基于常規(guī)和突發(fā)污染復(fù)合目標(biāo)下的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化選址研究.pdf

1、供水管網(wǎng)中水質(zhì)惡化的原因主要來自內(nèi)源污染和外源污染兩個(gè)方面，依據(jù)不同的監(jiān)測(cè)目的分為常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測(cè)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)單個(gè)方面的優(yōu)化選址已經(jīng)不能滿足供水企業(yè)對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的要求。本文以fossolo算例管網(wǎng)和廣東省TX實(shí)際管網(wǎng)為研究對(duì)象，開展基于常規(guī)和突發(fā)污染復(fù)合目標(biāo)下水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化選址模型的構(gòu)建以及求解模式的研究。最終獲得滿足監(jiān)測(cè)目標(biāo)要求的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案，提高供水管網(wǎng)的管理和節(jié)省在水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面的投資。
　　首先，在EPAN

2、ET平臺(tái)上建立管網(wǎng)模型，模擬管網(wǎng)的非穩(wěn)態(tài)工況運(yùn)作，得到管網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，在 MATLAB平臺(tái)上建立水質(zhì)比例矩陣和監(jiān)測(cè)時(shí)間矩陣。
　　其次，提出基于常規(guī)和突發(fā)污染復(fù)合目標(biāo)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化選址方法和使用改進(jìn)的 NSGA-Ⅱ算法進(jìn)行求解。在 NSGA-Ⅱ算法的基礎(chǔ)上建立外部檔案儲(chǔ)存非支配解和對(duì)產(chǎn)生子代的方式進(jìn)行改進(jìn)，提高NSGA-Ⅱ算法求解水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)多目標(biāo)優(yōu)化選址模型的效率。結(jié)果表明，在fossolo管網(wǎng)上求

3、解基于常規(guī)和突發(fā)污染實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化選址模型，與使用NSGA-Ⅱ算法相比，在獲得完整的非支配解得情況下，運(yùn)算時(shí)間節(jié)省了約42％。
　　再次，通過在常規(guī)水質(zhì)選址模型和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測(cè)選址模型的目標(biāo)函數(shù)引入監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)目與管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的比值，形成了雙目標(biāo)優(yōu)化選址模型并采用改進(jìn)的NSGA-Ⅱ算法對(duì)選址模型求解。在fossolo管網(wǎng)和TX實(shí)際管網(wǎng)應(yīng)用改進(jìn)后選址模型，對(duì)于fossolo管網(wǎng)，在水齡覆蓋標(biāo)準(zhǔn)值為0.75和監(jiān)測(cè)時(shí)間為900

4、s的情況下，布置3個(gè)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和3個(gè)突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，常規(guī)監(jiān)測(cè)的水量覆蓋率為81.8%和突發(fā)污染監(jiān)測(cè)失效率為22.7%。對(duì)于TX實(shí)際管網(wǎng)，在水齡覆蓋標(biāo)準(zhǔn)值為0.5和監(jiān)測(cè)時(shí)間為1800s的情況下，分別布置常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)87個(gè)和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)98個(gè)，和在水齡覆蓋標(biāo)準(zhǔn)值為0.75和監(jiān)測(cè)時(shí)間為1800s的情況下，分別布置常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)135個(gè)和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)98個(gè)，滿足常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的水量覆蓋率為80%和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)失效率為3

5、0%。
　　最后，在fossolo管網(wǎng)和TX實(shí)際管網(wǎng)模型應(yīng)用提出的基于常規(guī)和突發(fā)污染復(fù)合目標(biāo)下監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化選址模型和采用改進(jìn)的NSGA-Ⅱ算法求解。在滿足了常規(guī)監(jiān)測(cè)水量覆蓋率80%以上和突發(fā)污染水質(zhì)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)失效率在30%以下的監(jiān)測(cè)目標(biāo)的前提下，對(duì)于fossolo管網(wǎng)，布置3個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，常規(guī)監(jiān)測(cè)的水量覆蓋率為80.1%和突發(fā)污染監(jiān)測(cè)失效率為27.4%，與單獨(dú)布置需要6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)相比，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目減少3個(gè)。對(duì)于TX某城鎮(zhèn)管網(wǎng)，在水齡覆蓋