结合图论的供水管网PMA分区方法

第48卷第8期2016年8月哈尔滨工业大学学报JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYVo1．48No．8Aug．2016doi：10．11918／j．issn．0367—6234．2016．08．011结合图论的供水管网PMA分区方法高金良，姚芳，叶健(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨150090)摘要：供水管网压力分区(PMA)以压力调控为主，兼顾区域计量，可有效地控制城市管网漏失，为此，提出结合图论的PMA分区方法，首先运用自适应AP聚类算法结合经济性计算对供水管网进行初步分区，确定分区数目；然后运用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法计算各个聚类中心点到水源的最短路径，确定各个分区的供水管段；建立分区边界优化模型，运用模拟退火算法求解该模型；最后结合人工经验对部分分区进行适当合并，形成最终方案并运用于Y市供水管网实例，取得良好结果．该种分区方法是以计算机算法为主体并结合人工经验，很大程度降低分区的工作量，并且比传统的人工试错分区具有更大的搜索空间，可用于指导实际供水管网的PMA分区．关键词：PMA分区；图论；AP聚类算法；迪杰斯特拉算法；模拟退火算法中图分类号：TU991文献标志码：A文章编号：0367—6234(2016)08—0067—06OptimizationofwatersupplynetworkPMApartitionbygraphtheoryGAOJinliang，YAOFang，YEJian(SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China)Abstract：Thewatersupplypipenetworkpressuremanagementarea(PMA)partition，whichispressure—controlorientedandregionalmetrologyconsidered，effectivelycontrolstheleakagerateofurbanwatersupplynetwork．PMApartitionwithgraphtheoryisproposedinthisstudy．Firstofall，toinitiallypartitionthewatersupplynetworkandsetthepartitionnumberwithadaptiveAPclusteringalgorithmandeconomiccalculation．Secondly，Dijkstraalgorithmisadoptedtocalculatetheshortestpathofeachclustercenterpointtothesourceofthewateranddeterminethepositionofeachdivisionofthewatersupplypipe，andthenestablishapartitionboundaryoptimizationmodelandapplysimulatedannealingalgorithmtosolvethemode1．Finally，combinesomepartitionsproperlywithartificialexpertiseandformthefinalplan．Thispartition，computeralgorithmorientedandcombinedwithartificialexpertise，embraceslargersearchspacethanthetraditionalartificialpartitionoftrialanderrorandcanguidetheactualwatersupplynetworkPMApartition．Keywords：PMApartition；graphtheory；APclusteringalgorithm；Dijkstraalgorithm；simulatedannealingalgorithm近年来，供水管网分区成为国内外控漏研究领域的一大热点，国际上普遍认可这种“分而治之”的分区思想．将供水管网进行分区后，能够找到供水管网漏失主要原因，由消极被动转变为积极主动地控漏，有利于加强水质监测及压力管理¨．国内外的供水行业学者和研究人员都对供水管网分区控漏进行了积极探究，研究的分区方法主要分为区域计量分区、压力分区和管理分区．其中，压力分区被认为是最具有经济效益的方法．城市供水管网压力分区技术最早起源于20世纪80年代，以供水管网漏损收稿日期：2015—11-07基金项目：国家自然科学基金