某城市智慧城市给水管网改扩建优化设计开题报告

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1、毕业设计（论文）题目某城市智慧城市给水管网改扩建优化设计专业给水排水工程班级学生指导教师教授2014年17一、毕业设计(论文)课题来源、类型课题来源：本课题来源于工程实际，属克拉玛依供水系统改造工程的一部分，克拉玛依改水管网优化改扩建。全市主要水源有风城高库、白杨河水库、黄羊泉水库、西郊水库、三坪水库、调节水库六处地表水源，还有黄羊泉水源地和百口泉水源地两处地下水源。用水经过西干渠、风克干渠、白克明渠三处干渠流入市区，供城市使用。全市常住人口为人，本设计为满足城市供水，主要对旧城区管网进行改造优化，并对新城区进行管网统

2、一铺设，以满足城市人口用水。课题类型：本课题属于工程设计性论文。二、选题的目的及意义2.1旧城市管网存在的问题旧城给水管网改造势在必行几十年来,我国给水事业的迅速发展.各地城市均具规模。城市给水管网在其新建成的一定时期内,其供水能力是可以满足用户用水要求的.由于给水工程在工业建设和人民生活中占有重要地位,随着城市的发展、用水人口的不断增加和人民生活水平的日益提高,城市用水量急剧增长,给水管网供水能力逐渐不能适应用水量增长的需要。同时,由于给水管网规模的不断扩大、管线改造、铺设缺乏统一规划,大规模给水管网系统在管线连接、

3、构筑物设置等方面存在诸多不合理之处,增大了供水能耗,并使部分供水区域水量欠缺、低压区不断扩大、供水安全性降低。这一系列问题成为我国各城市面临的供水管网扩建优化的重大问题和难题。城市给水设施属市政基础设施,给水管网是给水设施的主要组成部分。17旧城给水管网改造对管网的安全运行、适用与经济至关重要。2.2管网改扩建的目的目前，我国好多城市给水管网存在很多问题。大多城市的供水历史较长，供水管网中不少管道铺设时间较长，这些管道的锈蚀和结垢严重，易爆管，影响到供水水质和供水安全。近年来，一些居民住宅区由于规模扩大，人口增加和生活

4、水平的提高，引起用水量大幅度增加，导致原有配水管道管径偏小，出现小区附近输水干管压力正常，而小区内部供水压力不足的现象。由于城市周边地带的开发和近郊农村的城市化进程，原有供水管已不能满足需求，极需扩大向城市周边地区的供水能力。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，城市化建设的速度和规模也越来越快，使得城市用水量不断的递增。全国各个城市每年都要投入相当数量的资金用于现有给水输配系统的新建、改造和扩建。城市人口的不断增大，使给水规模不断扩大，同时城市供水系统的电耗也越来越大。因此，改善管网运行状况，降低供水电耗，

5、不仅可以缓解国家能源紧张的局面，而且可以提高供水企业的经济效益。所以，我们有必要对城市的给水管网进行扩建优化，这样不仅可以解决城市扩张、人口增加给城市带来的问题，还可以保证供水水质和供水安全，同时经过优化的给水管网还可以减少供水成本，节约能源，使国家的资金发挥更好的经济效益。2.3管网改扩建的意义17管网改扩建的主要目的是在满足供水要求的前提下，使管网运行更加经济，所以解决旧城市给水系统的改扩建和优化已经势在必行。为了更好实现“两个提高、三个降低”[8](提高水质、供水安全性，降低电耗、药耗、漏耗)技术发展目标，针对城

6、市的水量、水压等信息及整个旧管网与泵站的配置来建立一定的数学模型。引入先进的计算机进行优化计算，通过现代的控制工程使给水系统在最佳状态下工作，不仅使系统安全可靠地满足用户所需的水量、水压和水质，而且要经济合理地进行给水系统的调度管理和运行。管网改扩建不仅满足了城市人口对水量、水质、水压的要求，还节约能源，降低供水成本。已经是当今我国旧城市不可不实行的一项工程。一、本课题在国内外的研究状况及发展趋势3.1.国内研究现状及发展趋势对于管网优化设计中的上述难点，我国学者也付出了不少的努力。王彤、赵洪宾、巩驯[19]等针对我国

7、城市给水管网改扩建过程中遇到的实际问题，提出了采用直接优化方法一约束非线性混合离散变量规划方法(MDOD算法)进行管网优化改扩建模型的计算，从而确定出各改扩建管段的最优管径和各水源最优水量分配。邹林[19]17等提出了利用遗传算法进行给水管网管径优化设计的方法。特点在于从多个初始点开始寻优，并采用交迭和变异算子避免过早地收敛到局部最优解，可获得全局最优解，且不受初始值影响。遗传算法对函数没有专门限制，不必求导计算，算法及编程均简单，计算过程仅涉及目标函数和约束条件的比较，二进制数与十进制数转换，约束条件不需要用设计变量

8、的显式表示。它能够获得全局最优解而不是局部最优解，这是由于它的初始值不是一个点，而是多个初始点。这种多样性的解一代又一代的被保留，即使有些解收敛到局部最优解，而变异过程又会随机地产生出截然不同的解，这样，交迭和变异的有机结合会保证遗传算法收敛到全局最优解。周云[19]等提出了一种给水管网优化设计方法，该方法分三段进行，先用最小二乘