哈尔滨工业大学硕士学位论文

摘 要

城市供水管网系统是城市重要的基础设施，在人们的生产和生活中发挥着不可替代的作用。随着经济和社会的发展，供水安全问题越来越受到重视。然而，我国水污染状况的不断加剧以及其他不确定因素的影响，致使水源突发污染事件频发，对供水系统安全可靠性提出了严峻挑战。为提高供水系统的安全可靠性，采用多水源供水已成为发展趋势。针对突发水源污染事件，各地区制定了许多应急预案措施。其中，对突发水源污染的多水源供水管网系统进行积极的优化调度就是一项重要的措施。

在传统的供水管网水力模型中，节点的流量是根据需水量给定的，是一定值，难以模拟水源突发污染时供水量不足的运行工况。针对传统水力模型的不足，从节点流量角度出发，将节点流量分为节点实际用水量和节点漏失量两部分，分别建立其与供水压力的关系式，构建起能够模拟供水量不足工况下的供水管网水力模型。结合模型给出水源污染事故下节点供水满足率的表达式，并采用综合评价法对水源事故时的供水管网系统失效程度进行评价。通过对管网计算实例求解分析，发现该供水管网水力模型不仅能够准确模拟管网正常运行工况，同时对水源突发污染事故时供水量不足的运行工况也能较好的模拟。

为优化调配水源突发污染时供水量不足的供水管网系统，提出三个调度目标：

（1）提高重点用户在重要时段的供水满足率；（2）降低管网漏失量，提高管网实际用水量；（3）降低泵站运行费用。以泵站中水泵各时段的开启状态和调速比为决策变量，构建出水源突发污染时多水源供水管网系统优化调度模型，并采用改进的非控制排序遗传算法进行求解。

结合我国华北D市多水源供水管网系统现状，建立起正常运行工况下能模拟供水量不足状态的管网水力模型，通过模型校核后节点压力和节点流量与管网实际监测数据吻合度较高。在此基础上，通过假定某水源发生突发事故，进行事故下的优化调配分析，为水源突发事故下的多水源供水管网系统调度决策提供指导。

关键词：供水管网系统；水力模型；水源污染；优化调配；遗传算法