城市供水系统优化调度 数学模型的建立
城镇供水管网运行维护及安全技术规程
城镇供水管网运行、维护及安全技术规程3.基本规定3. 城镇供水管工程应采用先进施工技术、运行维护技术、信息技术等,提高供水管网运行、维护和管理的水平;3. 根据国家现行有关标准的规定,应对管网实行规范化管理,并应制定下列制度：1 管道并网运行管理制度；2 运行调度管理制度；3 管网水质管理制度；4 管道、阀门和管网附属设施的日常运行操作和维护管理制度,；；S 管道、阀门和管网附属设施的资产管理和更新改造制度；6 管道维修工程质量管理与安全监控制度；7 管网信息与档案管理制度;从事管网运行维护的人员应经过培训,取得相应资格后方能上岗;3. 城镇拱水管网的服务压力,应根据当地实际情况,通过技术经济分析论证后确定;城镇地形变化较大时,服务压力可划区域核定;3. 供水管网中使用的设备和材料,应符合现行圄家标准生活钦用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准GB/T17219的有关规定;4 管道并网一般规定管道的设计和施工,应符合现行国家标准室外给水设计规范GB 50013.给水排水管道工程施工及验收规范GB 50268和给水排水构筑物工程施工及验收规范GB 50141的有关规定;管道的管材、管件、设备、内外防腐材料的选用及阴极保护措施的选择等,应满足国家现行有关标准的要求;阀门选用及其阀门井结构设计应便于操作和维护;消火栓、进排气阀和阀门井等设备及设施应有防止水质二次污染的措施,在严寒地区还应采取防冻措施;抗强和防止攀爬等安全措施,并应设置警示标识,严寒地区应有防袭措施：穿越水下的管道应有防冲刷和抗浮等安全措施,穿越通航河道时应设置水线警示标识：柔性接口的管道在弯管、三通和管端等容易位移处,应根据情况分别加设支墩或采取管道接口防脱措施;4．1．8输配水干管高程发生变化时,应在管道的高点设置进排阍,在水平管道上应按规定距离设置进排气阀,进排气阀的型号,规格和间距应经设计计算确定;在输配水干管两个控制阀间低点应设置排放管,其位置设置在临近河道或易排水处;. 10 自备水源的供水管网及非生活饮用水管网不得与城镇供水管网连接. 11 与城镇供水管网连接的,存在倒流污染可能的用户管道,应设置符合国家现行有关标准要求的防止倒流污染的装置;并网前管理1应制定管道完工后的冲洗方案,内容包括对管网供水影响的评估及保障供水的措施,应合理设置冲排口、铺设临时冲排管道,必要时可利用运行中的管道设置冲排口进行排水；2管道冲洗应在管道试压合格、完成管道现场竣工验收后进行.管道冲洗主要工序包括初冲洗、消毒、再冲洗、水质检验和并网；3初冲洗可选用水力、气水脉冲、高压射流或弹性清管器等冲洗方式4初冲洗后应取样测定,当出水浊度小于时方可进行消毒；5消毒且选用次氯酸钠等安全的液态消毒剂,并应按规定浓度使用；一 6消毒后应进行再冲洗,当出水浊度小于时应进行生物取样培养测定,合格后方可并网连接;4,2,4管道并网前施工单位应向供水单位提交并网需要的相关工程资料;并网链接4. 3. 6管道施工单位应在管道通水后60d内向供水单位提交竣工资料;并网运行1对时变化系数较大且超出核定流量范围的大用户应加装控流装置,使其用水量控制在核定流量范围内；2对直接向水池、游泳池等进水的大用户,在采取控流措的同时,进水前应制定进水计划并征得供水单位同意二次供水设施接入城镇供水管网时,不得对城镇供水网水量和水压产生影响,宜采用蓄水型增压设施5运行调度一般规定调度管理. 2调度计划应包括月调度计划和日调度计划^优化调度1建零水量预测系统,采用多种不同的算法,综合气象、社会等诸多外部因素产生的影响,确定最适合本供水区域的水量预测方法和修正值；2建立调度指令系统,对调度过程中所有调度指令的发送、接收和执行过程进行管理,同时对所有时段的数据进行存档,用于查询和分析；3建立管网数学模型,作为优化调度的技术基础；4建立调度预案库,包括日常调度预案,节假日调度预案,突发事件调度预案和计划调度预案；5建立调度辅助决策系统,包括在线调度和离线调度两部分;调度数据采集1管网各监测点上的压力、流量和水质；2水厂出水泵房、管网系统中的泵站等设施运行的压力、流量、水质、电量和水泵开停状态等；3调流阀的启闭度、流量和阀门前后的压力；4大用户的用水量和供水压力数据;,2应根据不同需要建立关键数据、日常运行数据的采集系统,供水单位宜增加建立生产分析数据的采集系统;6管网水质一般规定水质监测6. 供水单位应按有关规定在管网末梢和居民用水点设立一定数量具有代表性的管网水质检测采样点,对管网水质实施监测,检测项目和频率应符合国家现行标准生活饮用水卫生标准GB 5749、二次供水工程技术规程CJJ 140和城市供水水质标准CJ/T 206的有关规定;水质管理1配水管可与消火栓同时进行冲洗；2用户支管可在水表周期换表时进行冲洗；3应根据实际情况选择节水高效的冲洗工艺；4高寒地区不宜在冬季进行管道冲洗；5运行管道的冲洗不宜影响用户用水;干管冲洗流速宜大于s,当管道的水质浊度小于1. 0NTU时方可结束冲洗;7管网维护一般规定. 2更新改造和维修施工项目应编制施工方案及实施计划,并应经批准后实施;1实施管网系统的运行操作,并建立操作台账；2管网巡线和检漏；3阀门启闭作业和维护；4管道维护与抢修作业；5运行管道的冲洗；6处理各类管网异常情况;1应缩短巡检周期,进行重点巡检,并应建立巡检台账；2在日常的管网运行调度中应适当降低该管段水压,并应制定爆管应急处理措施；3应加强暗漏检测,降低事故频率;7. 2维护站点设置7. 供水单位应根据管网服务区域设置相应的维护站点,配置适当数量的管道维修人员,负责本区域的管线巡查、维护和检修工作;合下列要求：1办公和休息设施应满足24h值班的需要；2工具、设备及维修材料应满足24h维修、抢修的需要；3应有相应的维修、抢修信息管理终端；4应有管网维护的文字记录和数据资料;管网巡检1检查管道沿线的明漏或地面塌陷情况；2检查井盖、标志装置、阴极保护桩等管网附件的缺损情况；3检査各类阀门、消火栓及设施井等的损坏和堆压的情况；4检查明敷管、架空管的支座、吊环等的完好情况；5检查管道周围环境变化情况和影响管网及其附属设施安全的活动；6检查管道系统上的各种违章用水的情况a维修养护1管道直径DN小于或等于600mm的管道应少于24h;2管道直径DN大于600mm,且小于或等于1200mm的管道宜少于36h;3管道直径DN大于1200mm的管道宜少于48h;7. 