基于覆盖水量的水质监测点选址模型改进及应用

研究了给水管网水质监测点优化选址问题,分析了覆盖水量法存在的缺陷,提出了一种基于覆盖权重水量的优化选址方法,即在覆盖水量选址模型中引入节点水质权重。覆盖权重水量法同时考虑了节点水量与水质在空间上的分布,以及周围管道属性对节点代表性的影响,提高了监测点选址的代表性。将覆盖权重水量法应用于重庆市某区给水管网进行水质监测点优化选址,并与覆盖水量法进行对比。结果表明,在同一监测点水平,覆盖权重水量法求得的监测点选址更具有代表性和实用性,可为同类城市给水管网水质监测点选址提供参考。     

基于风险评估的供水管网水质监测点优化模型研究

供水管网内源污染和外源污染协同监测下的水质监测点优化选址一直是供水领域的研究难点。为进一步提升监测点选址的科学合理性,采用模糊数学集法分析管网区域污染物、管道完整度以及管网低负压情况,量化确定管网的风险评估指数。将基于风险评估的节点监测用时期望值纳入监测点优化选址模型,结合监测失效率、水量覆盖度和监测点占比这3个优化目标,完善选址优化体系并建立多目标优化选址模型。使用MATLAB软件搭载基于参考向量的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅲ)成功求解该多目标优化模型,得到帕累托(Pareto)前沿解集。最后,基于Modena算例管网进行研究,与传统复合监测目标优化模型选取的选址方案进行对比发现,基于风险评估的供水管网优化选址模型选取的方案能有效降低监测用时,提高了监测效率。     

给水管网水质监测点优化选址研究进展

介绍了给水管网水质监测点优化选址研究的发展历史、基本原理和基本算法,分析了两类监测点优化布点问题的差异,回顾了国内外在城市给水系统管网水质监测点优化布点方面的研究与实践进展,针对日益突出的饮用水安全问题,提出应尽快开展以确保管网水质安全为目标的应对突发外侵式管网水质事件的监测点优化选址研究.     

面向故障诊断的供水管网水压监测点优化布置方法

为解决供水管网故障诊断中准确率不高、经济性不佳的问题,设计了一个基于改进的果蝇优化算法核极限学习机的供水管网故障诊断模型。经验证,该模型具有学习速度快、故障识别率高等优点。以该模型为核心提出了基于果蝇优化算法的供水管网水压监测点优化布置方法。该方法首先利用果蝇优化算法形成多组水压监测点方案,然后用供水管网故障诊断模型计算每种方案的诊断准确率,选择其中诊断准确率最高、经济性最好的方案作为候选最优方案,并以此方案为基础,使用果蝇优化算法不断循环迭代,最终找到故障诊断准确率高且经济性最好的水压监测点布置方案。利用Matlab语言代码对提出供水管网水压监测点优化布置方法进行了编码实现,使用实际管网数据进行了实验,结果表明,所提出的供水管网水压监测点优化布置方法是一个有效的水压监测点优化布置方法。     

非稳态给水管网的外源污染监测选址模型构建及求解

针对供水管网潜在的突发性外源污染,结合非稳态水力工况特点,改进监测用时的算法并以此构建选址模型,通过借助自适应粒子群k-medoids聚类算法对选址模型进行求解。通过实际案例对比稳态与非稳态工况下水力流通最短时间的路径,得出:非稳态工况下水力流通路径较复杂,改进后的水力流通时间计算方法更符合实际供水管网。经过对自适应粒子群k-medoids聚类算法的调整,模型求解过程稳定性良好,输出结果理想——可直接定位监测点至管网节点。针对该案例提出了一套监测点布置方案:监测点数量为40个(占总节点数的3. 43%),平均监测用时为26. 4 min,污染入侵事件的有效监测率达到71. 67%。     

供水管网突发污染事故的应急响应与控制策略

针对我国现阶段供水管网突发污染事故应急响应技术体系尚不成熟完善的现状,在回顾近年来典型突发水源污染事故和局部管网污染事故的基础上,从解决供水管网突发污染事故应急处理的具体措施展开研究,阐述了包括监测点优化布置和污染源追踪定位技术在内的管网突发污染事故的预警及响应研究进展,并系统总结了以应急水处理、污染范围及影响评估、停水或者降压供水、管网冲洗为主要技术控制策略的污染事故响应流程,提出供水管网突发污染事故的应急响应与控制策略。     

