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城市给水管网二次加氯优化及算法实现

作　者: 鲁宁波
导　师: 高金良
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 供水管网余氯衰减二次加氯优化模型优化算法
分类号: TU991.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 225次
引　用: 5次
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内容摘要

饮用水氯消毒是我国大部分净水厂广泛使用的一种消毒技术,合适的氯投加量对管网水水质的好坏起着至关重要的作用。但多数水厂仅在水厂出口进行一次性投氯,由于余氯随着停留时间衰减,这种做法通常不足以保证余氯浓度在管网中的较好分布,而且有可能导致管网中局部区域余氯浓度较高,造成对人体健康有影响的消毒副产物的增加。针对这种情况,本文提出了在管网中进行二次加氯优化的思想,即通过在管网中增设二次加氯点,使管网中投氯量足够以满足水处理过程中的内在消耗即对微生物的传染提供足够的保护,同时保证余氯浓度在管网中的分布比较均匀,将对人体健康有威胁的消毒副产物的产生量减到最小。本文首先对氯消毒的机理进行了研究,分析了影响余氯在管网中衰减的因素,通过对众多余氯衰减模型的研究确定了一种实用的一级衰减模型。然后在管网水力模型和此余氯衰减模型的基础上建立了管网中二次加氯的分级优化模型,第一级优化模型对加氯点的位置和个数进行优化,采用遗传算法用MATLAB编程进行求解,第二级优化模型对加氯量进行优化,采用Lingo软件编程进行求解。为了验证模型及算法的有效性,将上述优化模型应用于EPANET软件中的一个实例管网和大庆市实际供水管网,首先用EPANET 2.0对管网进行水力模拟计算,再在水力计算结果的基础上进行二次加氯的优化。优化结果表明所选的二次加氯点及优化加氯量,不仅满足控制点余氯浓度的要求,而且与仅在水厂出口增加投氯量以满足控制点余氯浓度的要求相比,管网中各节点余氯浓度普遍下降,浓度分布比较均匀,降低了由于管网中余氯浓度较大造成消毒副产物的产生量增大引起的风险,同时管网总投氯量降低,药耗减少。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 城市供水水质的现状  9
  1.2 城市给水管网水质的二次污染  9-10
  1.3 国内外对给水管网水质的研究现状  10-12
  1.4 本课题研究目的及意义  12-13
  1.5 本课题研究内容  13-14
第2章氯消毒原理及反应动力学研究  14-28
  2.1 氯消毒原理  14-15
  2.2 影响余氯衰减的因素  15-18
  2.3 余氯衰减模型  18-27
    2.3.1 余氯衰减模型的发展  18-26
    2.3.2 新型余氯衰减模型  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章余氯的动态模拟  28-36
  3.1 水力模型的建立  28-30
    3.1.1 给水管网静态水力模型  28-29
    3.1.2 给水管网动态水力模型  29-30
  3.2 余氯的动态模拟  30-35
    3.2.1 余氯动态模拟的几点假设  30
    3.2.2 余氯衰减模型的选择  30-32
    3.2.3 给水管网余氯浓度的计算  32-33
    3.2.4 算例  33-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章管网中二次加氯优化及算法实现  36-66
  4.1 二次加氯的意义  36-37
  4.2 二次加氯优化模型分类  37
  4.3 二次加氯优化及算法实现  37-44
    4.3.1 一级优化－二次加氯点位置和个数的确定  38-43
    4.3.2 二级优化－加氯量的确定  43-44
  4.4 实例分析  44-65
    4.4.1 实例来源  44-47
    4.4.2 管网水力数据  47-49
    4.4.3 二次加氯点位置和个数的确定  49-57
    4.4.4 二次加氯量的优化  57-59
    4.4.5 二次加氯优化结果分析  59-65
  4.5 本章小结  65-66
第5章二次加氯优化在大庆市给水管网中的应用  66-73
  5.1 大庆市给水管网概况  66-67
  5.2 二次加氯优化的应用  67-70
  5.3 二次加氯优化结果及分析  70-72
  5.4 本章小结  72-73
结论  73-75
参考文献  75-81
附录  81-89
攻读学位期间发表的学术论文  89-91
致谢  91

城市给水管网二次加氯优化及算法实现

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