城市供水管網(wǎng)DMA實時建模及應用研究.pdf

1、管網(wǎng)水力模型廣泛用于供水系統(tǒng)的規(guī)劃設計和調(diào)度決策，然而，受限于離線建模條件和人工校核維護方式的影響，離線模型越來越難以應對諸如爆管、水泵機械事故、水質(zhì)污染等緊急事件的挑戰(zhàn)，因此，近年來傳統(tǒng)離線模型的種種能力受到質(zhì)疑和低估。通過將SCADA系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)與模型連接，進行實時建模，充分發(fā)揮模型的性能，滿足實際需求，是當前供水管網(wǎng)水力建模研究的熱點。限于以往信息化基礎條件和相關理論研究不足，實時建模在國內(nèi)尚無具體研究及應用先例。隨著國內(nèi)供水企

2、業(yè)SCADA、GIS等信息化系統(tǒng)逐步完善，進行實時建模研究條件日漸成熟。借此，開展了供水管網(wǎng)實時建模及應用研究，主要內(nèi)容如下：
　　1、實時模型對管網(wǎng)動態(tài)不確定性的改進研究：闡述了實時模型對傳統(tǒng)離線模型難以克服管網(wǎng)動態(tài)不確定性因素的改進；對影響實時模型精度的敏感性因素進行了分析。
　　2、EPANERT-RTX實時建模技術介紹與改進：(1)EPANET-RTX在線預處理方法不能有效消除管網(wǎng)異常噪音，改進了重采樣和移動平滑方法

3、；(2)EPANET-RTX需水量估計算法易使節(jié)點用水量估計值過于平滑，使模型模擬偏差較大，提出利用動態(tài)基值對節(jié)點需水量進行在線分配；(3)針對EPANET-RTX未提出的負需水量水源的水頭和閥門狀態(tài)更新問題，提出了相應方法實現(xiàn)；
　　3、DMA實時模型建立：提出了在DMA下獨立進行實時建模的方法，并針對S市DMA開展了實時建模試驗。試驗結(jié)果表明，較于EPANET-RTX以及原有離線模型，DMA實時模型在平均擬合精度、動態(tài)擬合精度

4、、實時跟蹤精度上都有相對提高，尤其相比離線模型有很大提高。
　　4、DMA實時模型在管網(wǎng)爆管定位問題上的應用：鑒于傳統(tǒng)離線模型在爆管定位時存在固有缺陷，本文提出了基于實時模型優(yōu)化校核的爆管定位方法。該方法利用遺傳算法優(yōu)化校核實時模型，實現(xiàn)爆管定位與漏失量的計算。為使得解在空間上收斂，利于精確定位，提出利用基于空間自然搜索方法對遺傳算法中的個體進行編碼；利用壓力態(tài)勢和流量異常率的分析進行爆管初步定位，實時模型通過初步定位得到的初始參

5、數(shù)，對爆管進行精確定位。5處爆管定位試驗結(jié)果表明，兩處定位偏差控制在了250m以內(nèi)，雖然另外3處爆管對測點壓力影響甚微，定位難度較大，但定位偏差仍控制在了1km以內(nèi),證明了相比傳統(tǒng)離線定位方法更具實用性，定位精度能較大提高。
　　5、DMA測點優(yōu)化布置改進研究：為提高實時模型的校正精度和異常偵測能力，分別利用基于聚類分析和基于靈敏度尋優(yōu)的方法對DMA測點進行優(yōu)化布置研究。針對以往編網(wǎng)法存在效率慢的問題，采用Kmeans方法結(jié)合模糊