[发明专利]一种提高供水管网水质污染监测效率的工程优化方法

说明书

本发明提供一种提高供水管网水质污染监测效率的工程优化方法，包括以下步骤，建立并校核水力模型，基于水力模型建立水质模型；设置水质监测系统优化的参数；计算每个节点的水质污染概率函数；建立管网水质监测多目标优化函数模型；采用智能算法对多目标优化函数模型进行求解，得到优化的解集，能够提高污染事件的监测概率并降低水质污染入侵后的监测时间，对城市供水管网水质安全性保障具有重要科学意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及一种提高供水管网水质污染监测效率的工程优化方法。

背景技术

城市供水管网是居民饮用水的主要来源，因此，供水管网的安全性与人类的健康息息相关。然而近年来，随着经济的快速发展，饮用水突发性安全事故频发，严重危害城市生产和生活。因此，在面对突发性事故时，如何及时发现并将其影响范围降到最低，从而保证饮用水的安全，已成为社会关注的焦点，也成为供水领域研究的热点。

面对管网突发性污染事故，在管网中布置监测点以迅速对事故做出反应是常采用的方式。合理的监测点布置能够在最短的时间范围内监测到最多污染事件的发生,进而尽可能的降低污染事件对用户的影响。考虑到经济成本，在每个节点布置监测设备是不可能的，因此，如何对复杂的供水管网进行有限监测点的优化布置，以最大程度的提高污染事件的监测概率,是关乎居民健康和国民经济发展的关键科学问题。

针对管网水质污染监测点的优化布置问题，国内外广大科研工作者已开展了大量的工作，也建立了诸多优化方法。但这些方法都是基于一个假设：即所有节点发生污染事件的概率是均等的。然而，在实际工况中，这种假设与实际情况会有较大不同，这是因为实际管网中每个节点的需水量和重要程度均存在较大差异，因此被污染的概率也会存在显著不同。例如，一个用水量集中的区域发生水质污染的概率(无论是人为污染还是事故污染)往往比用水量少的区域要大。因此，采用所有节点发生污染事件概率均等假设的监测系统，在实际应用中存在监测效率低下(如监测概率较低和监测时间较长)的问题，尤其在解决大型复杂供水管网的水质污染监测问题上，这个缺陷会更加明显。由此可见，如何提高供水管网水质污染监测效率以保障城市供水安全，已成为供水管网水质安全研究领域的关键科学问题。

发明内容

针对以上不足，本发明索要解决的技术问题是，提供一种提高供水管网水质污染监测效率的工程优化方法，该方法考虑了水质污染概率空间分布差异性，对监测系统进行多目标工程优化，以提高管网污染事件的监测效率，重点提高水质污染监测概率和降低水质污染入侵后的监测时间。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种提高供水管网水质污染监测效率的工程优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对需提高水质污染监测效率的供水管网建立水力模型，并对水力模型进行节点流量的校正，

(2)基于该水力模型，建立供水管网水质模型；

(3)设置水质污染监测系统优化的相关参数，包括污染事件浓度、水质模拟总历时、水质污染监测点的数量，其中，污染事件浓度通过在节点处持续投加一定浓度的污染物质来产生，水质模拟总历时是水质模型本身的运行时间，应根据供水管网的实际规模确定，比如对于杭州供水管网，运行时间48小时就够了，可以保证水从水厂出来以后到达最远处的用户，但是上海可能需要96小时，因为其规模更大；

(4)建立基于节点用水量空间分布的水质污染概率函数，具体计算公式为式(1)，