基于水质安全的城市输配水系统二次加氯优化与分析

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1、浙江大学建筑工程学院硕士学位论文基于水质安全的城市输配水系统二次加氯优化与分析姓名：李莉申请学位级别：硕士专业：土木工程指导教师：张燕20080601摘要二次加氯是在管网中选择一系列特定的位置作为“二次加氯点”，对饮用水再次消毒，以满足用水节点水质安全所需的最低余氯水平的加氯方式。在总结国内外研究经验的基础上，本文给出了基于水质安全的二次加氯二级动态优化模型。第一级为加氯点选址优化，以满足管网余氯覆盖条件下加氯点数最少(印加氯点建设投资最少)为优化目标，用贪婪算法求解。第二级为加氯量优化，在一级优化选址结果的基础上建立基于“余氯理想浓度”的加氯量优化模型，使管网中的余氯分布在满足浓度要求的前

2、提下尽可能均匀，加氯量尽可能少．针对管网不同的规模和用水量差异水平，第二级优化提出了“普通加氯量优化模型”和“用水量权重优化模型”，用Lin908．0建模求解。本文将该模型运用于水质计算通用算例SCCRWA管网和我国南方某县的实际管网，对二次加氯条件下管网水质情况和模型主要参数进行了分析．结果表明，与常规加氯相比，二次加氯条件下管网余氯的时空分布更均匀、余氯水平更低，加氯量显著下降，从而一定程度上抑制了消毒副产物的产生，既改善了水质又降低了加氯运行成本．此外，供水管网可靠度评价能够为管网设备安装、升级和维护提供科学依据，针对目前国内外对二次加氯水质可靠度方面的研究几乎处于空白的现状，本文在前

3、人研究的基础上提出了--次加氯条件下考虑用水量权重的水质可靠度评价方法，并在线性叠加理论适用的范围内进行了公式推导和简化，运用该方法对本文所用管网算例和实例进行了水质可靠度评价。评价结果表明，二次加氯能在显著改善管网水质和大幅降低加氯量的前提下维持较高的可靠度水平，对加氯量的利用效率远高于常规加氯，而最优的--次加氯方案也具有二次加氯条件下最高的可靠度。关键词：二次加氯余氯理想浓度反应影响系数用水量权重可靠度AbstractBoosterChlorinationistheadditionofchlorineatsomecriticallocationsofawaterdistribution

4、network(WDN)suchthatchlorineresidualsaremaintainedatalevelgreaterthantheminimumforpublichealth．Buildingontheworldwidepreviouswork,hereanoptimizationmodelwithtwostagesisformulatedforthedynamicscheduleofboosterchlorinationbasedonwaterqualitysafety．Thefirststageissolvedbygreedyalgorithmtargetingatloca

5、tingtheminimumnumberofboosterstations(minimumconstructioncost)whichsupplyenoughchlorineresidualswithinaWDN．ThesecondstagedeterminestheoptimalchlorineinjectionratesbyusingthedesiredchlorineresidualleveltoallowaloweraveragechlorineanddecreasethevariabilityofchlorineresidualsthroughoutaWDN，whichleadto

6、alowertotaldosageandmayreducetheformationofDPBs．GiventhedifferencesofsizeandwaterdemandbetweenWDNs，thesecondstageformulatestwodifferentoptimalmodels，whicharebothsolvedbyLin908．0．ThisdissertationappliestheoptimizationmodeltotwoWDNs，atest-bedexampletoillustratethecharacteristicsofthismodelandarealWDN

7、toimproveitswaterquality．Theconclusionisthatboosterchlorinationallowsabetterwaterquality如wellasalowerchlorinedosage．Also，reliabilityanalysisofWDNsGalasupplyscientificadvicefortheirfacilityinstallment，up—gra