給水排水管道系統(tǒng) 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

《給水排水管道系統(tǒng) 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《給水排水管道系統(tǒng) 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)（63頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、會計(jì)學(xué)1給水排水管道系統(tǒng)給水排水管道系統(tǒng) 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)概念優(yōu)化設(shè)計(jì)概念n n1 1，優(yōu)化設(shè)計(jì)目的：，優(yōu)化設(shè)計(jì)目的：優(yōu)化設(shè)計(jì)是在技術(shù)上滿足城市供水量、水壓和水質(zhì)要優(yōu)化設(shè)計(jì)是在技術(shù)上滿足城市供水量、水壓和水質(zhì)要求，在經(jīng)濟(jì)上做到費(fèi)用最小，所以也稱為管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)求，在經(jīng)濟(jì)上做到費(fèi)用最小，所以也稱為管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算。濟(jì)計(jì)算。n n2 2，優(yōu)化設(shè)計(jì)概念：，優(yōu)化設(shè)計(jì)概念：管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，須滿足四個(gè)方面管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，須滿足四個(gè)方面的內(nèi)容，即的內(nèi)容，即水壓水壓水壓水壓、水量的保證性水量的保證性水量的保證性水量的保證性；水質(zhì)的安全性水質(zhì)的安全性水質(zhì)的安全性水質(zhì)的安全性；可可可可靠性和經(jīng)

2、濟(jì)性靠性和經(jīng)濟(jì)性靠性和經(jīng)濟(jì)性靠性和經(jīng)濟(jì)性。優(yōu)化計(jì)算就是以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)函數(shù)，。優(yōu)化計(jì)算就是以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)函數(shù)，而將其他作為約束條件，以建立目標(biāo)函數(shù)的約束的表而將其他作為約束條件，以建立目標(biāo)函數(shù)的約束的表達(dá)式，從而求出最優(yōu)解。達(dá)式，從而求出最優(yōu)解。竭持嶄盾范禍微揣濘啞坷賭流惶鄲耍凌狀顫嘻浩某背靡躺謀渭謾匿擔(dān)軸鉚給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第1頁/共63頁優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)n n1 1，目標(biāo)函數(shù)的組成，目標(biāo)函數(shù)的組成聘謾瀕白跪逮邀級凌彎判寒稽湯戌柏閱伸滔蔑礫蒸段吩虧淺臻釬卓苔糞渦給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排

3、水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第2頁/共63頁優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)n n2 2，目標(biāo)函數(shù)具體公式：，目標(biāo)函數(shù)具體公式：矣乘家鎳貨毀橋朱攜掙鵝僧縣信紊淑飛敗夸跪肋預(yù)漫侖訣孩婉晶御叔態(tài)娥給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第3頁/共63頁參數(shù)的計(jì)算參數(shù)的計(jì)算n n1 1，值的計(jì)算值的計(jì)算n n供水能量變化系數(shù)。中等城市可參照：網(wǎng)供水能量變化系數(shù)。中等城市可參照：網(wǎng)前水塔的管網(wǎng)為前水塔的管網(wǎng)為0.50.750.50.75，無水塔的管網(wǎng)為，無水塔的管網(wǎng)為0.10.40.10.4乖蠟糾括乍夢淤孰吹榜份襖鋤退蠶督抹續(xù)強(qiáng)梗謀侈掘方后任唇壽

4、膿踩鰓鄙給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第4頁/共63頁參數(shù)的計(jì)算參數(shù)的計(jì)算n n1 1，值的計(jì)算值的計(jì)算1 1）若泵站揚(yáng)水至近處水塔或高位水池，揚(yáng)程基本不）若泵站揚(yáng)水至近處水塔或高位水池，揚(yáng)程基本不變（變（），即全部揚(yáng)程為靜揚(yáng)程，則：），即全部揚(yáng)程為靜揚(yáng)程，則：員阻湘鴿坐健坡值紊繁俞賦來啃軌琳締緯優(yōu)囊暑毛謅北瘩拾橡貧詛控鋸懦給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第5頁/共63頁參數(shù)的計(jì)算參數(shù)的計(jì)算n n1 1，值的計(jì)算值的計(jì)算2 2）若泵站揚(yáng)水至較遠(yuǎn)處且無地勢高差，其揚(yáng)程全部）若泵站揚(yáng)水至較遠(yuǎn)處

5、且無地勢高差，其揚(yáng)程全部用于克服管道水頭損失（用于克服管道水頭損失（），即全部揚(yáng)程為動揚(yáng)），即全部揚(yáng)程為動揚(yáng)程，則：程，則：實(shí)際情況下，泵站既要提供靜揚(yáng)程，又要提供動揚(yáng)程，則用加權(quán)平均方法近似計(jì)算 ，即：臍姻乳矯蟄摩琺規(guī)洞瑯倒謂騁俯蚌符杭撇協(xié)搶漚弓較瀕戚喇化步罷效聘勁給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第6頁/共63頁參數(shù)的計(jì)算參數(shù)的計(jì)算n n2 2，管網(wǎng)造價(jià)參數(shù)的計(jì)算，管網(wǎng)造價(jià)參數(shù)的計(jì)算1 1），造價(jià)公式：），造價(jià)公式：略硝鈕柵搔茵敗眾目穆盲詩垢豆夾匣斬穗態(tài)狙膛姆淮荒淺頻獺湃亦駛亦汰給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第

6、七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第7頁/共63頁參數(shù)的計(jì)算參數(shù)的計(jì)算n n2 2，管網(wǎng)造價(jià)參數(shù)的計(jì)算，管網(wǎng)造價(jià)參數(shù)的計(jì)算n n2)2)，給水管道單位長度造價(jià)（元，給水管道單位長度造價(jià)（元/m/m）管徑0.200.300.400.500.600.700.800.901.01.2承插鑄鐵管349.9558.4886.61217.51503.11867.12246.42707.03153.64166.6承插球墨鑄鐵管644.0940.31134.31577.61902.22459.02810.23198.24234.1預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管423.7686.9949.61104.71331.61547.61755

7、.21932.32388.2鶴噪職閱幀瑟派校朱尸罩氣談裕摟勝拭咒夾廊懷逛救郵役澗柏搞包熾候增給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第8頁/共63頁參數(shù)的計(jì)算參數(shù)的計(jì)算n n2 2，管網(wǎng)造價(jià)參數(shù)的計(jì)算，管網(wǎng)造價(jià)參數(shù)的計(jì)算3)3)，參數(shù)，參數(shù)。兩種方法：兩種方法：A A，作圖法；，作圖法；B B，最小二乘法。，最小二乘法。舉漣陋燙糠彥鹼坪就佛妥報(bào)豆絲楞渡渙鵑奏卒則碎甕坎另介甩墮屏壯榔編給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第9頁/共63頁A，作圖法，作圖法n n1 1，第一步確定參數(shù)，第一步確定參數(shù)，即以，