管道维修应快速有效,维修施工过程应防止造成管网水质污染,必需临时断水时,现场应有专人看守；施工中断时间较长时,应对管道开放端采取封挡处理等措施,防止不洁水或异物进人管内;7. 4. 8明敷管道及其附属设施的维护应符合下列规定：1裸露管道发现防腐层破损、桥台支座出现剥落、裂缝、漏筋、倾斜等现象时,应及时修补;2严寒地区在冬季来临之前,应检查与完善明敷管或浅埋管道的防冻保护措施；3汛期之前,应采取相应的防汛保护措施；4标识牌和安全提示牌应定期进行清洁维护及油漆；5阀门和伸缩节等附属设施发现漏水应及时维修;1河床受冲刷的地区,每年应检查一次水下穿越管处河岸护坡、河底防冲刷底板的情况,必要时应采取加固措施；2因检修需排空管道前应重新进行抗浮验算；3在通航河道设置的水下穿越管保护标识牌、标识粧和安全提示牌,应定期进行维护;附属设备的维护—般检修和大修理;供水单位应建立专门的阀门操作维护队伍,阀门的维护应符合下列要求：1阀门的启闭应纳入调度中心的统一管理,重要主干管阀门的启闭应进行管网运行的动态分析；2阀门的启闭操作应固定人员并接受专业培训；3阀门操作应凭单作业,应记录阀门的位置、启闭日期、启闭转数、启闭状况和止水效果等4阀门启闭应在地面上作业,阀门方榫尺寸不统一时,应改装一致,阀门埋设过深的应设加长杆;凡不能在地面上启闭作业的阀门应进行改造;修复和更新改造. 2编制管网修复和更新改造计划时,应综合分析下列因素： 1五年或十年以上城市发展规划的需要；2管网安全运行3管网水质的改善；4严重漏水和爆管较频繁的管道；5管网布局的优化6原有管道功能的恢复;8漏损控制—般规定计量管理8. 供水单位应完善计量管理体系,对不同性质用水进行分类,并对各类用户用水进行计量管理;8. 应建立分区域计量系统;在管网的适当位置应安装流量计,对区域供水量进行综合监测和水量平衡管理,流量监测点应根据管网供水区域内分区计量需要而设置;8. 计量器具的选型应综合分析下列因素：1计量器具的流量特性与实际运行流量间的关系；2水质因素；3环境条件；4安装条件；5通信方式；6经济性;. 4水表的选择应符合下列要求：1管道直gDN15DW40水表应选用R80量程比；有条件的宜选用大于R160量程比；2管道直径DN大于或等于50mm水表应选用R50量程比；有条件的宜选用R160量程比；3远传水表和预付费水表的选用宜从经济成本、技术性能和管理方式等多方面综合考虑后确定；4水表使用压力不得大于水表耐压等级;. 5流量计的选择应符合下列要求v1基本误差不应超过士 1%,有条件的不应超过士%;2应满足输水特性和水质卫生要求 3连续计量应准确,安装环境适应性强；.4维修和校验方便;1应满足直管段长度的安装要求；2应安装在抄读、检修方便不易受污染和损坏的地方；3居住小区宜按单元集中布设;4严寒和存在冰冻环境的地区应采取保温措施；5当采用水平安装方式时,安装后的水表不得倾斜;1应满足直管段长度的安装要求；2应水平安装,位置不得高于来水方向管段；3应有接地、抗干扰和防雷击等装置;1管道直径DJV15DJV25的水表,使用期限不得超过6a; 2管道直径DN40DN50的水表,使用期限不得超过4a; 3管道直径大于50或常用流量大于l6m3/h的水表,检定周期为2a;水量损失管理1计划停水管道排放的水量,应按管道口径、长度计算；2管道维修损失的水量,应按维修停水范围内各管段管道口径、长度计算；3突发水质事件等情况下,管网临时排放的水量,应按临时停水范围内各管段管道口径、长度和排放时间计算；4新建管道并网前灌注和冲洗的水量,应按新建管道各管段口径、长度及冲洗时间计算；5消防演练和灭火用水量,应按实际使用次数、规模和时间计算;管网检漏8. 供水单位应对区域内的供水管网开展漏损普査工作,通过主动检漏降低管网漏损;. 2应结合本区域管道材质和管网维护技术力量等实际情况, 经过技术经济比较后选择检漏方法;9信息管理一般规定1管网工程规划、设计、施工和竣工验收的纸质档案及数字化档案；2资产管理信息；3各管段及附属设施的基础信息；4流量、流速、压力和水质检测等运行信息；5爆管及各类事故发生后处理的信息；6运行维护管理的相关信息等;O资料和档案管理管理部门的要求;管网运行数据采集系统供水单位应采集管网运行过程中的压力、水质、流量、漏损、阻力系数、阀门开启度及大用户等的用水变化规律数据; . 2管网压力监测应采用在线监测设备和实时数据传输技术, 应每5min15min保存一次监测数据;水质监测应采用在线监测设备和实时数据传输技术,应每5min15min保存一次监测数据;流量监测应采用在线监测设备和实时数据传输技术,应每5min15min保存一次检测数据;管网地理信息系统管网数学模型9. 5. 2管网水力模型应具备下列基本功能1水力平差计算和多工况运行校核计算；2管网运行状态在线模拟；3管网运行状态评估;1 90%的节点压力模拟计算结果与压力监测点数据平均误差应小于26kPa;2 90%的管段流量模拟计算结果与流量监测点数据平均误差应小于10%;9. 在水力模型的基础上可建立管网水质模型,可选择余氯、水龄为管网水质模拟参数,并定期进行相应水质参数的模拟与校核,模拟时段宜为24h,周期宜与水力模拟周期一致;10管网安全一般规定安全预警应急处置10. 当出现重大级别以上的管网安全突发事件时,供水单位应立即启动应急预案,并及时上报当地供永行政主管部门;原因、排除污染和冲洗消毒等措施,对短时间不能恢复供水的, 应启动临时供水方案;10. 3. 