供水管網(wǎng)水力水質(zhì)模型及其校核研究.pdf

1、本課題主要的研究內(nèi)容是：建立供水管網(wǎng)模型及其校核工作。建立的模型主要包括管網(wǎng)水力模型、余氯模型和水齡模型。用準確的供水管網(wǎng)模型來實時反映管網(wǎng)水力水質(zhì)的近似運行狀況，基本上可以掌握管網(wǎng)中水的狀態(tài)，以管網(wǎng)模型為依據(jù)，可以開展管網(wǎng)水力水質(zhì)調(diào)度，也為后續(xù)管網(wǎng)研究工作建立平臺，如管網(wǎng)污染源追蹤研究。
　　采用G市某區(qū)域供水管網(wǎng)為實例，采用數(shù)據(jù)監(jiān)控采集系統(tǒng)(SCADA)和地理信息系統(tǒng)(GIS)收集整理實際管網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場勘察和人工檢測

2、數(shù)據(jù)建立供水管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)；應(yīng)用管網(wǎng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，建立該管網(wǎng)的水力模型，手工方式初步校核該模型后，需要進一步調(diào)整模型有關(guān)參數(shù)時，采用自動校核方法。當求解自動校核目標函數(shù)，文中確定使用遺傳算法，有效地提高了水力模型的準確度。在校核G市某區(qū)域供水管網(wǎng)水力模型過程中，發(fā)現(xiàn)用遺傳算法單獨調(diào)整管段海曾-威廉系數(shù)可以滿足管網(wǎng)水力模型以水質(zhì)模擬為建模目標的精度要求；另外，同時調(diào)整管網(wǎng)中部分無實測數(shù)據(jù)的節(jié)點流量并不能更好的提高管網(wǎng)水力模型精度。最后，G市該

3、區(qū)域管網(wǎng)水力模型情況如下：該模型與實際管網(wǎng)運行情況吻合良好；模擬壓力值與測量值的平均絕對誤差為0.305m，絕對誤差小于0.5m的部分占數(shù)據(jù)總數(shù)85.52%，達到水力模型精度要求，同時滿足以水質(zhì)模型為目標的建模要求。
　　在準確的水力模型的基礎(chǔ)上，利用建模軟件EPANET中水齡計算模塊建立G市該區(qū)域供水管網(wǎng)水齡模型。通過供水管網(wǎng)水齡計算結(jié)果分析，可知G市該區(qū)域管網(wǎng)大部分出水水齡都在20h以內(nèi)，24h左右管網(wǎng)水會更新一次。該管網(wǎng)所有

4、節(jié)點平均水齡估計在15h左右，整個管網(wǎng)最大節(jié)點水齡值為46h。雖然水廠出水在進入該區(qū)域管網(wǎng)前，需要流經(jīng)其它管網(wǎng)，但停留時間最長不超過24h，因此通過對G市該區(qū)域供水管網(wǎng)水齡計算，可知該供水管網(wǎng)水齡條件良好。
　　通過對G市某區(qū)域供水管網(wǎng)余氯實驗數(shù)據(jù)和已有研究成果分析，初步確定管網(wǎng)中各組管段的管壁余氯衰減系數(shù)和整個管網(wǎng)的主體水余氯衰減系數(shù)，利用EPANET2.0中的水質(zhì)模擬功能，建立管網(wǎng)余氯衰減模型；另外，用數(shù)學模型對該區(qū)域管網(wǎng)余氯