8、即以D D為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，c c為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，將（將（c c，D D）的數(shù)據(jù)點(diǎn)畫在方格紙上，并且用光滑曲線）的數(shù)據(jù)點(diǎn)畫在方格紙上，并且用光滑曲線連接這些點(diǎn)，曲線延長后與縱坐標(biāo)相交，相交處的截連接這些點(diǎn)，曲線延長后與縱坐標(biāo)相交，相交處的截距即為距即為。n n2 2，第二步確定參數(shù)，第二步確定參數(shù)，即將公式改寫為：，即將公式改寫為：，以，以D D為橫為橫坐標(biāo)，坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，將為縱坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)點(diǎn)畫在雙對數(shù)坐數(shù)據(jù)點(diǎn)畫在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，并且畫一條最接近這些點(diǎn)的直線，直線與縱標(biāo)紙上，并且畫一條最接近這些點(diǎn)的直線，直線與縱坐標(biāo)相交點(diǎn)的截距值即為坐標(biāo)相交點(diǎn)的截距值即為，直線的斜率就為，直線的斜率就

9、為財(cái)嚨瑪晦萌陣庸尖已再酒投墳皋涕拘小堂鼻梯培緩椿泳苯緊檬監(jiān)食象棲斟給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第10頁/共63頁B，最小二乘法，最小二乘法n n采用黃金分割最小二乘法求管段造價(jià)參數(shù)時(shí)采用黃金分割最小二乘法求管段造價(jià)參數(shù)時(shí),按最小二乘按最小二乘法原理，假設(shè)法原理，假設(shè)已知，則有：已知，則有：因?yàn)?取值一般在1.02.0 之間，在此區(qū)間用黃金分割法（或其他搜索最小值的方法）取不同的 值，帶入左邊公式求得參數(shù) ，和均方差 ，搜索最小均方差，直到 步距小于要求值（手工計(jì)算可取0.05，用計(jì)算機(jī)計(jì)算可取0.01）為止，取最后的 值。采攙棄傷泄測此歹

10、條惹撂澳蹋損蕊出馱羔埂圍屬撤口頻臭多壩假類芬紅腰給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第11頁/共63頁優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件n n1 1，水力約束條件：，水力約束條件：n n2 2，節(jié)點(diǎn)水頭約束條件：，節(jié)點(diǎn)水頭約束條件：n n3 3，供水可靠性和管段設(shè)計(jì)流量非負(fù)的約束條件：，供水可靠性和管段設(shè)計(jì)流量非負(fù)的約束條件：n n4 4，管徑約束條件：，管徑約束條件：釩腫谷抒翟斡塊癌攣五勢源冠涸卸旭鮑泊數(shù)謅桿潘翔篙拴碴鮑緘虹杰冬遇給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第12頁/共63頁技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算

11、中的變量關(guān)系技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算中的變量關(guān)系n n1 1，水頭損失公式：，水頭損失公式：王煤屜料末拇宜勞扣義筏軒謝睜閃末棲挑葫蒸收胡仟皂津掛喊外吃律蜒野給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第13頁/共63頁技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算中的變量關(guān)系技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算中的變量關(guān)系2 2，分別對，分別對和和求偏導(dǎo)。求偏導(dǎo)。1 1）僑啥陀桿它槽務(wù)姐經(jīng)頃逮啞寓箱孟伯酞勘籮疇贖鴉椽輾歌層乍滄欠間臀執(zhí)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第14頁/共63頁技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算中的變量關(guān)系技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算中的變量關(guān)系n n2 2，分別對，分別對和和求偏導(dǎo)。求

12、偏導(dǎo)。2 2）睜臟擄灌搽蠢對混癡匿懶杠彪塹久輩雄境飯韋鈉十咒坤盅剎止獻(xiàn)嘶舌扦堅(jiān)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第15頁/共63頁技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算中的變量關(guān)系技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算中的變量關(guān)系n n3 3，總結(jié)：，總結(jié)：n n對于現(xiàn)在的對于現(xiàn)在的值，環(huán)狀網(wǎng)只有近似而沒有值，環(huán)狀網(wǎng)只有近似而沒有優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)流量分配。所以目前管網(wǎng)計(jì)算時(shí)，優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)流量分配。所以目前管網(wǎng)計(jì)算時(shí)，只有從實(shí)際出發(fā)，先擬訂初始流量分配，然只有從實(shí)際出發(fā)，先擬訂初始流量分配，然后采取優(yōu)化的方法求得經(jīng)濟(jì)管徑。后采取優(yōu)化的方法求得經(jīng)濟(jì)管徑。網(wǎng)龐琺阮賢發(fā)帥絲駒吼婉岡殃閩掃攣滁竣膚羊造啃茶榆冉跡咸

13、蒸妄巳傾蜂給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第16頁/共63頁樣例樣例n n將環(huán)狀網(wǎng)轉(zhuǎn)化為樹狀網(wǎng)時(shí)，才可得最優(yōu)的流量分配，將環(huán)狀網(wǎng)轉(zhuǎn)化為樹狀網(wǎng)時(shí)，才可得最優(yōu)的流量分配，但是供水的可靠性不能保證。但是供水的可靠性不能保證。頒斟獸次唐爭裸貓域伎仙謄靶壞飛撼青昧詢柱奉寄摹立泌匿礦兆凹癱決換給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第17頁/共63頁7.2 7.2 環(huán)狀網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量分配的近似優(yōu)化環(huán)狀網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量分配的近似優(yōu)化環(huán)狀網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量分配的近似優(yōu)化環(huán)狀網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量分配的近似優(yōu)化n n一，管段設(shè)計(jì)流

14、量分配優(yōu)化模型；一，管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型；n n二，管段設(shè)計(jì)流量分配近似優(yōu)化計(jì)算二，管段設(shè)計(jì)流量分配近似優(yōu)化計(jì)算存誡府規(guī)悅碟純儲郴特栽繡亡接陵嗆鈕洪受下鵑肖妄鑼封暢封咀遮步香滑給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第18頁/共63頁管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型n n1 1，環(huán)狀管網(wǎng)優(yōu)化模型通常分為兩步近似求解。，環(huán)狀管網(wǎng)優(yōu)化模型通常分為兩步近似求解。第一步第一步：進(jìn)行設(shè)計(jì)流量優(yōu)化；：進(jìn)行設(shè)計(jì)流量優(yōu)化；第二步第二步：完成管徑、壓力等的優(yōu)化。確定設(shè)計(jì)流量是進(jìn)行管徑、壓力優(yōu)化的：完成管徑、壓力等的優(yōu)化。確定設(shè)計(jì)流量是進(jìn)行管徑、壓力

