论文摘要：基于水压与水质的供水管网优化调度理论及应用研究

供水系统作为城市的重要基础设施，已经关系到社会经济发展的稳定与人民生活的安定。随着城市规模的不断扩大，城市供水系统的规模也越来越大，这将导致供水系统的调度更加复杂，经验调度的管理方法已经不能适应城市发展的需要，因此，在经济与科技不断发展的今天，如何对供水系统的调度实现科学化管理，成为目前供水部门面临的重要课题。　　以提高供水系统的经济效益和社会效益为目标，利用微粒群算法对基于水压和水质的供水系统优化调度及相关问题进行了研究。论文的主要工作与结论如下：（1）依据为各已知时期数据赋权的方法预测未知数据这一基本思想，提出了新的预测方法——赋权指数平滑模型，并将其与成分数据建模方法相结合，用于城市日用水量的预测。实际应用中发现，赋权指数平滑法用于日用水量预测可行，精度较高；与成分数据建模方法结合后，预测精度又得到了进一步的提升，且两种方法预测精度均能够满足供水系统宏观调控的需求。（2）以泵站耗电最小为目标，以满足用户对水量及水压的要求为约束，建立了供水管网直接优化调度模型，用偏最小二乘回归法解决了供水系统水力分析中，变量严重线性相关，难于建立回归模型的问题，并利用微粒群算法对调度模型进行求解，得到了供水系统的优化方案。运用应用实例比较优化调度与经验调度，分析发现，在优化调度状态下管网的运行更加平稳，表明优化调度方案优于经验调度方案，也证实微粒群算法可以用来求解供水管网优化调度模型，并能取得较好结果。（3）针对目前泵站含有不同机型的水泵，分析了定速泵、变速泵与混合泵站的优化调度问题，均以水泵消耗总功率为目标函数，建立了水泵特性曲线为一般形式时的优化调度模型。对于变速泵调度模型，其关键因素是转速因子的表达，提出了特性曲线为一般形式时，转速因子的计算式，扩展了变速泵及混合泵站优化调度的应用范围。在算例应用中，混合泵站调度结果不仅能够满足用户用水量及监测点允许自由水压的要求，且无论是能耗还是最不利自由水压，均高于经验调度与只有定速泵的优化调度的结果。表明一般形式转速因子计算式的有效性，完善了水泵优化调度问题。（4）针对目前供水系统优化调度过程未考虑用水水质，以水质指标值是否接近指定值作为目标函数，建立了考虑水质的供水系统优化调度模型。该模型将动态水质模型与单独考虑用户用水水压的调度模型相结合，同时考虑了用户对用水水压和水质的要求，使模型更符合实际情况。算例结果显示，优化后不仅使管网中水压得到了改善，余氯浓度的分布也更加均匀合理，较大程度的提高了饮用水水质，减少了氯剂的消耗量。（5）针对供水系统水源节点附近余氯浓度过高，提出了为供水系统增加加氯点的办法，用节点水龄度量节点水质，首次提出将加氯量与末梢节点水龄共同作为调度的目标函数，建立了考虑多点加氯的优化调度模型。算例结果显示，该方法不仅能够改善管网系统浓度分布，更进一步提升管网水质，也能够带来相当显著的经济效益。

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