城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)模擬理論與工程實踐

目錄
《博士后文庫》序言
序
前言
上篇 理論研究
第1章 緒論 3
1.1 研究背景 3
1.2 我國供水管網(wǎng)系統(tǒng)建模的機遇與挑戰(zhàn) 4
1.2.1 管網(wǎng)建模的機遇 4
1.2.2 管網(wǎng)建模的挑戰(zhàn) 5
1.3 供水管網(wǎng)模型的研究進展 7
1.3.1 管網(wǎng)水力模型的研究與應用 7
1.3.2 管網(wǎng)水質(zhì)模型的研究與應用 11
1.3.3 模型自動校核研究進展 15
1.4 研究目的與意義 16
第2章 管網(wǎng)模型參數(shù)實測與水力模型建立 17
2.1 建模技術(shù)流程 17
2.2 模型參數(shù)實測 18
2.2.1 大用戶用水規(guī)律(用水模式)實測 19
2.2.2 管道阻力系數(shù)實測 21
2.2.3 閥門阻力系數(shù)實測 27
2.2.4 水泵特性曲線實測 35
2.2.5 節(jié)點高程GPS實測 37
2.3 供水管網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)模型建立 39
2.3.1 管網(wǎng)和SCADA數(shù)據(jù)要求 39
2.3.2 管網(wǎng)模型和SCADA接口設(shè)計 40
第3章 管網(wǎng)水力模型自動校核 41
3.1 管網(wǎng)水力模型校核 41
3.1.1 模型校核精度分析 42
3.1.2 模型校核方法 44
3.2 優(yōu)化過程采用的遺傳算法 45
3.2.1 遺傳算法基本原理 45
3.2.2 遺傳算法數(shù)學機理 48
3.2.3 快速混亂遺傳算法 50
3.2.4 非控制排序遺傳算法 53
3.3 監(jiān)測點優(yōu)化布置 57
3.3.1 監(jiān)測點優(yōu)化布置模型建立 57
3.3.2 監(jiān)測點優(yōu)化模型求解 58
3.3.3 監(jiān)測點優(yōu)化結(jié)果分析 60
3.4 自動校核面臨的問題和對策 62
3.5 模型自動校核結(jié)果分析 65
第4章 管網(wǎng)水質(zhì)模型自動校核及其應用 70
4.1 單物質(zhì)反應模型 71
4.1.1 單物質(zhì)反應模型原理 71
4.1.2 單物質(zhì)反應模型求解 72
4.2 多物質(zhì)反應模型 74
4.2.1 多物質(zhì)反應模型原理 74
4.2.2 多物質(zhì)反應模型求解 75
4.3 管網(wǎng)水質(zhì)節(jié)點混合模擬方法改進 77
4.4 水質(zhì)模型校核方法改進 79
4.4.1 水質(zhì)模型校核標準 80
4.4.2 水質(zhì)模型自動校核改進 81
4.4.3 水質(zhì)模型自動校核結(jié)果分析 82
4.5 管網(wǎng)細菌再生長模型應用 85
4.5.1 單物質(zhì)反應模型對異養(yǎng)菌的間接模擬 85
4.5.2 多物質(zhì)反應模型對管網(wǎng)中細菌的直接模擬 92
第5章 供水管網(wǎng)不確定性來源與變量隨機性分析 96
5.1 管網(wǎng)系統(tǒng)不確定性的來源 96
5.2 管網(wǎng)系統(tǒng)變量隨機性分析 97
5.2.1 管網(wǎng)工況動態(tài)性 97
5.2.2 管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)復雜性 98
5.2.3 用水量時空分布的不均衡性 98
5.2.4 管段流量和節(jié)點壓力的隨機性分析 98
第6章 基于隨機抽樣的不確定性分析理論與實例研究 101
6.1 確定性模型計算理論 101
6.1.1 基本水力條件 101
6.1.2 環(huán)狀管網(wǎng)計算方法 102
6.2 不確定性分析理論方法 103
6.3 管網(wǎng)系統(tǒng)隨機抽樣模擬理論方法 105
6.4 隨機抽樣方法研究 107
6.5 基于隨機抽樣的不確定性分析實例研究 108
6.5.1 基于隨機抽樣模擬的實例分析 109
6.5.2 模型精度評估建議 111
6.5.3 基于隨機抽樣模擬的管網(wǎng)軟件開發(fā) 112
下篇 工程應用
第7章 超大城市供水規(guī)劃分析與模型應用 119
7.1 供水管網(wǎng)概況 119
7.1.1 供水現(xiàn)狀 119
7.1.2 信息化程度 122
7.1.3 水廠和增壓泵站 123
7.1.4 供水管網(wǎng)系統(tǒng) 125
7.1.5 供水管網(wǎng)運行調(diào)度 126
7.2 供水管網(wǎng)模型現(xiàn)狀調(diào)研 127
7.2.1 管網(wǎng)模型現(xiàn)狀 127
7.2.2 各區(qū)域供水管網(wǎng)模型校核與評估 129
7.2.3 中心城區(qū)管網(wǎng)模型整合 131
7.3 供水規(guī)劃調(diào)研及需水量預測 132
7.3.1 各供水區(qū)域規(guī)劃資料梳理 132
7.3.2 各供水區(qū)域階段需水量預測 135
7.4 預測需水量調(diào)整及供水結(jié)構(gòu)調(diào)整方案 137
7.4.1 預測需水量調(diào)整 137
7.4.2 供水結(jié)構(gòu)調(diào)整原則 137
7.4.3 供水結(jié)構(gòu)調(diào)整方案 138
7.4.4 調(diào)整方案模擬計算及結(jié)果評估 141
7.4.5 工程費用初步匡算 145
7.5 各階段供水方案模擬驗證 145
7.5.1 2012年供水方案及模擬驗證 145
7.5.2 2013年供水方案及模擬驗證 147
7.5.3 2015年供水方案及模擬驗證 150
7.5.4 2020年供水方案及模擬驗證 154
7.5.5 各階段供水方案模擬驗證結(jié)果 159
7.6 水源切換下管網(wǎng)系統(tǒng)安全評估 159
第8章 管網(wǎng)模型在中型城市供水規(guī)劃中的應用 166
8.1 中長期需水量預測 167
8.1.1 灰色預測方法簡介 168
8.1.2 需水量預測模型建立與求解 169
8.1.3 預測結(jié)果與精度分析 170
8.2 規(guī)劃模擬及方案比較 172
8.2.1 方案評價指標 172
8.2.2 2015年供水規(guī)劃 173
8.2.3 2020年供水規(guī)劃 176
第9章 中小城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)模型應用研究 181
9.1 供水管網(wǎng)現(xiàn)狀評估 181
9.1.1 供水概況 181
9.1.2 模型概況及應用研究 183
9.2 水廠停役模擬分析 190
9.3 饋水分析 192
9.4 小結(jié)與建議 194
第10章 世博園區(qū)供水管網(wǎng)水質(zhì)模型探索 195
10.1 供水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng) 195
10.2 供水SCADA系統(tǒng) 199
10.3 管網(wǎng)水質(zhì)模型的建立和應用 200
10.3.1 管網(wǎng)水力模型 200
10.3.2 管網(wǎng)水質(zhì)模型 203
10.4 小結(jié)與建議 210
參考文獻 212
編后記 214