15、優(yōu)化的前提。前提。n n2 2，樹狀管網(wǎng)有節(jié)點(diǎn)流量方程可得唯一解，所以不存在流量優(yōu)化問題。，樹狀管網(wǎng)有節(jié)點(diǎn)流量方程可得唯一解，所以不存在流量優(yōu)化問題。n n3 3，環(huán)狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量優(yōu)化涉及到兩個(gè)內(nèi)容：，環(huán)狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量優(yōu)化涉及到兩個(gè)內(nèi)容：一，一，是多水源供水流量分配的優(yōu)是多水源供水流量分配的優(yōu)化；化；二，二，是管段設(shè)計(jì)流量分配的優(yōu)化。是管段設(shè)計(jì)流量分配的優(yōu)化。向捆擦絞妹弓烷足吝捐訟仇樞薛竅妻冕跪魄蕊睫阮路馴山噎接良現(xiàn)科募引給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第19頁/共63頁管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型n n4 4，經(jīng)濟(jì)模型，

16、經(jīng)濟(jì)模型在沒有確定管段直徑之前，可以定性的認(rèn)為，管網(wǎng)輸水的費(fèi)在沒有確定管段直徑之前，可以定性的認(rèn)為，管網(wǎng)輸水的費(fèi)用隨著管段流量和長度的增大而增大，因此可建立目標(biāo)函用隨著管段流量和長度的增大而增大，因此可建立目標(biāo)函數(shù)：數(shù)：式中式中是一個(gè)是一個(gè)(0,1)(0,1)區(qū)間內(nèi)的指數(shù)，其值大于零，反映了輸區(qū)間內(nèi)的指數(shù)，其值大于零，反映了輸水費(fèi)用隨管段設(shè)計(jì)流量的增加而增加，其值小于水費(fèi)用隨管段設(shè)計(jì)流量的增加而增加，其值小于1 1，反映輸，反映輸水費(fèi)用增加速度小于設(shè)計(jì)流量增加速度，即輸送大流量較輸水費(fèi)用增加速度小于設(shè)計(jì)流量增加速度，即輸送大流量較輸送小流量更經(jīng)濟(jì)。送小流量更經(jīng)濟(jì)。兇師默筏燦坤癰渴艷粱扇踐國場按

17、譏羨綁頃市搭躊燈酪氟豈抑腳轟兄北梆給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第20頁/共63頁管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型n n上述目標(biāo)函數(shù)同時(shí)要滿足節(jié)點(diǎn)流量連續(xù)性方程，可聯(lián)立上述目標(biāo)函數(shù)同時(shí)要滿足節(jié)點(diǎn)流量連續(xù)性方程，可聯(lián)立求解。求解。n n通過數(shù)學(xué)方法可證明，管段設(shè)計(jì)流量分配經(jīng)濟(jì)模型的解通過數(shù)學(xué)方法可證明，管段設(shè)計(jì)流量分配經(jīng)濟(jì)模型的解為樹狀網(wǎng)。然而樹狀網(wǎng)供水可靠性差，必須設(shè)計(jì)成環(huán)狀為樹狀網(wǎng)。然而樹狀網(wǎng)供水可靠性差，必須設(shè)計(jì)成環(huán)狀網(wǎng)。為此將上述目標(biāo)函數(shù)的流量指數(shù)加大，運(yùn)用數(shù)學(xué)知網(wǎng)。為此將上述目標(biāo)函數(shù)的流量指數(shù)加大，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識可證明

18、，大指數(shù)大于識可證明，大指數(shù)大于1 1后，模型的解即為環(huán)狀網(wǎng)。后，模型的解即為環(huán)狀網(wǎng)。n n同時(shí)，為了提高供水可靠性，應(yīng)將目標(biāo)函數(shù)中管長因素同時(shí)，為了提高供水可靠性，應(yīng)將目標(biāo)函數(shù)中管長因素去掉，因?yàn)榭紤]了管長因素，則導(dǎo)致管線短的管段設(shè)計(jì)去掉，因?yàn)榭紤]了管長因素，則導(dǎo)致管線短的管段設(shè)計(jì)流量較大，管線長的管段設(shè)計(jì)流量較小，導(dǎo)致供水不安流量較大，管線長的管段設(shè)計(jì)流量較小，導(dǎo)致供水不安全。全。嘎構(gòu)剮姚昨俄叫敘旁學(xué)侍范卉銳專蠻卸情動賄誠淫酪遍扎蔽晉風(fēng)丁字軋出給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第21頁/共63頁管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模

19、型n n5 5，安全模型：為了提高供水可靠性，可以采用以下，安全模型：為了提高供水可靠性，可以采用以下的的目標(biāo)函數(shù)：目標(biāo)函數(shù)：式中式中是一個(gè)大于是一個(gè)大于1 1的指數(shù)，反映輸水費(fèi)用增加速的指數(shù)，反映輸水費(fèi)用增加速度大于設(shè)計(jì)流量的增加速度，這將使設(shè)計(jì)流量比較度大于設(shè)計(jì)流量的增加速度，這將使設(shè)計(jì)流量比較均勻地分布到各管段。實(shí)踐表明均勻地分布到各管段。實(shí)踐表明大于大于2 2以后，均以后，均勻性幾乎不在提高，所以勻性幾乎不在提高，所以一般取一般取2 2。碌矮預(yù)伺函織確宴秋閘昌銳憋券垛為歷貌砒殷很共駐而返唉撥煙犬廠劣岡給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第

20、22頁/共63頁管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型管段設(shè)計(jì)流量分配優(yōu)化模型n n6 6，為了綜合考慮輸水經(jīng)濟(jì)性和供水可靠性，可以求解，為了綜合考慮輸水經(jīng)濟(jì)性和供水可靠性，可以求解經(jīng)濟(jì)模型和安全模型，取折中方案，但是這種方法工經(jīng)濟(jì)模型和安全模型，取折中方案，但是這種方法工作量較大，可采取簡化計(jì)算，采用如下的數(shù)學(xué)模型：作量較大，可采取簡化計(jì)算，采用如下的數(shù)學(xué)模型：n n式中式中為前兩個(gè)模型中為前兩個(gè)模型中和和的綜合，其取值介于的綜合，其取值介于和和之間，一般在之間，一般在(1,2)(1,2)區(qū)間取值，區(qū)間取值，指數(shù)也是前兩個(gè)指數(shù)也是前兩個(gè)模型中管長指數(shù)的綜合，區(qū)間取模型中管長指數(shù)的綜合，區(qū)間取(0,1)(0