基于NSGA-Ⅱ的给水管网压力监测点多目标优化布置

针对给水管网压力监测点优化布置过程中采用单目标函数得到的优化结果不能代表多方面综合因素的问题,以监测点压力监测范围及监测点覆盖节点需水量作为目标函数,管网水力连通性、管网节点压力相关性、管网节点水量影响条件作为约束条件建立多目标压力监测点优化布置数学模型,并利用Matlab平台通过非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。将该模型应用于某园区实际管网中,并分析不同约束条件的参数取值对模型所得优化结果的影响程度,以提高监测点布设方案的代表性,同时也验证了NSGA-Ⅱ求解多目标给水管网压力监测点优化布置模型的有效性。     

配水系统中水质监测点的优化布置

对常规水质监测和突发性污染事故水质监测中有代表性的水质监测点布置方法进行了回顾,阐述了各种选址方法的优缺点.在此基础上,对水质监测的发展前景进行了展望,认为各种模型在实际应用中仍需要不断完善.     

供水管网突发污染试验模拟及污染源定位研究

以供水管网模拟系统为试验平台,采用多点投加高浓度次氯酸钠溶液模拟污染物扩散的方法进行了试验研究与理论分析．通过实测监测点污染信息,利用改进的模拟一优化反追踪模型进行污染源定位并分析管网拓扑结构等影响因素对模型效率及准确率的影响．研究表明,在影响因素合理表达条件下,可以实现模型的高准确率．     

天津市给水管网水质在线监测系统

分析了给水管网水质在线监测系统的内涵,结合监测度、监测度矩阵、监测点覆盖水量、仪表集成、数据传输、中央控制管理系统等介绍了天津市给水管网水质在线监测系统的建设过程,主要包括在线监测点位置的优选、在线监测系统的集成及其功能,并对下一步系统的拓展进行了展望。     

供水管网压力监测点布置的实用方法

总结了常见的测压点优化布置方法,分析了供水管网压力监测点对于管网优化调度、模型校核以及规划方案决策实施的重要性。结合三高宏扬Hy-NetSimu水力模拟软件的动态水力模拟分析能力,采用经验法和灵敏度分析法相结合的分析方法以及泰森多边形法分割测压点覆盖范围分析测压点分布密度的手段,对ZJ市供水管网压力监测系统布设方案进行实例分析,方案设计结果表明压力监测点布设效果良好,可满足工程需要。     

城市排水管网监测点优化布置的研究与进展

城市排水管网监测对于排水管网及城市雨洪管理具有重要意义。开展排水管网监测的主要目的,一方面是及时发现运行风险,提高对城市内涝或排水管网溢流的预警预报能力;另一方面是积累排水管网的长期动态运行状况数据,用于城市排水管网运行情况的评估与诊断。通过总结目前有关排水管网监测点优化布置的相关研究,结合给水管网优化选址的方法,将现有研究所用方法分为以统计学理论为基础和以运筹学理论为基础的两种方法,并分析了现有研究存在的不足,提出了今后排水管网监测点优化布置的可行思路,包括使用模型模拟技术、强化自动识别技术、对监测方案进行定量化评估等。     

某城镇供水管网污染源反追踪模型构建及求解过程

城市供水管网中突发外源性污染物入侵事故时,可以根据供水管网的属性数据和水质监测数据来反演推求污染物侵入的地点、时间和速度。结合南方某城镇供水管网案例,构建污染源模拟-优化反向追踪的数学模型,并利用粒子群-蚁群融合算法进行求解。结果表明,粒子群-蚁群融合算法可提高求解模型的准确率和计算效率,结果表现出较好的稳定性。针对该案例提出了一套供水管网外源性突发污染事故下的污染源定位方案,在随机选取的15个模拟污染事故中,模型输出结果准确率达到92. 0%,10 min内求解模型的准确率为64. 7%。     

主成分分析用于管网水质综合评价的研究

为明确供水管网中各种水质指标的关系，并能够综合各种水质监测指标来评价管网水的总体质量，利用基于多元统计分析原理的主成分分析法，将多种水质监测指标纳入同一系统进行定量化研究。以北方A市某小区供水管网为例，对其水质监测数据进行主成分分析，初步了解了该小区管网水质的变化情况，并按照总体水质情况对管网水质监测点进行了排序。此外，还按照水质指标间相关性的大小将所选定的13项常规监测指标分成了3组，为建立相应的宏观模型奠定了基础。     

杭州市某污水管网水质在线监测系统设计

建立污水管网水质在线监测系统,掌握污水管网实时水质情况,是缓解下游污水处理厂进厂水质超标、保障污水处理厂正常运行的有效手段.以杭州市某污水管网水质在线监测系统为实例,介绍了监测点的选择方法、检测仪表的选型以及监测点工程设计方案,为类似污水管网水质在线监测系统的设计提供了参考.     

