论文摘要
城市供水系统在城市基础建设中占有举足轻重的地位,深深影响着城市化发展进程。在当前城乡一体综合发展背景下,开展基于水质保障的城乡一体供水系统改建优化设计研究,从理论角度出发,结合工程实际,为管网改造工作提供理论指导依据,能够有效提高供水系统运行效率、降低改造投资费用、保证乡镇末梢居民用户用水水质。本文采用理论分析、数值模拟和实例验证相结合的方法进行研究与探讨：首先,根据实际需求,建立了具有普遍适用性和较强应用性的供水管网评估模型,能够掌握系统各点水压、水质情况,运行成本,管网系统运行可靠程度,整体水压、水质保障达标程度,管道新旧统计情况等信息,在对现有信息资料进行综合分析的基础上,评估供水系统的运行状况,进而筛选获得潜在待改建管段,并根据决策人员实际目标需求,综合投资经济性、系统运行可靠度、水质保障水平三项指标提出改建优化方案供决策者参考。其次,在优化设计方法上采用了较新的启发式和声搜索优化算法,针对标准方法存在的不足,提出了多种改进措施,有效提高了算法效率,并通过测试函数仿真试验及算例验证,表明了改进算法的高效性和收敛稳定性。再次,在单目标优化设计研究的基础上,引入管网恢复力的概念定量评价系统运行可靠度,采用系统水质综合达标程度指标评估系统水质,建立了多目标优化设计的数学模型,并根据Pareto支配原则,提出了基于极大极小概率密度的多目标混合和声优化算法,在得到所有Pareto最优解集的基础上,采用逼近理想的排序方法从主客观角度进行方案深入优选,同样通过测试函数仿真试验和算例验证,表明了目标函数选取的合理性和算法的高效稳定性。最后,结合CAD电子文档、数据采集与监视控制系统(SCADA)、地理信息系统(GIS)等资料,建立了嘉兴市城乡一体化供水管网模型,将上述研究成果成功应用到该模型中,对管网系统进行现状评价,提出了改扩建优化方案,为供水管网改造工作提供了强有力的理论依据及技术支撑。