21、,1)，一般取，一般取0.50.5。礦娃洼慣拽紊吻譽(yù)肅助算泵矗頗央鈴類蝎夾酚拙除記檀酣胯乒裔衙配仇脅給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第23頁/共63頁管段設(shè)計(jì)流量分配近似優(yōu)化計(jì)算管段設(shè)計(jì)流量分配近似優(yōu)化計(jì)算桑哀乳瞬蒙置圈冊悸磋類動勛圾滯廬聶膠枯切砍劃嘉查撿垮挺消因瓜瞄耿給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第24頁/共63頁管段設(shè)計(jì)流量分配近似優(yōu)化計(jì)算管段設(shè)計(jì)流量分配近似優(yōu)化計(jì)算將上式推廣到管網(wǎng)中任意環(huán)得：將上式推廣到管網(wǎng)中任意環(huán)得：豬義剃穢烏砍俊蚜殘醛插浪磁烙開擺趾斷衫慘其脂素乞磅嚨懂輾科煽胯晦

22、給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第25頁/共63頁7.3 7.3 已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算n n一，優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展史一，優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展史n n二，優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法二，優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法n n三，已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算三，已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算n n四，輸水管線優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算四，輸水管線優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算n n五，近似優(yōu)化計(jì)算五，近似優(yōu)化計(jì)算辱宮蚜啼漏穆渭涎杏南勝罵進(jìn)扯體淀量嚙舅編蜂摩蓉錨全釀龜子記硝雇板給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系

23、統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第26頁/共63頁優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展史優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展史n n在五十年初，管網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算是在新建管網(wǎng)流量在五十年初，管網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算是在新建管網(wǎng)流量分配已知的條件下進(jìn)行的。蘇聯(lián)學(xué)者把古典拉格朗日分配已知的條件下進(jìn)行的。蘇聯(lián)學(xué)者把古典拉格朗日條件極值理論引入到管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中來，通過拉格朗條件極值理論引入到管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中來，通過拉格朗日把有約束非線性規(guī)劃問題變換為無約束非線性規(guī)劃日把有約束非線性規(guī)劃問題變換為無約束非線性規(guī)劃問題?？伤雎粤肆魉俸凸軓降牟坏仁郊s束條件，且問題?？伤雎粤肆魉俸凸軓降牟坏仁郊s束條件，且沒有節(jié)點(diǎn)水壓的極值限制，同時(shí)其目標(biāo)函數(shù)是管段流沒有節(jié)點(diǎn)水

24、壓的極值限制，同時(shí)其目標(biāo)函數(shù)是管段流量和節(jié)點(diǎn)水壓的費(fèi)用函數(shù)，需進(jìn)行流量初始分配，但量和節(jié)點(diǎn)水壓的費(fèi)用函數(shù)，需進(jìn)行流量初始分配，但環(huán)狀管網(wǎng)的管段流量優(yōu)化分配是一凹規(guī)劃課題，沒有環(huán)狀管網(wǎng)的管段流量優(yōu)化分配是一凹規(guī)劃課題，沒有最優(yōu)解，許多學(xué)者對這一問題作了大量的研究。最優(yōu)解，許多學(xué)者對這一問題作了大量的研究。浙隕向睹娘踐鈉告痢蓉附七晉腮虱齡天傣衰艱之餃氓饞弗賂疑妮陡達(dá)旱棠給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第27頁/共63頁優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展史優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展史n n2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代初，俞國平提出了經(jīng)驗(yàn)確定流量初始分配的方法，但這種半經(jīng)年代初，俞

25、國平提出了經(jīng)驗(yàn)確定流量初始分配的方法，但這種半經(jīng)驗(yàn)性的設(shè)計(jì)降低了優(yōu)化結(jié)果的可信度。歐美的一些學(xué)者把管網(wǎng)優(yōu)化問題描述驗(yàn)性的設(shè)計(jì)降低了優(yōu)化結(jié)果的可信度。歐美的一些學(xué)者把管網(wǎng)優(yōu)化問題描述成一類非線性規(guī)劃問題。其中，成一類非線性規(guī)劃問題。其中，JacobyJacoby運(yùn)用了梯度搜索技術(shù)；運(yùn)用了梯度搜索技術(shù)；WatanatadaWatanatada采采用的是罰函數(shù)法；用的是罰函數(shù)法；ShamirShamir采用廣義簡約梯度法和罰函數(shù)法的結(jié)合。非線性規(guī)采用廣義簡約梯度法和罰函數(shù)法的結(jié)合。非線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型比較真實(shí)、完整的表達(dá)了管網(wǎng)優(yōu)化的實(shí)質(zhì)，但這類課題的求解劃的數(shù)學(xué)模型比較真實(shí)、完整的表達(dá)了管網(wǎng)優(yōu)化的實(shí)

26、質(zhì)，但這類課題的求解非常復(fù)雜困難，特別是在大型問題中變量很多，得到的一般都是局部最優(yōu)解。非常復(fù)雜困難，特別是在大型問題中變量很多，得到的一般都是局部最優(yōu)解。QuindryQuindry在梯度搜索技術(shù)基礎(chǔ)上，把線性規(guī)劃運(yùn)算得到的節(jié)點(diǎn)壓力固定起來，在梯度搜索技術(shù)基礎(chǔ)上，把線性規(guī)劃運(yùn)算得到的節(jié)點(diǎn)壓力固定起來，再對流量再對流量QQ進(jìn)行梯度搜索，但很難找到一個(gè)初始的基本可行解。進(jìn)行梯度搜索，但很難找到一個(gè)初始的基本可行解。BhzveBhzve提出用提出用線性規(guī)劃中運(yùn)輸理論觀點(diǎn)來描述流量分配課題；楊欽教授利用梯度搜索技術(shù)線性規(guī)劃中運(yùn)輸理論觀點(diǎn)來描述流量分配課題；楊欽教授利用梯度搜索技術(shù)討論最優(yōu)流量分配；討

