基于信息熵理论的给水管网运行优化研究

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1、硕士学位论文基于信息熵理论的给水管网运行优化研究OPERATIONOPTIMIZATIONOFWATERDISTRIBUTIONSYSTEMSBASEDONINFORMATIONENTROPYTHEORY吕健哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工学硕士学位论文基于信息熵理论的给水管网运行优化研究硕士研究生：吕健导师：吴晨光副教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.1Disser

2、tationfortheMasterDegreeinEngineeringOPERATIONOPTIMIZATIONOFWATERDISTRIBUTIONSYSTEMSBASEDONINFORMATIONENTROPYTHEORYCandidate：LuJianSupervisor：Assoc.Prof.Chen-guangWuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：SchoolofMunicipal&EnvironmentEngineeringDateofD

3、efence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要给水管网在整个城市的给水系统中占据很关键的地位，由于它是将水从水厂输送到各个用户，其能耗是及其巨大的，整个水行业的用电量大约占到全国总用电量1%左右，这其中用电量最大的部分就是针对给水管网的运行对用户的水压及水量的保证。对管网的实际运行进行优化对降低整个管网系统的能耗、保证节点水压、均衡管网水压分布、降低管网的漏失水平都有重要意义。本论文基于信息熵理论，根据相对熵的定义及相对互熵最小原理，以节点的压力为主要研究对象

4、建立了关于管网运行在供水泵站出水压力、直抽式增压泵站增压量以及关键阀门开启度等三个方面的优化模型，并对所建立的模型应用遗传算法进行了FS市实际管网在所论述的三方面进行了求解。本文定义了给水管网中的运行状态相对熵（K-L距离）表达式：通过将离散的节点压力数据进行收集、归一化等处理，建立了能够反应管网运行状态的相对熵模型，并将之应用于供水泵站出水压力、直抽式增压泵站增压量以及关键阀门开启度等三个方面的优化模型的建立；本文提出了针对直抽式增压泵站的选址熵指标（K值）：K值的定义为增压泵站下游所需增压的低压区域的相对熵值与上游区域的相对熵值的比值，其意义是一个反映各个选址点增压的综合效果的指标，K值

5、越大，选址点增压综合效果越好，也即该选址点为所有预选选址点中的最优选址点。依据本文所建立的模型，能够对给水管网中的相关决策变量进行优化，为管网的调度提供一种新的方法依据；通过对于直抽式增压泵站的选址点的方法的提出，能够切实有效的为增压泵站的选址点确定提供指导。关键词：给水管网；运行优化；信息熵；遗传算法；相对熵；增压泵站选址I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWaterdistributionsystems(WDS)occupiesanimportantpositioninthewholecitywatersupply,inChina,statisticsstatesthatth

6、epowerconsumptionoftheentirewaterindustrytothenationaltotalpowerconsumptionaccountsforabout1%,moreattentionshouldbepaidtothisfactthatoneofthebiggestelectricitypartforthosepowerconsumptionistheoperationofthewatersupplypipenetwork,inordertoguaranteewaterpressureandwateramountinthewholenetworks.Optimi

7、zingtheoperationofthenetworksisgoodforreducingtheenergyconsumption,ensuringthepressure,balancingthespreadofpressure,decreasingtheleakage.Basedoninformationentropytheoryandthedefinitionofrelativeentropy,this