文档介绍：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
城市供水管网漏损不仅会造成了水资源以及能源的浪费,而且还会引发一系
列环境社会问题。压力管理是国际水协(IWA)推荐的漏失控制策略之一,它是
通过优化管网压力,以降低漏失。本研究针对城市供水管网由于压力过高,导致
漏失加剧的现象,提出了基于压力分区的减压阀优化压力漏失控制模型,以分区
调节管网压力,降低由于压力过高导致的漏失量。
在建立减压阀优化压力漏失控制模型之前,本文先就漏失控制选择一个水力
建模方式,对算例管网分别建立了节点流量驱动水力模型和压力驱动节点流量模
型,比较分析两模型,发现压力驱动节点流量模型无论在精度还是对漏失量的处
理上都优于传统节点流量模型,所以本研究的漏失控制模型以压力驱动节点流量
模型为基础。其中利用软件建立传统水力模型;而压力驱动节点流量模
型是通过遗传算法利用 MATLAB 软件编程进行求解。
通过对城市供水管网进行压力分区以确定减压阀的安装位置,并实现分区域
控制管网。通过对城市供水管网压力分布现状进行分析,发现节点富裕水头可以
用来表示压力变化进行压力分区,而管网拓扑结构可以利用节点坐标表示。经过
多方案比较发现采用 Mahalanobis 样品距离的重心法聚类分析能够取得较好的分
区效果。
在城市供水管网进行了压力分区之后,选择每个分区的入口,并在每个压力
小区入口处设置减压阀,以实现压力的控制。在此基础上,建立基于压力分区的
减压阀漏失控制数学模型,希望获得不同工况下,优化压力漏失控制的减压阀优
化动作策略;该数学模型是一个混合非线性优化问题,选择遗传算法对其进行求
解。最后通过算例管网,详细论述了管网压力分区的减压阀漏失控制数学模型的
建立以及求解过程。
最后将减压阀优化压力漏失控制模型应用于某城市供水管网,对该城市供水
管网建立了压力驱动节点流量模型,然后进行了压力分区,最后针对平均时工况
建立减压阀漏失控制数学模型。根据结果分析,该城市供水管网漏失率降低了
%,这说明通过调节压力降低城市供水管网漏失率具有很大的空间。

关键词:压力驱动节点流量模型;富裕水头;优化动作策略

I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Leakage can cause a waste of water resource and energy, as well as a series of
environmental social problems. Pressure management is one of the leakage controls
mended by the international water association (IWA). It reduces leakage by the
optimization of urban water supply pipe pressure distribution. According to the
phenomenon that too high local pressure causes large leakage in water distribution
system, the issue proposes optimal pressure of water distribution system for leakage
control by means of pressure reducing values.
Before establishing leakage control model, the issue establishes traditional
hydraulic model and pressure-driven node flow hydraulic model of the example
network, and analysis which one of them is more suitable for leakage control model.
The result is that the pressure-driven node flow hydraulic model is better in precision
and leakage calculating. So the issue uses the pressure-driven node flow hydraulic
model for leakage control model. The traditional hydraulic