

皖北平原城市河网水污染控制研究

针对皖北平原城市河网径流小、流速缓导致的水环境容量问题,以皖北某平原城市为例,通过建立该地区的水质水动力模型分析皖北河网的污染物质扩散规律,结合零维模型对河网水环境容量进行了核算,提出了河网水环境优化技术方案。研究显示,通过引水改善城区水环境的措施影响较小,引水流量每增加1.0 m³/s,COD、氨氮和总磷的改善效果仅提高1.5%、3.0%和2.5%;在实施源头减排措施后,水体中COD、氨氮、总磷质量浓度下降幅度均达到50%以上。

调蓄水体及排口位置对城市管网排涝能力的影响研究

近年来城市内涝灾害频发,如何准确评估管网排涝能力,快速做出响应尤为重要。因此,结合不同区况特点,基于SWMM模型构建暴雨内涝模型,模拟分析不同工况下城区内涝情况,评估管网系统的排涝能力变化;并通过搭建物理实验平台,对不同工况下内涝结果进行分析验证。结果表明,研究区域在暴雨重现期大于20年一遇时,沿河排口位置变化对管网排涝能力影响不显著;大于50年一遇时,上游调蓄水体容积变化对内涝影响减弱;区域中排口位置于半淹没到全部露出水面状态变化时,发生大于2年一遇暴雨情况下,内涝变化程度最为明显;暴雨发生时当调蓄容积充满后,较大的调蓄水体可能对上游管网的液态变化造成更强扰动。研究可为暴雨期间城市防汛排涝提出指导性建议。

国外某地区供水管网工程设计

城市给水管网是城市基础设施的重要组成部分,其质量直接影响城市的发展和居民的生活质量。传统给水管网平差计算往往以手工计算为主,效率低下耗时耗力且极易出错,本文以国外某城市给水管网建设工程为例,详细介绍了环状给水管网设计的过程,并利用CAD和“管立得”软件对建立的给水管网进行了管网平差和校核计算,极大提升了设计速度和计算效率,为其他给水工程设计提供参考。

基于复杂网络和随机森林算法的城市供水管网韧性研究

为对城市供水管网韧性进行科学评价,针对现有方法复杂度高、复杂网络拓扑与韧性的相关作用研究不足等问题,提出一种基于复杂网络和随机森林算法的城市供水管网韧性评估方法。以某供水管网为研究对象,构建城市供水管网韧性指数和拓扑指标关联性测算模型,实现对城市供水管网韧性的有效评估。结果表明:本方法对城市供水管网韧性评估效果较好,可应用推广。

智慧水务视角下的城镇排水管网设计研究

随着科技的不断进步,城市智慧水务的发展给城镇排水管网的设计工作带来前所未有的机遇。作为城市基础设施的重要组成部分,排水管网不仅关系到城市防洪排涝的安全,更与居民日常生活、工业生产及生态环境质量息息相关。当前,在城镇化高质量发展下,传统的排水管网设计模式已难以满足现代城市发展的多元化需求,智慧水务理念的引入,为排水管网设计提供了全新的思路和方法。

深圳市供水调度模拟系统设计

随着珠三角水资源配置工程建设运行,深圳市原有以东江为主自东向西的供水系统将逐步转变为东西江联合供水的复杂环路网络,供水格局发生变化。为满足深圳市多水源复杂供水网络精准调度需求,同时为全市供水调度信息管理提供直观的操作展示平台,提升精细化供水调度能力,开发了深圳市供水调度模拟系统。系统建设含综合管理、水厂需水预测、境外水源需求、正常供水调度、检修供水调度、应急供水调度、调度模拟工具、用户信息管理八大功能模块,可支撑境外供水工程—水源水库—输水工程—水厂全过程多场景供水调度模拟。系统的开发可为深圳市供水调度方案及计划制定、供水调度信息管理提供有力支撑,对提高城市多水源复杂供水网络调度模拟的整体水平具有参考意义。

面向城市水务调水管网的物联网智能监测与控制系统优化策略研究

面向城市水务调水管网的物联网智能监测与控制系统优化策略旨在解决当前存在的问题,如数据采集不全面、不及时,监测手段落后缺乏智能化,及控制方式单一缺乏灵活性等。文章首先分析了这些问题对水务管理的影响,然后提出了基于物联网技术的系统优化方案。优化方案包括系统架构设计优化、数据采集与传输技术优化及智能化监测技术实现。这些优化策略的应用,有效解决了传统水务监测系统长时间存在的难题,显著提高了城市水务调水管网的监测与控制能力。这有助于及时发现并处理水务管网中的问题,提高管网的运行效率,降低安全隐患,优化供水效率,为城市水务管理提供一定参考。

