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城市再生水系统优化配置的研究
作 者: 吕祥瑞
导 师: 田一梅
学 校: 天津大学
专 业: 环境工程
关键词: 再生水系统 临界距离 管网利用效率 最小经济规模 优化配置 多目标非线性模型 敏感性分析
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
污水再生利用是缓解城市水资源危机和水体污染的一种有效途径,已经在全球范围引起广泛关注。虽然我国城市再生水开发利用发展较为迅速,但尚缺乏再生水系统合理的规划布局和优化配置的深入研究,导致再生水利用率不高,这不仅造成投资的巨大浪费,而且加剧了水体环境的污染。在深入分析城市再生水现状存在的主要问题的基础上,针对再生水利用模式选择问题,提出了再生水系统配置模式的临界距离判据。结合城市再生水管网系统建设中存在的问题,提出了以再生水管网的供水效率,作为再生水管网建设的指导原则。另外结合分散式再生水工程的制水成本,引入了分散式再生水工程的最小经济规模作为选择分散式再生水工程的依据。此外,本文着重研究了城市再生水系统供水配置模型的建立方法,在分析再生水系统的特点后,建立了城市再生水系统供水配置的多目标非线性模型(MONLP)。在MONLP模型求解过程中,本文引入了基于Pareto解概念的带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II),并利用临界距离和再生水管网利用效率来校核模型。针对再生水系统优化配置的多方案、多属性决策问题,文本在研究多属性决策理论的基础上,引入了DGRA多属性评价法,并采用FAHP确定指标权重。同时对影响城市再生水系统配置的主要因素进行了敏感性分析。研究表明MONLP模型适用于再生水系统优化配置,NSGA-II算法在求解MONLP模型时可得到丰富、灵活的优化配置方案。同时临界距离、再生水管网供水效率以及分散式再生水工程最小经济规模可以作为再生水工程规划布局和供水优化配置的初步判据和校核指标。DGRA多属性评价法可用于的再生水系统优化配置的方案评价选优,为决策者提供了一种全面、可行决策方法。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-9 第一章 绪论 9-26 1.1 课题研究背景及意义 9-10 1.1.1 城市水资源紧缺 9 1.1.2 再生水工程对节水减排的重要意义 9-10 1.2 城市再生水工程发展历程 10-17 1.2.1 国外城市再生水发展历程 10-14 1.2.2 国内城市再生水发展历程 14-17 1.3 城市再生水系统优化研究 17-19 1.3.1 国外再生水系统优化研究现状 17-18 1.3.2 我国再生水系统优化研究现状 18 1.3.3 我国再生水工程存在的问题 18-19 1.4 城市再生水工程规划与建设的紧迫性和存在问题 19-24 1.4.1 研究区域水资源现状 19-20 1.4.2 研究区域再生水系统的作用及与其主要影响因素 20-22 1.4.3 研究区域再生水系统存在的主要问题 22-24 1.5 研究内容与方法 24-26 1.5.1 本课题研究内容 24 1.5.2 方法与技术路线 24-26 第二章 城市再生水供水模式分类与费用模型 26-36 2.1 再生水供水模式分类 26-28 2.1.1 城市再生水系统的集中式与分散式 26 2.1.2 研究区域再生水系统供水模式现状 26-27 2.1.3 再生水处理工艺 27-28 2.2 城市再生水工程费用模型建立 28-32 2.2.1 费用模型形式选择 28-29 2.2.2 研究区域再生水工程费用模型确定 29-32 2.3 再生水潜在用水量分析 32-35 2.3.1 再生水潜在用水量分类 32-33 2.3.2 各类需水量计算方法 33-35 2.4 本章小结 35-36 第三章 再生水系统配置模式选择判据 36-53 3.1 引言 36-37 3.2 再生水工程模式选择和管网建设判据 37-46 3.2.1 临界距离的确定 37-42 3.2.2 再生水管网系统利用效率(Q/L) 42-44 3.2.3 分散式再生水工程最小经济规模 44-46 3.3 计算实例 46-51 3.3.1 临界距离计算实例 46-48 3.3.2 再生水管网供水效率计算实例 48-49 3.3.3 分散式再生水工程最小经济规模推算 49-51 3.4 本章小结 51-53 第四章 城市再生水配置的MONLP 模型 53-71 4.1 再生水系统成本费用计算 53-57 4.1.1 再生水工程年成本费用 53-55 4.1.2 再生水工程制水成本费用 55-57 4.2 基于MONLP 的再生水系统供水配置模型 57-59 4.2.1 再生水配置的目标函数 57-58 4.2.2 约束条件 58-59 4.3 NSGA-Ⅱ算法求解再生水配置模型 59-62 4.3.1 引言 59 4.3.2 NSGA-II 算法原理 59-61 4.3.3 NSGA-II 算法流程图 61-62 4.4 再生水配置计算实例 62-70 4.4.1 区域背景简介 62-63 4.4.2 区域配置MONLP 模型及求解 63-64 4.4.3 模型求解 64-68 4.4.4 模型校验 68-70 4.5 本章小结 70-71 第五章 再生水配置方案评价与敏感性分析 71-88 5.1 基于DGRA 的再生水配置方案评价 71-79 5.1.1 DGRA 方法原理 72 5.1.2 DGRA 方法的计算步骤 72-74 5.1.3 FAHP 法确定指标权重 74-75 5.1.4 FAHP 法的基本思想FAHP 法确定目标权重的原理 75-77 5.1.5 计算实例 77-79 5.2 再生水配置的敏感性分析 79-87 5.2.1 配置模式的敏感因素分析 79-85 5.2.2 影响再生水配置的多因素主成分分析 85-87 5.3 本章小结 87-88 第六章 结论与建议 88-91 6.1 主要成果与创新点 88-90 6.1.1 主要成果 88-89 6.1.2 主要创新点 89-90 6.2 不足与展望 90-91 6.2.1 不足 90 6.2.2 展望 90-91 参考文献 91-97 发表论文和参加科研情况说明 97-98 致谢 98
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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