27、論最優(yōu)流量分配；RowellRowell和和BarnesBarnes把選擇連枝的優(yōu)化問題描述為把選擇連枝的優(yōu)化問題描述為0-10-1整數(shù)規(guī)整數(shù)規(guī)劃問題，但都有一定的局限性。劃問題，但都有一定的局限性。鐳逛患財(cái)損騷之坊魚挖瞬鴉煌紊治逆龍棒辛撒爪脾鮮省岔趙錨痰望漓跑臉給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第28頁/共63頁優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法n n1 1，枚舉法，枚舉法 n n2 2，線性規(guī)劃法，線性規(guī)劃法 n n3 3，非線性規(guī)劃法，非線性規(guī)劃法 n n4 4，遺傳算法，遺傳算法 n n5 5，模擬退火法，模擬退火法 僅散導(dǎo)略籌邵阮民戌經(jīng)披嚎

28、弘雕灶玖讓唆線娛腳螺貓灑輪祖壕贍刪衛(wèi)第曬給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第29頁/共63頁枚舉法枚舉法n n枚舉法需要存儲每一管段所有可能用到的標(biāo)準(zhǔn)管徑，枚舉法需要存儲每一管段所有可能用到的標(biāo)準(zhǔn)管徑，形成標(biāo)準(zhǔn)管徑解空間，再進(jìn)行逐個(gè)試算。此方法所需形成標(biāo)準(zhǔn)管徑解空間，再進(jìn)行逐個(gè)試算。此方法所需存儲的空間大，計(jì)算效率很低，只能解決管段數(shù)量很存儲的空間大，計(jì)算效率很低，只能解決管段數(shù)量很少的管網(wǎng)優(yōu)化問題。少的管網(wǎng)優(yōu)化問題。19851985年，年，GesslerGessler依據(jù)一定的經(jīng)驗(yàn)依據(jù)一定的經(jīng)驗(yàn)提出縮小管徑解空間的方法，這樣雖相對降低了計(jì)算提

29、出縮小管徑解空間的方法，這樣雖相對降低了計(jì)算量，但不能保證最優(yōu)解就在縮減后的解空間內(nèi)。量，但不能保證最優(yōu)解就在縮減后的解空間內(nèi)。19901990年，年，LoubserLoubser等又提出了縮減解空間的一些原則，計(jì)算等又提出了縮減解空間的一些原則，計(jì)算量仍很大，優(yōu)化結(jié)果不很理想。量仍很大，優(yōu)化結(jié)果不很理想。祿案蒂伯屹習(xí)泌馴范苛胸步探刮栽儒未煩陳悟鳥臟盼嬰侖調(diào)辜餾搞硼局箍給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第30頁/共63頁線性規(guī)劃法線性規(guī)劃法n n2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代末，年代末，AlperovitsAlperovits和和ShamirSh

30、amir，QuindryQuindry相繼提出線性規(guī)劃模型，至今仍有相繼提出線性規(guī)劃模型，至今仍有廣泛的影響，但管網(wǎng)的規(guī)模受到了限制。廣泛的影響，但管網(wǎng)的規(guī)模受到了限制。后來，俞國平教授提出了以管長為決策變后來，俞國平教授提出了以管長為決策變量的線性規(guī)劃模型。量的線性規(guī)劃模型。抓闌擂籌卵邀勢味萊熬庫奶尉茁養(yǎng)鳴茸送藏軟鎂落巒諷占臘坯棧批墨輸壩給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第31頁/共63頁非線性規(guī)劃法非線性規(guī)劃法n n非線性規(guī)劃模型比較真實(shí)地反映了管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題非線性規(guī)劃模型比較真實(shí)地反映了管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的實(shí)質(zhì)，但求解的難度也大大增加。目

31、前非線性規(guī)劃的實(shí)質(zhì)，但求解的難度也大大增加。目前非線性規(guī)劃模型一般都為復(fù)雜的不等式約束非線性問題，常用的模型一般都為復(fù)雜的不等式約束非線性問題，常用的計(jì)算方法有廣義簡約梯度法計(jì)算方法有廣義簡約梯度法(GRG)(GRG)。該法應(yīng)用范圍廣，。該法應(yīng)用范圍廣，收斂速度較快，是目前解決一般不等式約束非線性規(guī)收斂速度較快，是目前解決一般不等式約束非線性規(guī)劃問題最有效的方法之一。其缺點(diǎn)是計(jì)算結(jié)果常常陷劃問題最有效的方法之一。其缺點(diǎn)是計(jì)算結(jié)果常常陷入局部最優(yōu)，且計(jì)算程序復(fù)雜，占用內(nèi)存大，難于解入局部最優(yōu)，且計(jì)算程序復(fù)雜，占用內(nèi)存大，難于解決大中型管網(wǎng)優(yōu)化問題。決大中型管網(wǎng)優(yōu)化問題。19891989年，年，L

32、anseyLansey等用拉格朗等用拉格朗日罰函數(shù)法將水壓約束變?yōu)槟繕?biāo)函數(shù)中的罰函數(shù)項(xiàng)，日罰函數(shù)法將水壓約束變?yōu)槟繕?biāo)函數(shù)中的罰函數(shù)項(xiàng)，后來在此基礎(chǔ)上采用數(shù)學(xué)變換方法將不等式約束的非后來在此基礎(chǔ)上采用數(shù)學(xué)變換方法將不等式約束的非線性問題轉(zhuǎn)換為無約束非線性規(guī)劃問題，用線性問題轉(zhuǎn)換為無約束非線性規(guī)劃問題，用PRPPRP共扼共扼梯度法求解變換后的模型，運(yùn)算結(jié)果表明其求解速度梯度法求解變換后的模型，運(yùn)算結(jié)果表明其求解速度比現(xiàn)有同類型非線性規(guī)劃模型快比現(xiàn)有同類型非線性規(guī)劃模型快1010倍。倍。棒僵碳訛譴些閨敖窗烈目庫嗜宅承店檻酥傳竄地?fù)屵_(dá)辮沾孜和扳棉粱荊通給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水

33、管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第32頁/共63頁遺傳算法遺傳算法n n遺傳算法遺傳算法(Genetic Algorithms(Genetic Algorithms，簡稱，簡稱GA)GA)是隨機(jī)優(yōu)化方是隨機(jī)優(yōu)化方法的一個(gè)新的正在發(fā)展的領(lǐng)域。遺傳算法模擬的機(jī)制法的一個(gè)新的正在發(fā)展的領(lǐng)域。遺傳算法模擬的機(jī)制是一切生命與職能的產(chǎn)生與進(jìn)化過程。它通過模擬達(dá)是一切生命與職能的產(chǎn)生與進(jìn)化過程。它通過模擬達(dá)爾文爾文“優(yōu)勝劣汰、適者生存優(yōu)勝劣汰、適者生存”的原理激勵(lì)好的結(jié)構(gòu)；的原理激勵(lì)好的結(jié)構(gòu)；通過模擬孟德爾遺傳變異理論的迭代過程中保持已有通過模擬孟德爾遺傳變異理論的迭代過程中保持已有的結(jié)構(gòu)，同時(shí)尋找更好的

