[发明专利]供水管网节点流量动态自适应优化方法

说明书

本发明从供水管网节点流量的随机性特征出发，探索一种基于不确定性分析的供水管网节点流量动态自适应优化方法，首先通过不确定性分析，计算敏感节点流量的概率分布，确定其合理优化区间；动态捕捉管网压力、流量等在线监测数据的变化，采用智能优化算法，实现管网敏感节点流量的动态自适应优化调整，本发明的有益效果：本发明提出了一种供水管网节点流量动态自适应优化机制，动态捕捉管网在线监测数据的实时变化，实现了敏感节点流量的快速响应校正；该技术通过不确定性分析，得到压力监测值的概率分布，进而通过反演计算，得到敏感节点流量的概率分布，使得节点流量优化的范围有据可循，同时也大大缩短了优化计算耗时。

技术领域

本发明属于市政工程技术领域，具体涉及一种基于不确定性分析的供水管网节点流量动态自适应优化方法。

背景技术

给水管网作为给水系统中的重要组成部分，属于城镇国民基础设施，在城镇的成长发展中起着重要作用。给水管网仿真建模是实现供水系统现代化管理的必要手段与途径，它不仅有助于供水调度、优化运营管理，还是开展管网水质模拟、漏损定位等相关研究的基础。

城市供水管网模型是建立在一定的数学模型的基础上，因而数学模型与实际管网的拟合度制约着管网模型的精确度，一般来说，城市供水管网仿真模型的准确与否取决于以下四个方面：

1、供水管网属性信息(包括管网拓扑结构、管径、管长、节点标高等)的准确度；

2、供水管网图形信息(包括管网拓扑结构、地形图等)的准确度；

3、供水管网参数信息(包括节点流量、管道阻力系数、大用户用水量、水泵特性曲线等)的准确度。

对于其中的前两个方面，目前主要是通过针对性的补充复核调查、现场检测及补充试验校正等手段来有效提高其准确度。对于供水管网仿真模型的建立和研究而言，第三个方面中管网节点流量确定的是否合理，将直接关系到所构建的仿真模型的精度和准确度，而这也是目前研究的重点和难点。节点流量的确定是供水管网仿真建模的一个重要环节，由于用户用水的分散性、随机性和动态性，给管网仿真建模过程中节点流量的确定带来了一定的难度。

总结国内节点流量研究状况，其思路基本类似，只是对用户的分类方式、节点流量区域的划分、用户用水模式曲线及节点流量计算模型等的研究，基本上可以把节点流量的计算过程总结为三个部分：

1、用户的分类及节点流量区域的划分。该过程的目的是将用户在某种方式对应到相应的节点，并且对不同用户进行分类，最终转化为节点流量的计算；

2、用水量变化曲线的分析。对典型用户用水模式进行测试分析并绘制用水量变化曲线。

3、节点流量的计算与确定。建立供水管网节点流量计算模型，确定大用户及各节点用水量。

目前，在我国城市供水管网仿真建模过程中，以上传统节点流量计算方法虽然得到了广泛应用，但过多的依赖于各节点用水的观测数据，而各地区数据的真实性和完整性也难以有效保证，计算的节点水量往往与真实用水量相差较大，从而导致所构建的仿真模型的误差也较大。陈凌等(2006)通过供水管网GIS中的“水表上溯”来定位水力模型中的用水节点，并且利用营业收费数据来确定节点的平均用水；然而我国大部分城市的水表设施陈旧，“水表上溯”其数据的准确性难以验证，而营业收费数据仅能反应每个月或者每个季度用户用水量的情况，无法较为准确的反映出用户每日或24小时的用水量变化规律。公开号CN107563007A采用数值计算建立了一种对节点流量和管道阻力系数同时校正的方法，用于解决大型复杂的实际供水管网校正问题；但现实中的用户用水具有动态性和随机性，该方法作为一种参数校正方法，无法实现节点流量的实时动态调整。