经济管径计算方法优化探讨

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1、经济管径计算方法优化探讨周振天１１２徐得潜马常仁（１合肥工业大学土木与水利工程学院，合肥２３０００９；２深圳市水务规划设计院，深圳５１８０００）摘要针对现有经济因素和界限流量计算方法在确定经济管径时存在的问题，分析了峰谷电价和用水量变化曲线对经济管径的影响，并对现有经济因素和界限流量计算方法提出了改进。实例表明，在考虑峰谷电价和用水量变化曲线时，优化后的经济因素法求得的经济管径较合理。关键词经济管径经济因素界限流量峰谷电价用水量变化曲线Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅ

2、ｒ１，ＸｕＤｅｑｉａｎ１，ＭａＣｈａｎｇｒｅｎ２ＺｈｏｕＺｈｅｎｔｉａｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＷａｔｅｒＰｌａｎｎｉｎｇ＆ＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒｂｙｕｓｉｎｇｃｕｒ－ｒｅｎｔｅｃ

3、ｏｎｏｍｉｃｆａｃｔｏｒａｎｄｌｉｍｉｔｆｌｕｘ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｐｅａｋｖａｌｌｅｙｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｐｒｉｃｅａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｎｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｃａｌ－ｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｆａｃｔｏｒａｎｄｌｉｍｉｔｆｌｕｘｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｃａｓｅｓｔｕｄｙｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔ，ｃｏ

4、ｎｓｉｄｅｒｉｎｇｐｅａｋｖａｌｌｅｙｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｐｒｉｃｅａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅ，ｉｔｗａｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅｔｏｃａｌ－ｃｕｌａｔｅｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｅｃｏｎｏｍｉｃｆａｃｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒ；Ｅｃｏｎｏｍｉｃｆａｃｔｏｒ；Ｌｉｍｉｔｆｌｕｘ；Ｐｅａｋｖａｌｌｅｙｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｐｒｉｃｅ；Ｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅ在实际工程中，常用经济因素和界限流量计算α，ａ，

5、ｂ———单位长度管道造价公式中的系数和方法确定经济管径，而这两种计算方法中的经济因指数；素与供水能量变化系数成线性关系，未考虑峰谷电ｐ———每年扣除的折旧和大修费用，以管网造价以及用水量变化曲线对经济管径的影响。本文在价的％计；考虑峰谷电价和用水量变化曲线的基础上，以管网Ｅ———电费，分／（ｋＷ·ｈ）；年费用最小为目标函数，对经济因素和界限流量法ｔ———投资偿还期，ａ；进行优化，以期找到确定经济管径的最佳计算方法。η———泵站效率；１现有经济管径计算方法存在的问题ｒ———供水能量变化系数；给水管网优化设计的目标函数是管网年费用最Ｑ———输

6、入管网的总流量，Ｌ／ｓ；小［１］，即：Ｄｉｊ———管径，ｍ；Ｈ０———水泵静扬程，ｍ；ｐ１αＷ＝＋∑（ａ＋ｂＤｉｊ）ｌｉｊ＋０．０１×ｌｉ———管段长度，ｍ；（１００ｔ）ｊＱ（Ｈ０＋∑ｈｉｊ）ρ———水的密度，ρ＝１ｋｇ／Ｌ；８．７６ｒＥρｇ（１）２ηｇ———重力加速度，９．８ｍ／ｓ；式中Ｗ———管网年费用折算值，元；∑ｈｉｊ———从管段起点到控制点的任一条管线的１０８给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．６２０１３水头损失总和，ｍ。Ｑｍａｘ／Ｑｎ；对式（１）简化，只取其变量部分，得年费用折算Ｋ———静扬程Ｈ０与最高用水时水头损失之比值Ｗ及目标函数如

7、下：１．８５２Ｋ＝Ｈ０／ＳＱｍａｘ；１００２／Ｌ２。α（２）Ｓ———管网总摩阻，ｍ／ｓＷ０＝（ｐ＋）∑ｂＤｉｊｌｉｊ＋ＰＱ∑ｈｉｊｔ求出供水能量变化系数后，代入式（５），可求得式中Ｐ———Ｑ＝１Ｌ／ｓ，Ｈｐ＝１ｍ时的每年电费，分，经济因素ｆ，再将求得的经济因素代入式（６），即可Ｐ＝８．７６ｒＥρｇ／η。求得经济管径。现有计算方法是将Ｗ０对管径Ｄｉｊ求导，并令ｍＰｋ８．７６ｒＥρｇｋｍＷ０［１］ｆ＝＝（５）＝０，即可求得经济因素和经济管径。分时电１００１００Ｄｉｊ（ｐ＋）αｂｐ＋αｂηｔ（ｔ）价是根据电网负荷变化情况，将每天２４ｈ划分为

8、高１ｘＤ＝（ｆＱｑ）α＋ｍ（６）峰、平段和低谷时段，按边际成本原理制定各时段电价，以鼓励用户合理安排用电时间，提高电力资源的式中ｍ、ｘ———水头损失公式中的指数；［２］利用效率，安徽省某县工业