《供水管網性能綜合評價與多目標更新最佳化模型研究》是依託天津大學，由趙新華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：供水管網性能綜合評價與多目標更新最佳化模型研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙新華
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現有的供水管網更新最佳化理論，大多把直接經濟性指標（換管費用和修復費用等）作為唯一最佳化目標，一方面忽略了管網節水效益等間接經濟目標，另一方面忽略了可靠性指標，或雖有少數文獻考慮了可靠性指標，但對可靠性定義也過於簡單。另外，缺少從不確定性理論角度對系統最佳化更新的研究和實踐，未考慮到許多影響系統性能的不確定性因素，如需水量在時間和空間上分布的不均勻性、管網組件發生故障（爆管）及漏損水量的機率性等。因此，本課題依託供水管道狀態評估和系統性能綜合評價模型等，建立以供水管網投資和運行費用最小、管網節水效益最大、性能表現最優為目標的供水管網更新最佳化模型，並從遺傳算法、粒子群算法、混合蛙跳算法等智慧型算法中優選能夠求解供水管網多目標更新最佳化模型的算法，最終將模型和求解方法套用於供水管網的更新與改造，達到增強供水管網運行的可靠性與經濟性的目的，實現供水系統的安全輸配。
結題摘要
供水管網是城市重要的基礎設施，承擔著將自來水按質保量的從淨水廠輸配給用戶的任務。對供水管網性能進行綜合評價與多目標更新最佳化的研究，一方面對城市供水系統的安全輸配具有重要的理論意義，另一方面可保障供水管網的可持續健康發展。 課題首先調研天津供水企業，選定研究對象，基於開源的EPANET水力水質模擬平台，對供水管網實現模型校驗並進行動態模擬，進而為管網性能進行評價提供狀態數據。 其次，選定水力可靠性、水質安全性、結構穩定性、系統節能性以及系統經濟性這五項評價指標，並在此基礎上結合改進的AHP（The Analytic Hierarchy Process）層次分析法構建供水管網性能評價體系，用於評估管網的綜合性能。 再次，分別基於極限爆管率和管網綜合性能評價，建立管網優先更新管段的模型，參考供水部門提供的管道更換預算，確定待更新管段集合。 最後，結合待更新管段數據集合，建立投資運行費用最低、可靠性高的多目標更新最佳化模型。在該多目標更新最佳化模型中，創新地增加了最少碳排放量的目標。模型求解基於GPU並行計算技術和NSGA-II算法，並通過工程實例驗證了多目標更新最佳化模型和算法的可行性。 關鍵字：供水管網；性能綜合評價；多目標；更新；最佳化
