城市供水系统优化调度数学模型的建立.doc

城市供水系统优化调度 数学模型的建立 摘 要： 介绍了城市供水系统优化调度的主要内容以及原则。同时介绍城市供水系统优化调度的研究状况。用水量预测研究是优化调度的基础和前提。用水量预测模型是在分析城市用水量序列数据模式的基础上, 综合利用多种方法建立的数学表达式。给水管网数学模型是建立水厂出厂压力和流量与管网测压点之间的经验数学表达式, 它反映了给水系统的运行工况。优化调度模型的建立和求解是优化调度的核心。 关键词： 城市供水系统；优化调度模型；用水量预测 Optimal Operation of Urban Water Distribution System Wei Sheng （Beijing University of Civil Engineering and Architecture， School of Environment and Energy Engineering，Beijing，100044） Abstract：Primary coverage of urban water distribution system and its principles are introduced. At the same time introduce the situation of the urban water distribution system. Water consumption forecasting is the bases of optimal dispatching. Water consumption forecasting model is a mathematical representation which is based on the data pattern of urban water consumption series. Water distribution network model reflecting the operating mode of water distribution system, is an empirical equation based on the relation of pressure, water flow and pressure taps data. Derivation of optimal dispatching model is primary. Key words：ater supply system; optimal dispatching model; water consumption forecast 1．优化调度原因及概念 随着城市规模的扩大，用水人口的不断增多以及人民生活水平的提高，使城市用水量急剧增加，造成原有给水系统不堪重负，使得爆管频繁，断水事故不断发生，管网漏水率大大增加，有时甚至引发水淹，大面积停水等恶性事故。究其原因主要是城市管网的维护管理缺乏科学理论依据和科学管理，加之城市规模扩大，用户发展、分布不均衡，部分管网陈旧等造成的。长期以来，由于对管网改建、扩建缺乏多方案比较，很难达到经济合理的要求。因此，必须实现城市供水系统的优化调度，这样不仅可以保障安全可靠地供水，而且可以极大地降低供水成本，提高供水企业的经济效益[1]。 城市供水管网的优化调度是在保证安全、可靠、保质、保量满足用户用水要求前提下，根据管网监测系统反馈的实时运行状态数据，利用科学的预测手段确定用水量及其分布情况，运用最优化技术，从各种可能的调度方案中，确定一个使系统总运行费用最省，可靠性最高的优化调度方案，从而确定系统中各类设备运行工况，获得满意经济效益和社会效益[2]。 2．优化调度的原则 （1）效率原则。即经济社会效益高和距离供水水源近的用户尽可能多分水，而经济社会效益低和输水损失大的用户要少分水，以便获得相同供水量条件下的最大社会经济效益。 （2）公平性原则。公平性以满足不同用户对水资源及其效益的合理分配利用为目标，有的时候它会和效率原则发生冲突。 （3）可持续性原则。水资源在不同储存条件下，循环更新周期不同，应区别对待。地下水循环周期长，故而其资源量大体是一个常数，可持续原则要求在一定时期内其开采量不大于其更新补充量；地表水循环周期比较短，应尽可能的优先利用地表水。可持续原则要求当地的社会经济活动不得超过区域水资源承载能力，污染物排放不得超过区域水环境容量[3]。 3．优化调度的研究状况 国外给水管网优化调度研究起步于20世纪60年代，70年代进入实用性研究阶段，80年代以后开始了在线调度的研究。他们一般是采用遥测设备将管网中各监测点的压力和流量、供水出厂压力和流量、清水池及水塔水位等实际运行参数自动实时地传送到供