基于综合水龄指数评价的供水管网优化调度

第44卷第10期2016年1O月同济大学学报(自然科学版)J()IⅡiNAI，0FT0GJIUNI、rERSITY(NAnmAISCIENCE)V01．44No．i0Oct．2016文章编号：0253．374X(2016)10．1579—06DOI：10．11908／j．issn．0253．374x．2016．10．016基于综合水龄指数评价的供水管网优化调度信昆仑，瞿玲芳，陶涛，颜合想(同济大学环境科学与212程学院，上海200092)摘要：研究了通过计算节点平均水龄分析该地区供水管网的水质状况的方法，在此基础上，提出供水管网综合水龄指数评价指标，并基于该指数构建管网水力优化调度模型，采用遗传算法实现优化问题的求解，并以江苏某镇城乡统筹供水管网为实例进行了应用．结果表明，水力优化调度能够改善管网的综合水龄情况，尤其是对于流量较大的节点有明显的效果，但是对于管网末端水量相对较小节点，则需要结合水力调度以及管段冲洗等方式来改善管网水龄情况．关键词：供水管网；节点水龄；优化调度；遗传算法中图分类号：TU991文献标志码：AOptimalSchedulingofWaterSupplyNetworkBasedonNodeWaterAgeXINKunlun，QULingfang，TAOtao，YANHexiang(ColiegeofEnvironmentalScienceandEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Awaterqualitymodelforthewaterdistributionnetworkofatown～n)wasestablishedwithEPANET2．Ⅵteragesofthenodeswereanalyzedtoevaluatethewaterqualityconditionofthewatersupplynetworkthroughthesimulation．Thenanoptimalschedulingmodelbasedonthecomprehensivenodewaterageindexwasproposedandsolvedwithgeneticalgorithmmethod．Theresultsofapplicationtheoptimalmodeltoacountywaterdistributionnetworkindicatethatthehydraulicoptimalschedulingisabletoimprovethecomprehensivewaternodeage，especiallyforthenodeswithbigwaterdemand．Ⅵ，lli1efornodeswithrelativelysmallflowlocatedattheendsofwatersupplynetwork，waterdistributionsystemflushingisstillnecessarytoensurethe．tapwaterqualityattheendofthenetwork．Keywords：watersupplynetwork；waterage；optimalscheduling；geneticalgorithm近年来，我国许多大中型城市的供水管网，日益形成以水厂为主体供水水源的多水源供水系统，在这种供水模式下，供水管网的服务范围空前扩大，管网中水质分布不均匀，尤其是供水管网末端，水在管道中停留的时间较长，水质得不到有效保障l1]．水在管网中的停留时间是指水从水源节点至各节点的流经时间，也被称为节点“水龄”_2]．大量检测结果表明，随着节点水龄的增大，管网中余氯浓度随之衰减[引，节点水龄过长，管网中水质无法得到保障；相反，节点水龄过短，水中余氯浓度过高，异味过重，不宜饮用．因此，水龄可以作为评价管网水质的重要指标，分析节点水龄对改善供水管网水质具有重要意义．城市供水管网的运行需要合理的调度，使管网在满足供水要求的前提下，让管网的压力更合理、水质更优良．如何通过优化调度，控制城市供水管网的水压和水质成为了国内外供水行业研究的重要课题．目前，国内外学者所提出的优化调度模型主要是以运行费用为目标函数，以满足管网的水力特性方程以及其他技术性条件为约束，进行系统的整体优化．国外，Savic[，Lopez—Ibanez_5]和Baran_6等人分别提出以运行维护和能量费用为目标，进行优化求解，得到较优的优化方案．国内学者从上世纪七十年代开始将计算机技术应用于城市供水管网系统的优化调度，取得了不少成果．杨芳_7]等人考虑将水资源费、运行电费、制水成本作为经济运行指标，建立了节水状态下城市供水管网优化调度模型．郑