4当发生供水压力下降的突发事件时,接到报警后应迅速赶到现场,查找降压原因,了解降压范围及影响状况,及时处置,恢复供水;本规程用词说明1为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下：1表示很严格,非这样做不可的：正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”；2表示严格,在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”；3表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”；4表示有选择,在一定条件可以这样做的,采用“可”;2条文中指明应按其他有关标准执行的,写法为：“应符合......的规定”或“应按执行”;总则3基本规定3. 供水管网的服务压力值,应通过综合核算和技术经济分析论证确定,使管网运行符合低碳和节能的原则;城镇地形变化较大时,最低供水压力值可划区域核定,并应满足管网最不利点供水压力需要;3. 0. 5供水管网中使用的设备和材料是指与生活饮用水接触的输配水管、蓄水容器、供水设备、机械部件如阀门、水泵等；防护材料是指管材、阀门与生活饮用水接触面的涂料、内衬材料等;4管道并网4-1一般规定我国现行国家标准有下列规定：1室外给水设计规范GB 50013中第. 9条系强制性条文,规定城镇生活饮用水管网,'严禁与非生活饮用水管网连接,严禁与自备水源供水系统直接连接;2生活饮用水卫生标准GB 5749明确规定：“各单位自备的生活饮用水供水系统,不得与城市供水系统连接'3建筑给水排水设计规范GB 50015中第3. 2. 3条系强制性条文,规定城市给水管道严禁与自备水源的供水管道直接连接;从供水管网上接出用水管道时,应在以下用水管道上设置满足减压型倒流防止器GB/T 25178和双止回阀倒流防止器 CJ/T 160等国家和行业标准要求的防止倒流污染的装置：1从城镇供水管网多路进水的用户供水管道；2有锅炉、热水机组、水加热器、气压水罐等有压容器或密闭容器的用户供水管道；3垃圾处理站、动物养殖场等用户供水管道；4其他可能产生倒流污染的用户供水管道;防止倒流污染的装置应选择水头损失小、闭性好、无二次污染和运行安全可靠的装置;并网前管理水压试验是管道施工质量最直观和必需的检测手段;当设计有要求时可按设计要求实施,其试验结果应满足规范及设计要求;并网连接并网运行二次供水设施不设蓄水池,直接从城镇供水管网抽水或大口径进水并增压,易造成供水管网系统局部压力下降,影响供水系统的正常运行;因此二次供水应在节能的基础上采用带蓄水池的增压设施,避开用水高峰时段注水,既满足用户的供水需要,又不影响城镇供水系统的安全运行;5运行调度一般规定. 2供水单位管网运行调度工作包括日常调度计划的制定, 发布调度指令,控制干管阀门启闭,根据实际情况和管网压力控制点要求调整水泵的运行,调控调流阀的启闭度,处理管网突发事件,全面负责管网运行调度管理,协调与其他部门的工作;调度管理1用水量的空间分布可按行政区域、城镇功能区域、水厂和泵站的供水区域进行分类分析；2用水量的时间分布可按气候季节、月周日、节假日、事故时进行分类分析；3应合理划分城镇的用水分类,对各个用水量分类按空间、时间分析的方法进行综合分析,要特别重视用水量大的特殊行业；4管网的压力分布可按供水区域、总体压力分布、压力控制点与出厂压力的关系、压力控制点与最不利点压力的关系等进行分类分析;优化调度调度数据采集1关键数据：水厂、泵站出厂压力数据,控制点测压点数据,这些测压设备必须配备电池可以实时工作,不依赖于外供交流电；在供水系统发生特大型事故时如地震、大面积停电及恐怖事件等时,它可以通过有限的几个数据基本掌握管网运行状况；2日常运行数据：水厂、泵站主要生产数据包括出厂压力、流量、水质、关键配电数据,管网监测点数据包括压力、流量、水质余氯、浊度,实时要求高,从而可以全面掌控管网运行状态实施调度运行工作；3生产分析数据：水厂、栗站全面生产数据,大量各类测压、测流、水质数据,大用户远传数据,实时性要求不高,供数据处理和分析用,为生产运行、优化调度服务;6管网水质—般规定水质监测水质管理,内衬较好,流速较大的管段,可适当延长冲洗周期;在管道冲排支管阀井内设压力计,当冲排阀门全开时,按下式估算排水量：.q = 10000TD2 7 H 1式中：Q——排水阀门排出的总水量m3;T——开启排水阀门排水的小时数h;D一~"排水口的内径m;H——排水口前管道的水头值m;注：该算式是按管孔出流公式推算而得,在排放阀门后安装一压力表, 实测水头值;7管网维护一般规定维护站点设置维护站点服务半径不宜超过5km,宜选在交通方便,有通信及后勤保障的区域内;维护站点的人员宜按照每6km8km 管道配维修维护人员1名的数量配备;维护站点服务半径与范围内的管网密度、服务人口数量有关;1维护站点应对维修工作进行统一调度指挥,及时、高效、优质地完成维修及抢修工作;根据各地区的不同情况,调度指挥平台可配备相应的信息和通信系统;2维护站点内配备的常用设备有工程抢险车；破路及挖土机械；可移动电源；抽水设备；抢修用发电机、电焊、气焊设备及供千箱；起重机械；管道抢修的常用工具；照明及必要的安全保护装置；管道通风设备；必要的通信联络工具等;其中大型装备如破路及挖土机械,起重机械等的配备可采用多个站点共用或租赁等其他方式;3维护站点所进行的阀门操作,维修记录,管网损坏情况调查处理结果,水质水压数据,水表换修记录等,均应有文字记录;4根据各地区的不同情况,宜采用计算机进行信息管理, 积累管网运行数据;管网巡检管网的巡检周期各地供水单位可结合单位自身规模、管网特点、管线的重要性及城市建设的现状等情况来合理制定,巡检周期越短越有利于管道的安全运行,通常情况下对一般管线巡检周期不宜大于5d7d,对重要管段巡检周期以Id2d为宜; 