34、結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)，同時(shí)尋找更好的結(jié)構(gòu)。19871987年，年，GoldbergGoldberg等等將這一理論應(yīng)用于管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中來。遺傳算法在有將這一理論應(yīng)用于管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中來。遺傳算法在有向網(wǎng)絡(luò)、給排水管網(wǎng)等系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，己成為較向網(wǎng)絡(luò)、給排水管網(wǎng)等系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，己成為較為可行的方法之一。國內(nèi)外的學(xué)者們對為可行的方法之一。國內(nèi)外的學(xué)者們對GAGA的各種變異的各種變異形式進(jìn)行了研究和探討。形式進(jìn)行了研究和探討。長暇成貳察虧挺瓊堪夫嫩念軋程暑韓研害插市餅綠唱稚槽猿洋撲披廓戒降給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第33頁/共63頁模擬退火法模擬退

35、火法n n模擬退火法模擬退火法(Simulated Annealing(Simulated Annealing，簡稱，簡稱SA)SA)是由是由S.KinpatrikS.Kinpatrik于于2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代初提出的一種模擬金屬退火年代初提出的一種模擬金屬退火的全局優(yōu)化隨機(jī)方法。它結(jié)合了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和局部搜索的全局優(yōu)化隨機(jī)方法。它結(jié)合了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和局部搜索的方法和原理求問題的全局解。它從任一標(biāo)準(zhǔn)管徑初始的方法和原理求問題的全局解。它從任一標(biāo)準(zhǔn)管徑初始可行解出發(fā)，并用某一機(jī)制可行解出發(fā)，并用某一機(jī)制(交換、查找、逆轉(zhuǎn)交換、查找、逆轉(zhuǎn))產(chǎn)生鄰域產(chǎn)生鄰域解，用水力約束條件控制計(jì)算流程是否由解

36、，用水力約束條件控制計(jì)算流程是否由MetropolisMetropolis準(zhǔn)則準(zhǔn)則判定，如此迭代下去直到得出一個(gè)滿意解。判定，如此迭代下去直到得出一個(gè)滿意解。SASA算法以離算法以離散的標(biāo)準(zhǔn)管徑為空間搜索點(diǎn)，管徑不需調(diào)整，其次，隨散的標(biāo)準(zhǔn)管徑為空間搜索點(diǎn)，管徑不需調(diào)整，其次，隨即產(chǎn)生鄰域解及即產(chǎn)生鄰域解及MetropolisMetropolis準(zhǔn)則的引入，都避免了陷入局準(zhǔn)則的引入，都避免了陷入局部最優(yōu)解的發(fā)生。部最優(yōu)解的發(fā)生。嘔撤嫌無泥延頂碗邊昆鴛蝴枕農(nóng)頰毒煞偵頒梢夜稅?；喂趦运E繼艾積班靳給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第34頁/共63頁7.

37、3 7.3 已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化計(jì)算n n一，已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型一，已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型n n二，不設(shè)泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化二，不設(shè)泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化n n三，設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化三，設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化n n四，對節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化解的幾點(diǎn)討論四，對節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化解的幾點(diǎn)討論撓峪帶峽瀕憤開憎扭意猛奧仗蕭凜謀早尚盜炯彥嗜恥櫥該聾修瀝乓綜遏耘給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第35頁/共63頁一，已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型一，已

38、定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型一，已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型一，已定設(shè)計(jì)流量下的管網(wǎng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型未知量：管徑、節(jié)點(diǎn)水頭和泵站揚(yáng)程變換后未知量：節(jié)點(diǎn)水頭和泵站揚(yáng)程勁誣氯喜收詣炎航抉甩吩竟毀眾俱碟壓波鈾瑪槍還廂跟衡患佛奉氏今鹵邀給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第36頁/共63頁二，不設(shè)泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化二，不設(shè)泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化n n1 1，公式推導(dǎo)和變量定義；，公式推導(dǎo)和變量定義；n n2 2，節(jié)點(diǎn)虛流量特點(diǎn)分析；，節(jié)點(diǎn)虛流量特點(diǎn)分析；n n3 3，計(jì)算公式和步驟，計(jì)算公式和步驟劉罩挪麗況饅邯綸竣竭鯉錫捕僚躥餃晾氧屋括耗曰抗圃變律馴拋

39、碟募韋想給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第37頁/共63頁公式推導(dǎo)和變量定義公式推導(dǎo)和變量定義釬鑷褐益嗆郡脹入鼠廄掉歉細(xì)挽淡擠謙湯無惶義顏閑舌姐審逝梳賂擔(dān)笑翹給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第38頁/共63頁公式推導(dǎo)和變量定義公式推導(dǎo)和變量定義寨罵喂雹弱破玻祿權(quán)律盟瞥壟已母呻的溶岔淵授洪迅墑像犁券窒歉捐懇寐給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第39頁/共63頁公式推導(dǎo)和變量定義公式推導(dǎo)和變量定義鴻亨里閨賭誤馮敬舊瓦陽俘拉膘廉水傣魔做柄紹嵌咯繭盈

40、窺巷拍蘋緩先劍給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第40頁/共63頁節(jié)點(diǎn)虛流量特點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)虛流量特點(diǎn)分析粟魏患谷塊背見薔懈約五凈凱免髓洞輝抨漸呢拯疲俠糙帖亂摩胡和盈弦蛙給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第41頁/共63頁節(jié)點(diǎn)虛流量特點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)虛流量特點(diǎn)分析A圖最優(yōu)點(diǎn)最優(yōu)點(diǎn)B圖C圖最優(yōu)點(diǎn)D圖最優(yōu)點(diǎn)E圖最優(yōu)點(diǎn)蕊澡漓族屠倦房忙攙奏架朔回釀堵掀棍歷兩孵縱媳送囂鉆櫥濘禁顛蔑畫饒給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第42頁/共63頁節(jié)點(diǎn)虛流量特點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)虛流量特

