给水管网优化设计课件.ppt

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1、第6章给水管网优化设计6.1给水管网优化设计数学模型6.2环状网管段设计流量分配的近似优化6.3已定设计流量下的管网优化计算6.4输水管线优化设计计算6.5近似优化计算第6章给水管网优化设计6.1给水管网优化设计数学模型◆管网优化设计考虑内容水量水压约束条件水质安全可靠性经济性目标函数◆管网优化设计定义在考虑各种目标的前提下，求出一定设计年限内，管网建造费用和管理费用之和为最小时的管段直径或水头损失，及求出经济管径或经济水头损失。6.1给水管网优化设计数学模型●6.1.1目标函数的组成●6.1.2管网造价计算●6.1.3泵站年运行电费计算●6.1.4约束条件●6.1.5给水管网优化

2、设计数学模型6.1给水管网优化设计数学模型6.1.1目标函数的组成管网年费用折算值电费折旧费6.1给水管网优化设计数学模型6.1.2管网造价C管道单位长度造价c6.1给水管网优化设计数学模型6.1给水管网优化设计数学模型6.1.3泵站年运行电费计算P——经济指标γ——能量变化系数6.1给水管网优化设计数学模型1)泵站扬水至近处水塔，扬程为静扬程2）泵站扬水至较远处且无地势高差，扬程为动扬程3）实际情况：6.1给水管网优化设计数学模型6.1.4约束条件水力约束条件节点水头约束条件6.1给水管网优化设计数学模型供水可靠性和管段设计流量非负约束条件非负约束条件6.1.5给水管网优化设计数

3、学模型给水管网优化设计数学模型约束条件6.2环状网管段设计流量分配的近似优化6.2.1管段设计流量分配优化数学模型综合考虑输水经济性和供水可靠性，采用如下数学模型：6.2.2管段设计流量分配近似优化计算6.2环状网管段设计流量分配的近似优化环流量Δqk管段设计流量优化公式6.2环状网管段设计流量分配的近似优化手工计算时：eqopt=0.0001m3/s计算机程序时eqopt=0.00001m3/s已定流量下管网优化设计数学模型6.3已定设计流量下的管网优化计算6.3已定设计流量下的管网优化计算不设泵站管网节点水头优化管段虚流量qφi经济因素f虚流量指数nφi6.3.2不设泵站管网节

4、点水头优化管段虚阻系数Sφi沿程损失可以用管段虚阻系数和虚流量计算6.3.2不设泵站管网节点水头优化管段虚流量连续性方程节点虚流量流出节点为正；流入节点为负6.3.2不设泵站管网节点水头优化讨论：◆对于管网起端节点，即该节点只有管段流量流出，没有管段流量流入，节点虚流量只能流入节点，恒为负值，说明该节点水头与管网年费用折算值变化方向总是相反的。工程意义：该节点水头越高，与之关联的管段直径越小，必然使管网年费用折算值越低，这说明该节点水头应尽量取最大值，即最大允许水头。6.3.2不设泵站管网节点水头优化◆对于管网末端节点，即该节点只有管段流量流入，没有管段流量流出，节点虚流量只能流出

5、节点，恒为正值，说明该节点水头与管网年费用折算值变化方向总是相同的，工程意义：该节点水头越低，与之关联的管段直径越小，必然使管网年费用折算值越低，这说明该节点水头应尽量取最小值，即最小允许水头。6.3.3设置泵站管网节点水头优化泵站最优扬程：◆当管段压降足够大时(大于或等于临界压降）管段不需要设置泵站，水流靠压差输送◆管段压降小于临界压降时，管段设置泵站6.3.3设置泵站管网节点水头优化管段虚流量：临界虚流量临界管径6.3.3设置泵站管网节点水头优化总结：节点水头优化算法1）计算各管段虚阻系数和临界压降；2）拟定各节点水头初值；3）判断各管段是否设置泵站；4）计算各管段虚流量；5）

6、计算各节点虚流量；6）判断是否满足最优条件，若不满足调整；7）分别计算各管段最优直径和泵站最优扬程。6.3.4对节点水头优化解的几点讨论1虚流量的分布规律2上控制点经优化后QΦj<0且Hj=Hmaxj的节点称为上控点。上控点一般为水库或水塔所在节点。3下控点：QΦj>0且Hj=Hminj一般为离水源较远或地势较高的用户用水节点。6.4输水管线优化设计计算压力输水管重力输水管6.4.1压力输水管的计算各管段最优直径各管段最优直径6.4.2重力输水管6.5.1管段设计流量的近似优化分配1、对于多条平行主干管，设计流量相差不要太大，以便在事故时相互备用；2、保证与主干管垂直的连通管上有一

7、定的流量，以保证在事故时沟通主干管的能力；3、尽量做到主要设计流量以较短的路线流向大用户和主要供水区域，多水源管网应首先确定各水源设计供水流量，然后根据设计供水流量拟定各水源大致供水范围并划出供水分界线；4、多水源或对置水塔管网中，各水源及对置水塔之间至少有一条有较大过流能力的通路，以便于水源之间供水量的相互调节及低峰用水时向水塔供水。5、一般情况下，要保证节点流量连续性条件满足。6、避免出现设计流量特别小的管段和明显不合理的管段流向。6.5.2管段需流量的近似分配估