巡检的内容是多方面的,管道安全保护距离内不应有根深植物、正在建造的建筑物或构筑物、开沟挖渠、挖坑取土、堆压重物、顶进作业、打桩、爆破、排放生活污水和工业废水、排放或堆放有毒有害物质等,巡检中发现的问题越早,处理得越及时,越有利于管网的安全运行和管网维护检修费用的降低,在巡检过程中发现有偷盗水、人为故意损坏和埋压供水管道及设施的行为,应及时报告相关部门核查处理;维修养护穿越通航河道的水下管在竣工后,按国家航运部门有关规定设置浮标或在两岸设置水线标识牌,严禁船只在保护范围内抛锚,确保水下穿越管的安全;不通航河道及干河沟、洼地等的水下穿越管竣工后,可在两岸或坎边设置标识桩;水下穿越管应单独设立档案,附照片,标明地址、管线名称、规格、材质、管长、附属设施及设备内容、内衬外防腐状况、河岸护坡、河床护底资料和运行维护记录等;进入套管或箱涵进行检查时,应先进行强制通风,检测有害气体,外面有安全观察人员,并采取有效的安全措施,确保作业人员的安全;穿越管应单独设立档案,附照片,标明地址、管线名称、规格、材质、管长、附属设施及设备内容、内衬外防腐状况、套管或箱涵资料和运行维护记录等;附属设施的维护1日常保养：对设施、设备进行经常性的保养和清洁;供水单位可根据实际情况制定日常保养周期;2 一般检修：对设施、设备部件进行停水维修更换;编制设施及设备安装操作维护说明书,应按照说明书要求的周期进行检修,或者根据设施及设备的具体情况确定相应的检修周期;3大修：设施和设备整体或主要部件的更换;各类管网附属设施及设备一旦发生故障或有故障预兆,无法正常发挥其功能时,应立即安排大修或更换;阀门井系密闭的空间,井内铁件锈蚀、渣物的存在,含有有机物的地下水渗浸,会消耗井内残存的氧气,使井内原本就不充足的氧气更加稀少,导致二氧化碳等含量增高;在现代城镇里, 街道下面的管线错综复杂,燃气管道的漏气或有害污水的渗漏, 都可能毒化阀门井内的作业环境;客观上,阀井内作业时发生窒息等人身事故的事例常有报导,因此必须加强对下井作业的管理;为此,强调以下措施：1凭派工单下井作业,杜绝随意下井作业的隐患；2应有检验井内有无异常状况的手段,可采用多种有害气体的检测仪下井检测,但应注意探头容易失灵而引起的误报,亦可采取其他易行可靠的检测方法；3消除井内积水、滞留有害气体和井底渣物等安全隐患；4监护、保护操作者的安全等;修复和更新改造管网滞水管段是指该管段中的水流停滞,水质发生恶化的管段,一旦管网水压波动,滞水管段的水就会渗入到管网其他管段,导致用户端放出的水浑浊、带黄。
供水调度方案
供水调度方案背景随着城市人口的增加和经济的快速发展，供水问题已经成为了城市管理的一项重要任务。
然而，在供水过程中，常常面临着供应压力不足、水源污染和管网老化等挑战。
为了有效应对这些挑战，需要制定一套科学的供水调度方案。
目标本文档的目标是制定一套供水调度方案，以确保城市的供水安全和稳定。
该方案将涵盖水资源的管理、供水系统的优化以及紧急情况下的应急措施。
水资源管理水资源评估首先，需要对城市水资源进行评估。
通过调查水源地的水量、水质和可持续利用能力，评估水源的稳定性和可靠性。
对于有限的水资源，应采取措施保护水源地，减少水源污染，并提高水资源的利用效率。
水资源调配基于水资源评估的结果，制定合理的水资源调配方案。
通过科学合理地调配水源，确保各个区域的供水均衡。
在水源丰富的地区，可以采取适当的水资源转移方式，将多余的水资源输送到供水压力较大的地区。
供水系统优化管网改造对供水管网进行定期的检修和维护工作，修复老化和破损的管道，以减少供水系统中的漏水损失。
同时，通过优化管网布局和扩建管道，提高供水系统的输水能力。
供水压力调节通过合理的供水压力调节，确保供水系统的稳定性和容量。
根据城市的不同需求和供水压力的变化，动态调整供水系统的压力，以满足不同用户的用水需求。
智能监控系统建立智能监控系统，通过传感器和监测设备实时监测供水系统的运行情况。
当供水系统出现异常情况时，如供水压力降低或水质问题，系统能够及时发出警报并采取相应的措施，确保供水系统的安全和稳定。
应急措施应急供水预案制定应急供水预案，以应对供水系统故障、自然灾害等紧急情况。
预案应包括备用水源的选择和调配、供水压力的调控、紧急修复管道等应急措施，确保在紧急情况下及时供水。
协调机制建立供水调度的协调机制，确保不同部门和机构之间的紧密合作。
协调机制可以包括定期的会议和沟通，及时共享供水系统的运行和调度信息，以实现资源共享和优化调度。
结论综上所述，供水调度方案是确保城市供水安全和稳定的重要手段。
供水泵站优化调度模型及应用邱雅旭
供水泵站优化调度模型及应用邱雅旭发布时间：2021-08-18T13:59:22.523Z 来源：《基层建设》2021年第16期作者：邱雅旭[导读] 目前，如何采用各种新的技术和算法对供水泵站的调度进行优化一直是有关研究领域所关注的内容深圳市水务（集团）有限公司广东深圳 518000摘要：目前，如何采用各种新的技术和算法对供水泵站的调度进行优化一直是有关研究领域所关注的内容。
基于此，本文以某地区供水泵站为例，结合该泵站的实际情况建立了泵站优化调度模型，并通过遗传算法，实现了对该供水泵站的优化，优化结果表明，优化后的能耗相比有了显著的降低，其有助于改善供水泵站的运行效率和质量。
关键词：供水泵站；优化调度；遗传算法前言泵站是城市供水系统中的关键组成部分，对泵站的合理调度，是满足城市供水需求的关键。
但从目前来看，很多地区的供水泵站仍然沿用以往的经验进行人工调整调度，这种调度方式目前已经难以满足需水量瞬息多变的情况，容易出现供水不足或供水浪费的情况。
为此，应当应用相关的算法，建立相关的优化调度模型，对供水泵站进行深度优化，以提升供水效果。
1项目基本概况某供水系统工程位于区域内河流干流上，主要承担着向50公里外的某城的供水任务，下设一个泵站。
由于该地区河流水流量时空分布不均，在不同季节的变化较大，因此，尽管该供水系统已经使用了变频泵，但泵站效率仍然较低，在枯水期时泵站效率仅为57%左右，可见，该供水泵站亟待进行优化改进。
2供水泵站优化调度模型设计2.1水泵特性曲线拟合该供水系统工程使用变频泵，使用的水泵与定速运行时并无差异，根据水泵相似定律可知：Q/Qe=S；H/He=S2；N/Ne=S3其中，S为转速比，Q、H和N分别为水泵在调速运行时的流量、扬程和轴功率，而Qe、He和Ne则分别为水泵在额定速度下运行时的流量、扬程和轴功率，由此可知，离心泵的特性曲线为：H=HxS2+SxQ2N=a0S3+a1S2Q+a2SQ2η=b0+b1Q/S+b2Q2/S2其中，Hx、Sx、a0、a1、a2、b0、b1、b2均为特性曲线方程的待定系数。