基于AHP法及熵权法采用物元可拓模型在城乡供水管网项目后评价中的应用

随着农村地区城镇化的不断加深,居民对市政供水的需求日益增长,供水管网作为供水系统的主要组成部分,其建设和管理对居民的生活质量和城镇化进程起着重要的作用。近年来,随着大量城乡供水管网项目建设完成并投入使用,当前面临的一个重要问题是如何科学、客观地评价这些项目的实施效果,是否达到了预期目标。文章在研究了多种评价方法后,结合城乡供水管网项目的特点,最终确定采用物元可拓模型进行分析评价,其中指标权重通过AHP(层次分析法)确定,采用熵权法进行修正。通过该模型的应用,可对城乡供水管网项目进行有效评价,为企业今后的决策提供依据。

城区供水管网改造工程埋管施工造价预测方法研究

本文针对城区供水管网改造工程埋管施工的造价预测方法展开研究。采用了一种新颖的混合数据驱动建模技术EPR,该技术基于遗传编程策略,旨在明确识别影响管道的关键因素。研究将管道特征属性纳入建模,通过数学模型与实际数据相结合,清晰地揭示了管道时间、直径、长度等因素对管网改造工程成本的影响。在数据预处理和模型选择阶段,针对数据质量和管道属性,采取了有效的预处理和分类方法。通过多目标优化算法,提出了同时考虑成本和风险的管道替换方案,为决策者提供了科学依据。最终,通过对比单目标方法和多目标方法的结果,证明了多目标方法的优越性和实用性。

进一步改善城市网-厂-水体污水系统升级改造和运行效率的四点看法

2022年,《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》发布,要求努力解决河流雨后黑臭和雨季河流断面水质下降问题,力争到2025年,进水BOD浓度高于100毫克/升的城市生活污水处理厂规模占比达90%以上,城市生活污水集中收集率达到70%以上。水行业正面临着防止雨后河流返黑和改善雨季河流水质等新任务。因此,结合近年来成绩、实践和欧美的经验教训,提出和讨论了与进一步改善网-厂-水体城市污水系统升级改造及运行效率相关的四个问题:分流制管网有没有外(雨)水入侵和溢流、污水处理厂的进水浓度应多高、为什么部分污水处理厂需局部扩容、为什么污水管道中流速低于自净流速,并在此基础上,对相关工作提出了建议。

基于Mike Urban的雨水管网模型分析

老城区在城市化的发展过程中面临越来越严重的内涝问题,城市排水管网模型是研究城市内涝灾害的重要方法。以东莞市谢岗镇中心区为研究对象,建立基于Mike Urban的雨水管网模型,模拟不同重现期设计降雨条件下排水系统的运行情况,提出改造措施使其满足10年一遇的降雨。结果表明现状雨水管网排水能力勉强满足2年一遇降雨,通过增加调蓄池能明显降低管道峰值水位,将现状管网排水能力提高到10年一遇降雨,但想从根本上解决内涝问题还需要LID措施进行源头控制。本研究为老城区管网评估和改造提供了技术支撑。

供需平衡下的城市供水管网升级改造

随着城市化发展,城市供水管网作为城市基础设施的重要组成部分,在关埠镇等地区进行升级改造是当地城市发展与解决用水问题的必要举措。以关埠镇为例,从供需平衡的角度出发,全面分析城市供水管网升级改造的相关问题,旨在解决当地用水问题、完善供水设施、加快经济发展和提升居民生活质量。

无负压供水设备在农村管网中的应用研究

随着城乡一体化供水工程的推进,农村地区的供水是其中的重难点。本文根据规范和设计经验,提供了一套农村地区供水管网的设计流程和方法;分析了无负压供水设备的运行原理,研究出无负压供水方式比传统加压方式有减少污染风险、节能、节地等优点,从而总结出无负压供水设备在农村供水管网末端应用的效果还是比较好的。本文为农村供水管网的设计提供借鉴,并为无负压供水设备的更新升级和发展提供思路。

城市湖泊污染控制工程研究——以梅溪湖为例

在城市快速开发建设进程中,城市湖泊水环境面临着严峻考验。文章以梅溪湖为例,分析梅溪湖规划建设的成功经验,并针对晴天污水直排、初期雨水污染、管网病害等突出问题,采用排口智能化改造、管道病害修复、管网改造完善等工程措施,在控制入湖污染的同时兼顾景观功能。该工程的实施对完善城市排水体系、防治污染风险、改善湖泊水质具有重要意义,为城市湖泊污染控制提供有益借鉴。