[发明专利]一种基于调度设计联合优化的给水管网优化方法

摘要

本发明公开了一种基于调度设计联合优化的给水管网优化方法，包括以下步骤：步骤1，采集管网基本参数和确定优化计算参数；步骤2，通过优化算法生成一组各水源流量；步骤3，通过优化算法生成一组管道直径组合；步骤4，基于最高时工况下进行水力计算各水源压力；步骤5，计算获得每一管道在各工况下的节点压力；步骤6，计算管网总费用；步骤7，对获得的所有管网总费用进行排序，获得总费用最低的一组管道直径组合和一组水源流量和压力组合即为该供水系统的最优结果。本发明实现多水源供水系统水源供水水量、水压组合与管道直径组合的最优，其投资偿还期内建造及运行费用即总费用最低。

主权项

一种基于调度设计联合优化的给水管网优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采集管网基本参数和确定优化计算参数；步骤2，根据管网基本参数和优化计算参数，通过优化算法生成一组各水源流量Q_R1，Q_R2，…Q_RS；步骤3，根据管网基本参数和优化计算参数，通过优化算法生成一组管道直径组合D₁，D₂，…D_P；步骤4，基于最高时工况下进行水力计算，获得各水源压力；步骤5，每一管道在其直径下根据与之相对应的水源流量和水源压力对其在各工况下进行水力计算，获得每一管道的节点压力；步骤6，判断每一管道的节点压力是否全部满足最小允许水头，若判断为是，则进入步骤7，若判断为不是，则返回步骤3；步骤7，计算管网总费用W；，根据以下公式进行计算：目标函数：W(D₁,D₂,D₃…D_P；Q_R1,Q_R2,…Q_RS)约束条件：$s.t.\left\{\begin{array}{c}\underset{i=S_k}{\overset{N}{\Σ}}(\±q_i)+Q_j=0\\ \underset{i=S_{kr}}{\overset{S}{\Σ}}{Q}_{Ri}=Q_{Dz}\\ H_{Fi}-H_{Ti}=h_i\\ h_i={\mathrm{Sl}}_i{q}_i^2\\ H_{j,s}\≥H_{j,s}^{\min }\\ q_i\≥q_{\min i}\\ D_i\>0\end{array}\right.$式中：D_i为第i根管段的管径；Q_Ri为第i个水源点的供水水量；P为管网中管道个数；S为供水水源个数；W为以管网管径和水源供水水量为变量的管网总费用；q_i为与节点j直接连接的第i根管段的流量；Q_j为节点j的节点流量；S_k为与节点i直接连接的管段集合；S_ks为供水水源集合；N为管网中节点个数；H_Fi为管段i的上端节点水头；H_Ti为管段i的下端节点水头；h_i为管段i的压降；S为管的摩阻系数；l_i为第i管段长度；H_j,s为各工况节点j的服务水头；为各工况节点j的最小允许水头；q_mini为第i根管段最小设计流量；步骤8，判断是否计算完成全部的管网总费用，若判断为是，则进入步骤9，若判断为不是，则返回步骤3；步骤9，对获得的所有管网总费用进行排序，获得总费用最低的一组管网直径即为该水源流量组合下的最优管径结果；步骤10，判断是否满足依照步骤1所选择的优化算法的退出准则，若判断为是，则进入步骤11，若判断为不是，则返回步骤2；步骤11，对获得的所有管网总费用进行排序，获得总费用最低的一组管道直径组合和一组水源流量和压力组合即为该供水系统的最优结果。