水资源管理中的技术创新与应用推广
水资源管理中的技术创新与应用推广水，是生命之源，是人类社会发展不可或缺的重要资源。
然而，随着全球人口的增长、经济的快速发展以及气候变化的影响，水资源短缺、水污染等问题日益严峻，给人类的可持续发展带来了巨大的挑战。
在这样的背景下，水资源管理中的技术创新与应用推广显得尤为重要。
技术创新为水资源管理带来了新的思路和方法。
首先，水资源监测技术的不断进步，使得我们能够更精确地掌握水资源的动态变化。
传统的监测手段往往存在着数据不准确、监测范围有限等问题，而现代的传感器技术、卫星遥感技术等的应用，大大提高了监测的精度和广度。
通过在河流、湖泊、地下水等区域布置传感器，可以实时获取水质、水量等关键数据，为水资源的合理调配提供了有力的依据。
卫星遥感技术则能够从宏观上监测大面积的水域，及时发现水资源的变化情况，为水资源的规划和管理提供了全局视角。
其次，水资源的优化配置技术也取得了显著的进展。
通过建立数学模型和利用计算机模拟技术，可以对不同地区、不同行业的水资源需求进行预测和分析，从而制定出更加科学合理的水资源分配方案。
例如，在城市供水系统中，采用优化调度技术可以根据用水需求的变化，合理调整供水量和供水时间，既能满足用户的需求，又能减少水资源的浪费。
在农业灌溉领域，精准灌溉技术的应用可以根据作物的生长需求和土壤墒情，精确控制灌溉水量和灌溉时间，提高水资源的利用效率，减少农业用水的浪费。
此外，污水处理和回用技术的创新也为水资源的可持续利用提供了新的途径。
传统的污水处理方法往往存在着处理效果不佳、成本较高等问题，而新型的污水处理技术，如膜生物反应器（MBR）技术、高级氧化技术等，能够更有效地去除污水中的污染物，提高污水处理的质量。
同时，污水回用技术的发展也使得处理后的污水可以用于工业生产、城市绿化、农业灌溉等领域，实现了水资源的循环利用，缓解了水资源短缺的压力。
在技术创新的基础上，应用推广是将创新成果转化为实际生产力的关键环节。
城市多水源联合供水优化配置研究
城市多水源联合供水优化配置研究摘要：水资源优化配置通常涉及“水资源—社会经济—生态环境”这一复杂的巨系统，影响因素多，用水目标多，因此在进行水资源优化配置时需要统筹考虑多因素，力求寻找多目标协同配合下的最大综合效益。
对于多目标优化配置的求解方法，常用一般有两种：一是将多目标优化问题转化成单目标优化问题进行求解，此方法一次只能求得一个解，效率低下；二是利用启发式智能算法对多目标数学模型进行求解，得到方案解集，通过对解集中方案的筛选得到多目标问题的最优解，一次可以获得多个解，效率高，求解快，受到国内外诸多学者的关注。
本文主要分析城市多水源联合供水优化配置研究。
关键词：水资源配置；多目标优化；多目标模糊优选模型引言水资源短缺问题已经成为社会经济及全球可持续性的重大问题，其严重威胁人类生存及经济发展。
在2019年联合国发表的《世界水发展报告》中提出全球面临水资源短缺问题的人口数约占总人口数的25%，人类正面临全球性的水危机。
近年来，对稀缺水资源的过度使用和管理不善正在加剧水资源的供需矛盾，导致多用水户用水竞争激烈。
因此，通过水资源优化配置，使得有限的水资源可以合理的分配给多目标用水户，对于维护地区和平稳定、促进地区经济可持续发展至关重要。
1、供水工程管理与水源地保护问题分析尽管加强了供水项目的建设和改进，有效地满足了人民的用水需求，但在项目管理和水源保护方面仍然发现了许多问题，对供水项目的稳定性和可持续性产生了严重影响。
具体表现如下:(1)管理系统不完善。
缺乏持续有效的水管理机制，特别是在建筑工程完成后，严重影响了供水项目的运作和效率，也无法有效解决相关的生计问题。
(2)由于供水有限，建筑工地分散，特别是在农村地区，这些特点更加明显。
缺乏中央供水系统也使管理工作复杂化，最终造成供水分散的局面，只限于生活用水和灌溉用水，而城市用水较少。
(3)供水工程缺乏安全。
一方面，作为经济发展进程的一部分，水资源污染、某些地区的环境损害以及缺乏适当的科学标准来处理家庭废物，都是水资源污染的因素，威胁着水资源的安全和水资源的稳定与和谐发展另一方面，设备老化，经过长时间使用后，可能会过时，如果不及时维护，可能会影响正常用水和供水项目的效率。
论“城市优化供配水系统”研究与节水型城市必备工具
论“城市优化供配水系统”研究与节水型城市的必备工具[摘要] 利用优化建模及系统仿真方法,并结合城市管网gis,对城市自来水管网供配水系统,进行优化建模和优化配水,从根本上解决城市节约用水的问题,并为建设节水型城市准备了必要的工具。
[关键词] 城市信息化管网供配水系统优化建模1、概述随着现代科学技术的进步,在世界范围内,计算机已经进入工业生产的各个环节,并取得了飞速的发展;以电子信息技术改造传统产业和大力倡导工业自动化,已成为不可逆转的趋势;面对城市建设的快速发展,供水行业已充分认识到:对城市供配水管网系统,必须采用现代化的管理手段,对其进行高效地管理,使管理由经验型管理向科学型管理转变,大力节约水资源,改善面向社会的服务水平;我们已经深刻地认识到,加强城市自来水系统综合自动化建设,是达到这一目标的重要措施;这里所说的“城市自来水系统综合自动化解决方案”,通常包括以下四个方面内容:(1)企业生产过程的scada系统;(2)企业现代化管理mis/dss;(3)城市供配水管网系统数学模型建立、系统仿真与优化设计;(4)网络自动抄表(amr)收费等系统等四大部分。
城市供配水系统综合自动化解决方案”的主体结构“城市优化供配水系统”的全称应该是:“城市供配水管网系统数学模型、仿真与优化设计”,它以城市供配水管网地理信息系统(gis)为背景进行开发,其主要任务有:(1)对现行城市供配水管网各功能子系统进行调查研究,并进行系统需求分析;(2)建立“城市优化供配水系统”的建设目标,进一步对新系统(即“城市优化供配水系统”)的功能进行再分析;(3)以地理信息系统(gis)为工具,建立城市供配水管网系统数学模型,并针对该供配水管网系统数学模型,并针对该供配水管网系统数学模型,进行系统仿真与优化设计;(4)建立新系统的日常运行机制,颁布新系统的管理与维护法规;(5)向市场提供“城市优化供配水系统”全套商业软件,并开展优质服务活动。
