基于遗传算法的供水管网阻力系数辨识

第30卷第23期2014年12月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVo1．30No．23Dec．2014基于遗传算法的供水管网阻力系数辨识刘永鑫，邹平华，马月璇(1．哈尔滨工业大学建筑学院，黑龙江哈尔滨150090；2．东北农业大学研究生院，黑龙江哈尔滨150030)摘要：利用遗传算法求解由连续性方程和能量方程组成的供水管网阻力系数辨识方程组，可以得到有一定可信度的辨识方程组的解，该解可以作为管网阻力系数的辨识结果。利用该辨识方法对实际算例进行计算，所得辨识结果证明了基于遗传算法的供水管网阻力系数辨识方法的实用性和合理性。该方法也可以应用于其他管网阻力系数辨识，如供热管网等。关键词：供水管网；阻力系数辨识；遗传算法；辨识方程组中图分类号：TU991文献标识码：C文章编号：1000—4602(2014)23—0l13—04IdentificationofPipeResistanceCoeficientsinWaterDistributionSystemBasedonGeneticAlgorithmLIUYong—xin，ZOUPing—hua，MAYue—xuan(1．SchoolofArchitecture，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China；2．GraduateSchool，NortheastAgriculturalUnive~ity，Harbin150030，China)Abstract：Theidentificationequationsofpiperesistancecoeficientsinwaterdistributionsystemcomposedbycontinuityequationandenergyequationweresolvedbygeneticalgorithm(GA)．Thesolu—tionofidentificationequationswithcertaincredibilitycouldbeconsideredastheidentificationresultsofpiperesistancecoefficients．Theidentificationmethodwasusedtocalculatetheactualexample，andtheresultsprovedthepracticabilityandrationalityoftheidentificationmethodofpiperesistancecoeficientsinwaterdistributionsystembasedonGA．Thismethodcarlalsobe印pliedtoidentificationofresistancecoeficientsofotherpipenetworks，suchasaheatingpipenetwork．Keywords：waterdistributionsystem；identificationofresistancecoeficients；geneticalgo—rithm；identificationequations为了使管网的水力计算、运行调节及水质分析等更加准确，提高其可靠性，更好地满足用户的需要，需要尽量提高管网阻力系数的准确程度。如果依据管网阻力系数设计值对实际运行的阻力系数值进行估计，会因为管网系统年代久，管材、管径资料不全以及管网存在腐蚀等因素而不易得到阻力系数准确值，从而影响管网水力工况计算和运行调节等基金项目：黑龙江省自然科学基金面上项目(E201309)理论计算值的实用性_lJ。在以往研究的基础上j，为进一步准确估计供水管网阻力系数，并提高计算效率，笔者提出基于遗传算法求解方程组的供水管网阻力系数辨识方法，并将该方法应用于算例供水管网的阻力系数辨识，其分析和计算结果可为该方法应用于实际供水管网提供参考和依据。·l13·第30卷第23期中国给水排水1管网阻力系数辨识方程组供水管网阻力系数辨识实际上满足一系列类似方程，为更好地表达辨识问题，可利用图论中的基本回路矩阵等将方程组合表达成矩阵方程组的形式。1．1供水管网阻力系数辨识基本方程对于具有节点数为n+1、管段数为b的供水管网，其中水的流动可用下面几个矩阵方程表示。连续性方程为：AG=Q(1)式中，A为基本关联矩阵，A=(a)，当管段与节点关联且流向离开节点时a=1，当管段与节点关联且流向指向节点时a=一1，当管段与节点不关联时a=0；G为管段流量的列向量，m／s；Q为节点泄流量的列向量，m／s。管网的能量方程为：AP=SG+Z(2)式中，P为节点压力列向量，P=(P)，其中P为第i个节点上相对于参考节点的压力，m(10kPa