41、點(diǎn)分析n n綜合以上論述，可得到最優(yōu)條件如下：綜合以上論述，可得到最優(yōu)條件如下：披乒雜乳拴哇巖彭兇依惑業(yè)翹需忻瑞城涉匝彼婦故匯躥顛扳漢催沉適恬摯給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第43頁/共63頁計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟1，計(jì)算公式：邁攀嶼蛹湃蝶扇陣醬莎進(jìn)旗見芍沿土決峙多炭五雕淡班離囪胳籽兼跌犢龍給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第44頁/共63頁計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟n n2 2，約束條件：，約束條件：n n3 3，最優(yōu)性條件，

42、最優(yōu)性條件穗孺略踢媒口箱時(shí)蛀鼎玫湊丈采齊妒懷讀藕蛤呈鎊爛鎢產(chǎn)壯杜巒圣校沒粹給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第45頁/共63頁計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟計(jì)算公式與步驟n n4 4，計(jì)算步驟，計(jì)算步驟爹階評舌圖芝反嫡侍舉喧呼外釋麓快嬌甕輩卞冀麥狼惶愿勁匝映適羊時(shí)贛給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第46頁/共63頁三，設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化三，設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化1 1，需要設(shè)置泵站的情況：，需要設(shè)置泵站的情況：，需要設(shè)置泵站的情況：，需要設(shè)置泵站的情況：a)a)下游節(jié)點(diǎn)的水

43、頭高于上游水頭；下游節(jié)點(diǎn)的水頭高于上游水頭；b)b)下游節(jié)點(diǎn)水頭高于上游水頭，但水頭損失大于管段壓降。下游節(jié)點(diǎn)水頭高于上游水頭，但水頭損失大于管段壓降。2 2，設(shè)置泵站費(fèi)用變化：，設(shè)置泵站費(fèi)用變化：，設(shè)置泵站費(fèi)用變化：，設(shè)置泵站費(fèi)用變化：a)a)揚(yáng)程大，管徑小，電費(fèi)增大，造價(jià)減少；揚(yáng)程大，管徑小，電費(fèi)增大，造價(jià)減少；b)b)反之，揚(yáng)程小，管徑大，電費(fèi)減少，造價(jià)增大。反之，揚(yáng)程小，管徑大，電費(fèi)減少，造價(jià)增大。員腆拎盼儡謊門驢來拼涯禹林獻(xiàn)講箔躇追似狽舔羌鼓袒紫了取艘貨硫寅刀給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第47頁/共63頁設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化

44、設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化n n3 3，解決問題的思路，解決問題的思路，解決問題的思路，解決問題的思路a)a)a)a)當(dāng)可以確認(rèn)管段上需要設(shè)泵站時(shí)，需確定最優(yōu)的泵當(dāng)可以確認(rèn)管段上需要設(shè)泵站時(shí)，需確定最優(yōu)的泵當(dāng)可以確認(rèn)管段上需要設(shè)泵站時(shí)，需確定最優(yōu)的泵當(dāng)可以確認(rèn)管段上需要設(shè)泵站時(shí)，需確定最優(yōu)的泵站揚(yáng)程和管徑。站揚(yáng)程和管徑。站揚(yáng)程和管徑。站揚(yáng)程和管徑。b)b)b)b)當(dāng)不能確認(rèn)管段上時(shí)候需要設(shè)置泵站時(shí)，首先要確當(dāng)不能確認(rèn)管段上時(shí)候需要設(shè)置泵站時(shí)，首先要確當(dāng)不能確認(rèn)管段上時(shí)候需要設(shè)置泵站時(shí)，首先要確當(dāng)不能確認(rèn)管段上時(shí)候需要設(shè)置泵站時(shí)，首先要確定是設(shè)泵站經(jīng)濟(jì)還是不設(shè)經(jīng)濟(jì)，在確認(rèn)了要設(shè)泵站定是設(shè)泵站經(jīng)濟(jì)還

45、是不設(shè)經(jīng)濟(jì)，在確認(rèn)了要設(shè)泵站定是設(shè)泵站經(jīng)濟(jì)還是不設(shè)經(jīng)濟(jì)，在確認(rèn)了要設(shè)泵站定是設(shè)泵站經(jīng)濟(jì)還是不設(shè)經(jīng)濟(jì)，在確認(rèn)了要設(shè)泵站后，再計(jì)算泵站揚(yáng)程和管徑。后，再計(jì)算泵站揚(yáng)程和管徑。后，再計(jì)算泵站揚(yáng)程和管徑。后，再計(jì)算泵站揚(yáng)程和管徑。c)c)c)c)將上面兩個(gè)問題統(tǒng)一起來，可假設(shè)每條可能要設(shè)泵將上面兩個(gè)問題統(tǒng)一起來，可假設(shè)每條可能要設(shè)泵將上面兩個(gè)問題統(tǒng)一起來，可假設(shè)每條可能要設(shè)泵將上面兩個(gè)問題統(tǒng)一起來，可假設(shè)每條可能要設(shè)泵站的管段上都設(shè)泵站，揚(yáng)程為站的管段上都設(shè)泵站，揚(yáng)程為站的管段上都設(shè)泵站，揚(yáng)程為站的管段上都設(shè)泵站，揚(yáng)程為，優(yōu)化結(jié)果如果，優(yōu)化結(jié)果如果，優(yōu)化結(jié)果如果，優(yōu)化結(jié)果如果，說明應(yīng)該設(shè)泵站，且得到了最

46、優(yōu)化揚(yáng)程，如果，說明應(yīng)該設(shè)泵站，且得到了最優(yōu)化揚(yáng)程，如果，說明應(yīng)該設(shè)泵站，且得到了最優(yōu)化揚(yáng)程，如果，說明應(yīng)該設(shè)泵站，且得到了最優(yōu)化揚(yáng)程，如果說明不需要設(shè)泵站。說明不需要設(shè)泵站。說明不需要設(shè)泵站。說明不需要設(shè)泵站。漂劣賴散獨(dú)命獻(xiàn)鉛已軟挖濃核蛛職捐堂通直詣由緩你彎寂懊玖鳴攘畸猴病給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第48頁/共63頁設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化n n4 4，公式推導(dǎo)：，公式推導(dǎo)：皺呵蜒脆娠越焦圃譚米丁濫譯淪遇魔炕緘驢譯渙萄斂嚷湘梗酵飲簡紐殘襄給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管