供水调度系统建设主要内容
供水调度系统建设主要内容随着城市发展和人口增加，供水调度系统的建设成为保障城市供水安全和高效运行的重要任务。
供水调度系统是通过对供水网络进行监测、控制和优化，实现供水资源的合理配置和运行管理。
本文将从数据采集、监测预警、调度决策和运行管理四个方面介绍供水调度系统的主要内容。
一、数据采集供水调度系统的数据采集是系统运行的基础，主要包括水源地、输水管道、水质监测等方面的数据。
通过传感器、监测仪器等设备，实时采集水源地的水位、水质、水温等数据；监测输水管道的流量、压力、泄漏等信息；并对水质进行监测，确保供水的安全性。
采集到的数据需要通过通信网络传输至调度中心，为后续的监测预警和调度决策提供支持。
二、监测预警供水调度系统通过对采集到的数据进行分析和处理，实现对供水网络的监测和预警。
监测预警主要包括异常报警和预测预警两种形式。
异常报警是指对供水网络中发生的异常事件进行实时监测和报警，如管道泄漏、水质异常等；预测预警是通过对历史数据和趋势分析，预测未来供水网络的运行情况，如水位变化、用水量增长等。
监测预警的目的是及时发现问题并采取相应的措施，确保供水网络的正常运行。
三、调度决策供水调度系统根据监测预警的结果，进行调度决策，实现对供水网络的优化和管理。
调度决策主要包括供水计划制定、阀门控制、泵站调节等。
根据供水计划，确定不同时段的供水量和供水区域，合理调控阀门和泵站的开闭程度，实现供水网络的均衡运行。
调度决策需要考虑供水网络的水源、输水能力、消费需求等多个因素，通过优化调度策略，提高供水网络的效率和稳定性。
四、运行管理供水调度系统还需要进行运行管理，包括对设备状态的监测和维护、数据的存储和管理等。
通过设备状态的监测，及时发现设备故障并进行维修，确保设备的正常运行；同时，对采集到的数据进行存储和管理，为后续的分析和决策提供支持。
运行管理可以通过人工巡检和远程监控相结合的方式进行，确保供水调度系统的稳定运行。
供水调度系统的建设是一个复杂的工程，涉及到数据采集、监测预警、调度决策和运行管理等多个方面。
水力模型在复杂工况下原水泵站优化调度中的应用
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2023, 13(5), 1115-1123Published Online October 2023 in Hans. https:///journal/aephttps:///10.12677/aep.2023.135133水力模型在复杂工况下原水泵站优化调度中的应用卢文宝上海威派格智慧水务股份有限公司，上海收稿日期：2023年9月4日；录用日期：2023年10月4日；发布日期：2023年10月12日摘要笔者以中部某城市原水取水泵站改造项目为例，介绍了基于供水管网水力模型在多目标和复杂工况下泵站设计选型和优化调度上的应用。
在建模技巧上采用“水池+ 出水节点”的形式模拟水厂进水，将流量驱动模型转化为压力驱动模型，实现了原水泵站不同工况对多水厂进水流量的影响评估。
通过优化后的供水管网水力模型，在设计上解决了诸如多水厂进水分配的边界条件问题、定速泵和调速泵能耗效果分析、泵站场地设计标高确定问题和不同用水规模情况下的泵站优化调度问题。
关键词水力模型，优化调度，原水泵站Application of Hydraulic Model in OptimalScheduling of Raw Water Pumping Stationunder Complex ConditionsWenbao LuShanghai Weipaige Smart Water Co., Ltd., ShanghaiReceived: Sep. 4th, 2023; accepted: Oct. 4th, 2023; published: Oct. 12th, 2023AbstractThe author takes the reconstruction project of the raw water intake pumping station in the central city A city as an example, and introduces the application of the hydraulic model of the water supply network in the design selection and optimal scheduling of the pumping station under multi-objec-卢文宝tive and complex working conditions. In terms of modeling skills, the form of “pool + water outlet node” is used to simulate the water inflow of the water plant, and the flow-driven model is con-verted into a pressure-driven model, so as to realize the impact assessment of the different water supply pressure of the original pumping station on the distribution of water inflow in multiple wa-ter plants. Through the optimized hydraulic model of the water supply network, the boundary con-ditions of the influent water distribution in