城市供水系统两级优化调度研究

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1、分类号:TU9910710-2015129012硕士学位论文城市供水系统两级优化调度研究冯雪峰导师姓名职称王彤副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称市政工程论文提交日期2018年5月3日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学TheResearchofTwo-stepOptimalOperationinMunicipalWaterSupplySystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FengXuefengSupervisor：AssociateProf.Wan

2、gTongChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或

3、与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要城市供水系统节能与优化运行是近年来水务行业的发展方向。目前我国大多数水厂管理水平较为落后，基于人工经验运行依然是主要的调度方式，管网压力分布不均衡、夜间供水压力偏高，造成明显的能量浪费。供水系统优化调度研究在于保证居民正常用水的前提下优化管网压力分布并节约供水能耗，对提高供水企业的经济效益与供水管网的科学化管理具有重要意义。本文以管网宏观模型为基础进行了供水系统两级优化调度的研究，主要包括城市用水量预测、分时段管

4、网宏观模型、一级优化调度模型与二级优化调度模型等内容。首先基于最小二乘支持向量回归算法建立时用水量预测模型，使用连续7天的时用水量数据作为训练样本，第8天的数据作为预测目标，经测试模型预测精度符合优化调度的要求。建立基于BP神经网络的分时段管网宏观模型，按照24小时的用水量变化规律将一天分为6个时段，以符合泵站的实际调度需求。将各个时段管网压力监测点数据和水厂出厂流量作为输入，水厂出厂压力作为输出，完成宏观模型驯化过程。以供水总成本作为优化目标，以管网供需水量平衡、测压点压力约束与管网宏观模型作为约束条件建立一级优化调度模型，使用罚函数法转化

5、为非约束问题并借助遗传算法求解，得到二级优化调度泵站的目标流量和压力。二级优化调度以泵站运行费用最低为目标函数，使用遗传算法求解最优的水泵运行组合，在满足供水量与供水压力的前提下，使水泵都运行在高效段内，减少了能量浪费。最后以沧州市供水系统为例进行了两级优化调度模型的测试，优化后的管网压力分布均衡、泵站电耗更低，验证了模型的实际应用价值。关键词：宏观模型；两级优化调度；支持向量机；BP神经网络；遗传算法IAbstractEnergysavingandoptimaloperationofurbanwatersupplysystemoriente

6、dthedevelopmentofwaterindustryinrecentyears.Atpresent,themanagementofmostwaterworksinourcountryisrelativelybackward,andhuman-basedoperationisstillthemainmodeofdispatch.Theunbalanceddistributionpressureandhighhydraulicpressureatnightresultinobviouslyenergywaste.Researchonopt

7、imaloperationofwatersupplysystemisaimedatensuringresidentsusingwaterasnormal,optimizingpipenetworkpressuredistributionandsavingwatersupplyenergyconsumption.Itisofgreatsignificanceforimprovingtheeconomicbenefitsofwatersupplycompaniesandthescientificmanagementofwatersupplynet

8、works.Basedonmacroscopicmodelofpipenetwork,thispaperstudiesthetwo-stepoptimaldispa