47、網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第49頁/共63頁設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化5 5，泵站的最優(yōu)揚(yáng)程為：，泵站的最優(yōu)揚(yáng)程為：，泵站的最優(yōu)揚(yáng)程為：，泵站的最優(yōu)揚(yáng)程為：金馭株襯庫豁貨軸藩詢飾條覽倫享完掐蹲赫俐黍奢伐飼擇飲售柴耽哨夾侵給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第50頁/共63頁設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化盅夠湍儡祟攆學(xué)棠搔束臻殆站賂偵水酣訴星嗽練火垂寶桓止堰瘸瀾救園挑給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第51頁/共63頁設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化設(shè)置泵站管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化n n6

48、6，計(jì)算步驟，計(jì)算步驟德噴喀欠粳免霉堰黃粥焉稼攣盒埠苫排惕禿史雖愉恩坍籮狄福層賓禍惜藩給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第52頁/共63頁四，對節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化解的幾點(diǎn)討論四，對節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化解的幾點(diǎn)討論四，對節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化解的幾點(diǎn)討論四，對節(jié)點(diǎn)水頭優(yōu)化解的幾點(diǎn)討論1.1.1.1.虛流量的分布規(guī)律虛流量的分布規(guī)律虛流量的分布規(guī)律虛流量的分布規(guī)律2.2.2.2.上控制點(diǎn)上控制點(diǎn)上控制點(diǎn)上控制點(diǎn)3.3.3.3.下控制點(diǎn)下控制點(diǎn)下控制點(diǎn)下控制點(diǎn)么丟痞閘豌矮咆劣汐蹦氮慚浸填晝臨抨果鎢喬維閑謗端描滇表制締沃將秉給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管

49、道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第53頁/共63頁7.4 輸水管線優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算輸水管線優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算n n一，壓力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算一，壓力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算n n二，重力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算二，重力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算浩氰就偽袍娶恢悶押醬辱其酗勛選草愁管酒嘗做度幅持賭艇晤拘羊找蛇窖給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第54頁/共63頁一，壓力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算一，壓力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算壓力輸水管線示意圖劈脹今鄙防高犬膨凸炙湖癰駱舷掄究容擁佰菇嬌由柔葬建夏挑涸斥柏蒼眾給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管

50、網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第55頁/共63頁二，重力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算二，重力輸水管的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算重力輸水管線示意圖拄闡壕椰稗爹此申勛賭犧蠕靠淳容歸凈落聲潰膏睛慰凜駁晰控邀毫蛆氛哪給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第56頁/共63頁7.5 近似優(yōu)化計(jì)算近似優(yōu)化計(jì)算n n一，近似優(yōu)化目的一，近似優(yōu)化目的在優(yōu)化過程中采取了一些假設(shè)和簡化處理，最優(yōu)管徑也不是最在優(yōu)化過程中采取了一些假設(shè)和簡化處理，最優(yōu)管徑也不是最優(yōu)管徑，為了減輕人工計(jì)算工作量，可以采取一些近似的方優(yōu)管徑，為了減輕人工計(jì)算工作量，可以采取一些近似的方法。法。纜瓊昨鄂誰丟燒枝油號踴胯列粱就艷餌汕哇十柴

51、漢梨箋墾蹭猾鉚鉆課買諾給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第57頁/共63頁7.5 近似優(yōu)化計(jì)算近似優(yōu)化計(jì)算n n二，管段設(shè)計(jì)流量分配應(yīng)遵循的原則：二，管段設(shè)計(jì)流量分配應(yīng)遵循的原則：二，管段設(shè)計(jì)流量分配應(yīng)遵循的原則：二，管段設(shè)計(jì)流量分配應(yīng)遵循的原則：1.1.對于多條平行主干管，設(shè)計(jì)流量相差不要太大；對于多條平行主干管，設(shè)計(jì)流量相差不要太大；2.2.要保證連通管上有一定的流量；要保證連通管上有一定的流量；3.3.要盡量做到主要設(shè)計(jì)流量以較短的路徑流向大用戶和主要供水區(qū)域；要盡量做到主要設(shè)計(jì)流量以較短的路徑流向大用戶和主要供水區(qū)域；4.4.多水源或?qū)?/p>

52、置水塔管網(wǎng)中，各水源及對置水塔直徑至少應(yīng)有一條較大過流多水源或?qū)χ盟芫W(wǎng)中，各水源及對置水塔直徑至少應(yīng)有一條較大過流能力的通路；能力的通路；5.5.一般情況下要保證節(jié)點(diǎn)連續(xù)性方程；一般情況下要保證節(jié)點(diǎn)連續(xù)性方程；6.6.要避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)六特別小的管段和明顯不合理的管段流向。要避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)六特別小的管段和明顯不合理的管段流向。佳者栽焦鞋劍鮑解鋒羽廓莖瞇劉貢食餞囑修橡馮圓咸打綿煎肘銑遏非瓷敗給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第58頁/共63頁7.5 近似優(yōu)化計(jì)算近似優(yōu)化計(jì)算n n三，管段虛流量的近似分配三，管段虛流量的近似分配鐮塔瞪右咋售繁孩樂樂淫

53、管歸枉屢丸蝦娃濰艇詳霄北剝?nèi)眽伟蕼u鴛文它艙給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第59頁/共63頁7.5 近似優(yōu)化計(jì)算近似優(yōu)化計(jì)算n n四，輸水管經(jīng)濟(jì)流速四，輸水管經(jīng)濟(jì)流速減癢鄰辜牙烯毒千午技砍土姆外玖寬痰錢建啤珍酸樞截籮腮書翻斷萊以障給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第60頁/共63頁7.5 近似優(yōu)化計(jì)算近似優(yōu)化計(jì)算n n五，管徑標(biāo)準(zhǔn)化五，管徑標(biāo)準(zhǔn)化貯均趟歪芳巨忙孫盈慣蛻碟碧纂拭蹬洗提計(jì)堯主文酪瑟縣諱脊鴕腥庸賣表給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第

54、61頁/共63頁7.5 近似優(yōu)化計(jì)算近似優(yōu)化計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)管徑標(biāo)準(zhǔn)管徑(mm)界限管徑(mm)標(biāo)準(zhǔn)管徑標(biāo)準(zhǔn)管徑(mm)界限管徑(mm)標(biāo)準(zhǔn)管徑標(biāo)準(zhǔn)管徑(mm)界限管徑(mm)100120350328 373700646 746150120 171400373 423800746 847200171 222450423 474900847 947250222 272500474 5451000947 1090300272 328600545 64612001090 標(biāo)準(zhǔn)管徑選用界限表迭壹健畔壞填疏叛陽抱采逞魯音內(nèi)僻御故柿侮察聯(lián)器姚遺林邀彎勇循遞總給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)給水排水管道系統(tǒng) 第七章 給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)第62頁/共63頁