multiple water plants that are sensitive to influent pressure, the analysis and selection of the energy consumption effect of the fixed-speed pump and the speed-regulating pump, and the design elevation of the pumping station site are solved in the design. Identify the problem. In pumping station scheduling, the optimal scheduling decision-making problem of pumping stations under different water consumption scales is determined.KeywordsHydraulic Model, Optimal Scheduling, Raw Water Pump Station Array Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言国外在供水管网建模方面起步于20世纪60年代[1]。
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城市供水系统优化调度数学模型的建立摘要：介绍了城市供水系统优化调度的主要内容以及原则。
同时介绍城市供水系统优化调度的研究状况。
用水量预测研究是优化调度的基础和前提。
用水量预测模型是在分析城市用水量序列数据模式的基础上, 综合利用多种方法建立的数学表达式。
给水管网数学模型是建立水厂出厂压力和流量与管网测压点之间的经验数学表达式, 它反映了给水系统的运行工况。
优化调度模型的建立和求解是优化调度的核心。
关键词：城市供水系统；优化调度模型；用水量预测Optimal Operation of Urban Water Distribution SystemWei Sheng（Beijing University of Civil Engineering and Architecture，School of Environment andEnergy Engineering，Beijing，100044）Abstract：Primary coverage of urban water distribution system and its principles are introduced. At the same time introduce the situation of the urban water distribution system. Water consumption forecasting is the bases of optimal dispatching. Water consumption forecasting model is a mathematical representation which is based on the data pattern of urban water consumption series. Water distribution network model reflecting the operating mode of water distribution system, is an empirical equation based on the relation of pressure, water flow and pressure tap's data. Derivation of optimal dispatching model is primary.Key words：urban water supply system; optimal dispatching model; water consumption forecast1．优化调度原因及概念随着城市规模的扩大，用水人口的不断增多以及人民生活水平的提高，使城市用水量急剧增加，造成原有给水系统不堪重负，使得爆管频繁，断水事故不断发生，管网漏水率大大增加，有时甚至引发水淹，大面积停水等恶性事故。
究其原因主要是城市管网的维护管理缺乏科学理论依据和科学管理，加之城市规模扩大，用户发展、分布不均衡，部分管网陈旧等造成的。
长期以来，由于对管网改建、扩建缺乏多方案比较，很难达到经济合理的要求。
因此，必须实现城市供水系统的优化调度，这样不仅可以保障安全可靠地供水，而且可以极大地降低供水成本，提高供水企业的经济效益[1]。
城市供水管网的优化调度是在保证安全、可靠、保质、保量满足用户用水要求前提下，根据管网监测系统反馈的实时运行状态数据，利用科学的预测手段确定用水量及其分布情况，运用最优化技术，从各种可能的调度方案中，确定一个使系统总运行费用最省，可靠性最高的优化调度方案，从而确定系统中各类设备运行工况，获得满意经济效益和社会效益[2]。
2．优化调度的原则（1）效率原则。
即经济社会效益高和距离供水水源近的用户尽可能多分水，而经济社会效益低和输水损失大的用户要少分水，以便获得相同供水量条件下的最大社会经济效益。
（2）公平性原则。
公平性以满足不同用户对水资源及其效益的合理分配利用为目标，有的时候它会和效率原则发生冲突。
（3）可持续性原则。
水资源在不同储存条件下，循环更新周期不同，应区别对待。
地下水循环周期长，故而其资源量大体是一个常数，可持续原则要求在一定时期内其开采量不大于其更新补充量；地表水循环周期比较短，应尽可能的优先利用地表水。
可持续原则要求当地的社会经济活动不得超过区域水资源承载能力，污染物排放不得超过区域水环境容量[3]。
3．优化调度的研究状况国外给水管网优化调度研究起步于20世纪60年代，70年代进入实用性研究阶段，80年代以后开始了在线调度的研究。
