供水管网突发水质事故辨识与快速隔离技术的研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rsy19931015
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近年来,城市供水管网突发水质事故呈现增长态势。多水源互连互通的大规模城市供水管网,一旦发生突发水质事故,极易在管网内扩散,形成全局风险;而现阶段我国供水管网突发水质事故应对措施体系尚不够完善。针对这一情况,本文从供水管网突发水质事故应对措施出发,以EPANET为水质模拟软件,就供水管网突发水质事故辨识与快速隔离技术展开研究。首先,本文给出了污染事件监测概率的定义,建立了以污染水出流量最少化、监测概率最大化为目标的双目标优化选址模型;并以实际管网为例,利用遗传算法求解多目标优化问题的权重系数法求得该管网优化选址模型的Pareto最优解。其次,建立了污染源分步定位模型,即先对监测到水质异常的监测点的监测范围内各节点逐一进行污染源事故模拟,通过对比分析模拟结果与监测点实际监测数据,找到可能的污染源;然后利用下一时刻监测点监测到的水质异常数据对第一时刻定位找到的可能污染源再次进行污染事故模拟,找到与第二时刻监测数据更接近的污染源;在经历几个时刻的定位后,最终确定唯一的污染源;并利用管网算例对模型进行了验证。最后,针对管网突发水质事故,开发了以阀门控制、水厂调度以及应急排放为基础的快速隔离技术。提出了基于广度优先遍历搜索的关阀算法,该算法能够能快速确定关闭阀门方案,其准确性与可行性较高。管网突发水质事故经关阀控制后,为保证未受污区域用户的水量水压要求,建立了水厂优化调度模型,并利用matlab遗传算法工具箱对管网算例进行求解;同时,为及时排除管网中被控制的受污区域内的污染物,介绍了常用的管网冲洗方法,并对冲洗方案的制定进行了详细说明。上述结果表明,该研究可快速辩识供水管网中突发的水质事故,并对其进行隔离处理,最大限度减少事故的影响范围和影响程度,以尽快恢复正常供水。
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