管网优化设计课件汇总

将(D,c a) 数据点画在双对数坐标纸上，并且画一条最 接近这些点的直线，直线与纵坐标相交点的截距值即 为 ，直线的斜率就为 b
B最小二乘法
➢ 采用黄金分割最小二乘法求管段造价参数时,按最小二乘
法原理，假设 已知，则有：
a
ci Di2 ci Di Di N Di2 ( Di )2
b
ci aN Di
(a bDi ci )2
N
式中：N — 为数据点数；
— 为线形拟合方差，元。
因为 取值一般在1.0~2.0之间，在此区
间用黄金分割法（或其他搜索最小值的方
法）取不同的 值，带入左边公式求得参 数 a, b ，和均方差 ，搜索最小均方差，
直到 步距小于要求值（手工计算可取
0.05，用计算机计算可取0.01）为止，取
最后的
a值,b。,
7.2给水管网优化设计数学模型
7.2.1 泵站年运行电费和能量变化系数
➢ 7.2.1.1给水管网优化设计目标函数
W
C T
Y1
Y2
式中：W — 年费用折算值，元/ a；
C — 管网建设投资费用，元；
T — 管网建设投资偿还期，a；
Y1 — 管网每年折旧和大修费，元/ a，可表示为：
于克服管道水头损失（ 则：
hpt
q2pt
），即全部扬程为动扬程，
24365
24365
2
q pt hpt t1
8760q p hp
q3pt
t 1
8760q
3 p
(Kz
1)2
K
3 z
1
实际情况下，泵站既要提供静扬程，又要提供动扬程，则用加权平均方法
近似计算 ，即：
(hp0 / hp ) 1 (1 hp0 / hp ) 2
940.3 1134.3 1577.6 1902.2 2459.0 2810.2 3198.2 4234.1 686.9 949.6 1104.7 1331.6 1547.6 1755.2 1932.3 2388.2
参数的计算
➢ 2，管网造价参数的计算 ➢ 3，参数 a,b,的求解 ➢ 两种方法：A，作图法；B，最小二乘法。
0 Di Dmax
Dm
最大允许管径，由各种
ax
材料的水管规格决定
7.2.3 给水管网优化设计数学模型
管网优化计算的目的是，在技术上满足城市供水水量、水压和水质要求，在经济上做 到费用最小。
1 t1
t1
1
1
8760qphp 8760qp Kd Kh K z
式中：Kd — 管网用水量日变化系数，1.1 ~ 1.5；
Kh — 管网用水量时变化系数，1.3 ~ 1.6；
Kz
— 管网用水量总变化系数，即Kz
K
d
K
；
h
参数的计算
➢ 1， 值的计算
若泵站扬水至较远处且无地势高差，其扬程全部用
目录
7.给水管网优化设计
7.1给水管网造价计算 7.2给水管网优化设计数学模型
7.2.1 泵站年运行电费和能量变化系数 7.2.2给水管网优化设计数学模型的约束条件 7.2.3 给水管网优化设计数学模型 7.3 树状网与环状管网管段流量近似优化分配计算 7.3.1 树状管网计算管段流量近似优化分配计算 7.3.2 环状管网管段流量近似优化分配计算
a bDi — 管网建设投资费用，元，其中a,b, 为单位长度管线造价公式中系数和指数； T — 管网建设投资偿还期，a；
p — 管网年折旧和大修费率，一般取2.5 ~ 3.0；
H — 泵站最大时扬程；
Q — 泵站最大时扬水流量；
P — 泵站经济指标，计算方法如下：
P 365 24gE 86000E
式中：q pt、hpt、Et、t 分别为泵站扬水时的流量、扬程、电费和效率 q p、hp、E、分别为泵站最高扬水时的流量、扬程、电费和效率
参数的计算
➢ 1， 值的计算
若泵站扬水至近处水塔或高位水池，扬程基本不变 （hpt hp ），即全部扬程为静扬程，则：
24365
24365
qpthpt
q pt
7.3.2.1 管段流量优化分配数学模型 7.3.2.2 管段设计流量分配近似优化计算
7.1给水管网造价计算
➢ 1，管网造价参数的计算 造价公式：
c a bD 式中：c — 管道单位长度造价，元/ m；
D — 管段直径，m； a,b, — 管道单位长度造价公式参数。
参数的计算
➢ 2，管网造价参数的计算 给水管道单位长度造价（元/m）
管径
0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0 1.2
承插铸铁管 349.9 558.4 886.6 1217.5 1503.1 1867.1 2246.4 2707.0 3153.6 4166.6
承插球墨铸 —— 铁管
预应力钢筋 —— 混凝土管
644.0 423.7
式中：hp0 — 泵站静扬程，m。
7.2.2优化设计的约束条件
➢ 1，水力约束条件： Aqij Qi 0 A为衔接矩阵
Lhk 0
L为回路矩阵
➢ 2，节点水头约束条件：
H min j H j H maxj j 1,2,3,, N ➢ 3，供水可靠性和管段设计流量非负的约束条件：
0.6m / s vij 3.0m / s ➢ 4，管径约束条件：
1000
其中：为泵站效率；
为泵站电费变化系数，即泵站全年平均时电费与最大时电费的比值；
E为电价，元/ kWh；
参数的计算
➢ 1， 值的计算 供水能量变化系数。中等城市可参照：网前水塔 的管网为0.5~0.75，无水塔的管网为0.1~0.4
36524
gqpthpt Et /t
i1 8760gqphpE /
A作图法
1，第一步确定参数 a ，即以D为横坐标，c为纵坐标， 将（c，D）的数据点画在方格纸上，并且用光滑曲线连 接这些点，曲线延长后与纵坐标相交，相交处的截距即 为 a。
2，第二步确定参数 b和 ，即将公式改写为： log(c a) log b a log D ，以D为横坐标，c a 为纵坐标，
Y1
p 100
C
p为管网年折旧和大修费率，一般取2.5 ~ 3.0
Y2 — 管网年运行费用，元/ a，主要考虑泵站的年运行总费用。
7.2.1 泵站年运行电费和能量变化系数
7.2.1.2目标 )
T i1
(a
bDi )li
PHQ
式中：W — 年费用折算值，元/ a；