他们一般是采用遥测设备将管网中各监测点的压力和流量、供水出厂压力和流量、清水池及水塔水位等实际运行参数自动实时地传送到供水中心调度室，以此作为调度人员优化调度的依据。
许多专家、学者，尝试将计算机技术应用于供水系统的模拟、优化设计及水厂水质控制等方面。
在供水系统优化调度管理方面也进行了一些有益的探索和尝试[1]。
4．优化调度的过程城市给水系统优化调度的过程给水系统的调度过程可分为两个阶段:第一个阶段:离线调度阶段。
这个阶段的任务是确定今后一个调度周期中各时间区间的调度方案。
在本阶段首先要获得检测的系统信息。
由于实时检测获得的信息描述了当前的运行状况，而优化调度所要确定的是系统今后一个调度周期内的调度方案。
为此，必须根据现有数据结合优化调度模型求解出今后一个调度周期中各时间区间内各种调度装置的运行状况，做到在保证系统服务质量的前提下，使供水费用最低。
第二阶段:在线调度阶段，该阶段的任务是以第一阶段离线调度中所确定的调度方案为基础，确定当前某个时间区间中系统的运行工况[4]。
4.1用水量预测用水量预测是实施优化运行的基础和前提，它的准确度直接影响到调度运行的可靠性及实用性。
建立与实际系统的宏观特征相吻合的工况模型是科学进行给水管网优化调度的保证，进行优化调度计算时一般需建立各个测压点压力和给水泵站流量、压力关系模型，泵站给水流量和给水压力、系统用水量之间的关系模型。
优化决策的最后环节就是建立优化调度模型，用以确定优化运行的决策变量值，其目的就在满足系统约束前提下，使运行费用最小[2]。
在优化调度时，必须对调度时段内的系统用水量进行预测。
用水量预测是优化调度的第一步工作，为调度用的用水量预测属于短期预测，即根据用水量的历史数据及影响用水量的因素对未来某时段(调度时段)的用水量做出预测，包括日用水量预测和小时用水量预测。
通过大量的观测、统计和分析发现，从短期（小时、日、周）看城市用水量的变化具有周期性，随机性和相对平稳性等特点。
短期预测则主要是根据过去几天、一天或几天的用水量做出预测，以此为管网系统优化运行调度提供依据。
常用的用水量预测方法分为两类：一类是回归分析方法，另一类是时间序列分析方法。
（1）回归分析法假设一个系统的输入和输出之间存在着某种因果关系，输入变量的变化会引起系统输出变量的变化，并且两者的关系是一个常数。
由于回归分析方法所需历史数据的种类和数量相当多，且有些数据是无法准确测得的。
因此，回归分析法不适于用水量预测[5]。
（2）时间序列分析方法是一种分析各种相依有序的离散数据集合（即离散数据序列）的方法。
主要包括指数平滑法、自回归———移动平均模型法和灰色预测法。
前两种主要适用于短期预测，后一种主要用于中长期预测。
一般来说，很难用一个完全确定的函数或函数组来描述时间序列，它们大都具有统计规律性，可以通过统计原理对它们的规律做描述。
分析时间序列的规律性，可以构造拟合最佳数学模型；并可以通过拟合的模型预测时间序列未来的可能取值[6]。
4.2目标函数的影响因素在建立城市供水系统优化模型时，主要考虑的是供水企业的经济效益及生产要求，同时结合企业的现有生产条件及生产过程，使建立的目标函数能真实地反应出实际的优化调度过程。
一般来说，为了达到城市供水系统整体优化的目的，具体的优化调度措施有以下3种：（1）可以根据管网用水量的需要，在运行时将各种水泵合理搭配；更广泛的使用变速泵；更多的在电费峰谷价时开启水泵，从而降低水泵能量费用。
（2）我国城市管网的实际漏水率约为12%—15％。
降低过高的水压是减少渗漏水量的有效方法之一。
（3）保持最小所需的自由水压，避免管内过高的压力，可以减小爆管的可能性；另外在调度时，不应过分频繁地开停水泵，否则会加速设备磨损，并且会在管网中出现有破坏性的水锤现象。
这样能够降低管网系统的整体维护保养费用[7]。
以上3 种措施在建立供水优化调度模型时可转化成以下3个具体目标：4.2.1 经济运行目标将经济收入作为衡量优化的指标，使得系统运行过程费用最少、利润最大。
主要包括水资源费支出、运行电费支出、制水成本支出与售水收入15。
具体计算式如下：（1）水资源费∑==Nsi i i Q S f 111S 1i —第i 水厂的水价，元／m 3（2）泵站电费∑∑==++=Npi j ij m ij ij ij i i i Ns i i Q Q H Q N r q D S f ij 11122)(3600)((ηησS 2i —第i 水厂水资源价格，元／m 3；N Pi —第i 水厂水泵的种类数；N ij —第i 水厂第j 种型号水泵运行台数；Q ij —第i 水厂第j 种型号水泵的单泵流量，m 3／h ；H （Q ij ）—第i 水厂第j 种泵在供水量为Q ij 时的供水扬程，MPa ；η(Q ij )—第i 水厂第j 种泵在供水量为Q ij 时的供水效率；η—第i 水厂第j 种泵所连电动机的传动效率；（3） 制水成本)(133fi Nsi i i f Q S f ∑=+=S 3i —第i 水厂的基本电价，元／(kW ⋅h)（4） 售水收入∑==Nsi i i Q S f 144S 4i —第i 水厂制水成本，元／m 3（1）（2）（3）（4）式中： Q i 为第i 水厂的供水量，m 3／h 。
由上面四个式子可建立目标函数：)1min(),(43211f f f f N Q F ---= 4.2.2 供水压力合理分布目标为了最大限度地保证供水的安全可靠性，要求各压力监测点的供水压力尽量接近各点所需的压力，据此可建立目标函数：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=∑=Nj i fi ci H H N Q F 121)(min ),( 式中： N j —压力监测点的个数；H Ci —第i 个压力监测点的实测压力，MPa ；H fi —第i 个压力监测点所需的自由压力，MPa 。
4.2.3 清水池水位接近理想水位目标充分发挥清水池的作用，尽可能使清水池水位接近各供水时段相应的理想水位。
它基本包括在水厂生产中两个方面的考虑因素：一是发挥清水池的蓄水调节作用；二是利用清水池在用电方面的调峰作用。