突發(fā)外源污染入侵的非穩(wěn)態(tài)管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化選址研究(1)

1、分類號：UDC：密級：學(xué)校代號：11845學(xué)號：2111209048廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(工學(xué)碩士)突發(fā)外源污染入侵的非穩(wěn)態(tài)管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化選址研究朱應(yīng)云指導(dǎo)教師姓名、職稱：基魚坦蠆9熬拯王查紅熬援企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱：——專業(yè)或領(lǐng)域名稱：丕王猩學(xué)生所屬學(xué)院：丕量童適王猩堂暄論文答辯日期：2Q!墨生魚旦摘要事兩要供水管網(wǎng)外源性突發(fā)污染入侵下，水質(zhì)安全問題是一個多目標(biāo)復(fù)雜問題。管網(wǎng)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、水流慣性、水力瞬變等特征，而目前的水

2、質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化選址多以穩(wěn)態(tài)、準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)水力模擬為基礎(chǔ)進(jìn)行，與實(shí)際管網(wǎng)的運(yùn)行工況存在較大差異。本文在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)工況的基礎(chǔ)上，在時(shí)間步長的銜接點(diǎn)對管網(wǎng)水流微元所攜帶的水力信息進(jìn)行了微觀研究，并將其定義為本文的非穩(wěn)態(tài)水力工況。為解決非穩(wěn)態(tài)水力瞬變工況下的水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化問題，本文以廣東省TX鎮(zhèn)的實(shí)際管網(wǎng)為研究對象，開展了基于非穩(wěn)態(tài)水力工況的水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)選址模型的構(gòu)建及其求解模式的研究。通過收集該鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)的管網(wǎng)靜態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)搭建管網(wǎng)水力模型，對非穩(wěn)態(tài)水

3、力瞬變工況數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，建立基于非穩(wěn)態(tài)水力瞬變工況的選址通用模型，利用自適應(yīng)粒子群kmedoids聚類算法確定了求解模式，對水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的優(yōu)化選址提供方案決策輔助及提高供水管網(wǎng)的管理有較好的現(xiàn)實(shí)意義。首先，改進(jìn)水力流通的計(jì)算方法以求解非穩(wěn)態(tài)水力工況，包括：水力流通路徑、水力流通時(shí)間、節(jié)點(diǎn)監(jiān)測到污染物時(shí)管網(wǎng)對外供出的受污染水的體積、污染物物質(zhì)的量與污染物的濃度。通過計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn)，非穩(wěn)態(tài)水力工況下管網(wǎng)水流運(yùn)動更為復(fù)雜，表現(xiàn)

4、為：(1)兩兩節(jié)點(diǎn)間的水力流通可行性因時(shí)刻的不同而改變，水力流通可行與否除受到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響外，還受到各管段水流方向的影響，即各水源供水狀況的影響：(2)在水力流通可行的兩節(jié)點(diǎn)中，上述五個方面的數(shù)據(jù)均因時(shí)刻的改變而產(chǎn)生變化；(3)兩兩節(jié)點(diǎn)間的水力流通可行總數(shù)隨時(shí)刻的變化而變化，并且變化幅度較大。因此，用穩(wěn)態(tài)工況代替非穩(wěn)態(tài)工況的誤差不可忽視。經(jīng)過改進(jìn)水力流通的計(jì)算方法，能夠有效的求得非穩(wěn)態(tài)水力工況下數(shù)據(jù)，更貼近實(shí)際管網(wǎng)運(yùn)行工況。其次，結(jié)合

5、非穩(wěn)態(tài)水力工況的特點(diǎn)，通過對不同優(yōu)化目標(biāo)的水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)選址模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并總結(jié)共同性，可構(gòu)建供水管網(wǎng)兩兩節(jié)點(diǎn)間一一對應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化三維存儲矩陣從而建立通用數(shù)學(xué)模型。標(biāo)準(zhǔn)化三維矩陣的建立能夠有效地解決非穩(wěn)態(tài)下供水管網(wǎng)水力瞬變的數(shù)據(jù)存儲問題。對不同的優(yōu)化目標(biāo)將其監(jiān)測數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建三維矩陣即可形成不同優(yōu)化目標(biāo)的選址模型，具有很強(qiáng)的通用性及工程實(shí)用性。再次，提出了基于自適應(yīng)粒子群kmedoids聚類算法對通用數(shù)學(xué)模型的求解模式。針對供水管網(wǎng)