基于情景模拟的城市排水管网监测点自动识别

城市排水管网监测对于城市水环境治理及雨洪管理具有重要意义,建立排水管网的在线监测体系是智慧排水的重要组成部分,监测点位置的合理选择与布置则是监测有效性的重要保障。为此,基于情景模拟,建立了排水管网监测点的自动识别方法,并以我国华北地区Q市作为案例,建立管网模型,对监测点进行自动识别。该方法可避免人为制定方案时对管网运行规律认识不足的局限性,降低人工制定和调整监测方案的工作量,并且可对监测点进行定量化评估,确保了监测点的代表性。基于系统整体监测的概念进行点位的识别与优化,利用有限数量的监测设备尽可能全面反映排水管网的整体运行状况,是实现智慧排水的基础与必要条件。     

基于遗传算法给水管网优化模型的改进研究

目前基于遗传算法的给水管网优化模型存在很多缺陷,为提高其实用性,对优化模型进行了改进.在约束条件中,用流量约束代替最小管径约束,并加入了流速约束.在此基础上,采用罚函数法对目标函数进行改进,实现了给水管网多工况优化设计.通过实例计算对比了各种设计方案,验证了改进后的优化模型在供水安全性和经济性方面的优越性.     

基于爆管检测效益的供水管网水压监测点布局优化

为探究水压监测点数量与爆管检测效益的关系,开展了面向爆管检测的供水管网水压监测点优化布局研究。首先,利用管网水力模型在EPANET中计算各管道不同等级爆管下的压降,并根据压降结果构建爆管事件覆盖矩阵;然后,对于给定数量的水压监测点,以最大化爆管事件覆盖率为目标函数,优化水压监测点布局,并采用分布估计算法求解,进而确定给定监测点数量下的最优布局;最后,将爆管事件覆盖率与爆管最小可检测流量作为爆管检测精度指标,探讨水压监测点数量与爆管检测精度的效益关系。将所提出的方法应用于L-Town管网C区,结果表明所提出的方法能有效确定最佳效益监测点的数量及布局,进而有效解决工程实践中应布置多少水压监测点以及布局在何处两方面问题。     

北京市部分区域市政末梢饮用水在线监测结果分析

目的通过在线监测数据,描述北京市2014年生活饮用水水质总体情况,分析各地区水质、水厂及供水管网特点,为卫生监督部门制定监管方案、优化在线监测系统提供参考。方法收集2013年12—2014年10月北京市不同区域7个市政水厂附近在线监测点的管网末梢水监测数据,整理为日平均值后进行统计分析,从数据有效性、月均值、日均值、地区差异等角度,对pH、浑浊度、余氯、电导率和总有机碳(TOC)五项指标进行综合分析比较。结果经统计学分析,各监测点的五项指标数据有效,日均值均有统计学差异。丰台区、大兴区的监测点位于南水北调水源地切换点,电导率变化趋势与水源切换时间相符。结论北京市城区市政管网供水监测点水质监测指标符合标准要求,市政水厂及供水管线中全年水质波动平稳。在线监测系统稳定性较好,通过各参数的实时监测能从一定程度上反映管网中水质变化,可进一步完善综合分析能力,普及推广。     

渤海海域应急救援基地选址优化方法

针对海上应急救援基地规划比较单一的问题,结合渤海海域交通流特征和海上交通事故的统计结果,提出了应急救援基地双覆盖优化模型。综合考虑了渤海海域环境条件和事故发生率的影响,基于地理网格划分方法确定了渤海海域应急事故点,根据港口条件选定了应急救援基地候选点。应用双覆盖模型对渤海海域应急救援基地选址进行了优化分析,利用遗传算法优化求解,得到渤海海域应急救援基地选址的最优布局方案。研究结果表明:提出的应急基地双覆盖模型比现有的选址模型有更好的覆盖效果,且适应度函数值高达0.92,充分证明了模型的有效性。