水廠調(diào)度方案

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇水廠調(diào)度方案范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

水廠調(diào)度方案范文第1篇

關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng) 優(yōu)化調(diào)度 SCADA系統(tǒng) 調(diào)度模型

前言

福州市自來水總公司現(xiàn)有6個水廠，目前設(shè)計能力為83.5萬m3/d，至1998年底將達98.5萬m3/d。1998年最高日供水量為89.74萬萬m3?；旧蠌墓┎粦?yīng)求的嚴重缺水局面轉(zhuǎn)到適度超前狀態(tài)。供水工作的重點也從多方集資建設(shè)水廠、水廠超負荷運行挖潛改造應(yīng)付市區(qū)供水，轉(zhuǎn)到按照《2000年供水行業(yè)技術(shù)進步規(guī)劃》，保質(zhì)保量、安全優(yōu)質(zhì)供水上來?！斑M步規(guī)劃”中“兩提高，三降低”工作之一的合理降低能耗工作，是供水企業(yè)生產(chǎn)運行中影響制水成本的重要項目。以福州市1998年二季度成本為例，供水總成本中：動力費用占40.4%；制造成本費用占48.5%，工資費用占5.55%；材料費用占5.55%（其中氯耗為1.1%，藥耗為2.3%）。因此，隨著供水工作重點的轉(zhuǎn)移，原有經(jīng)驗性的調(diào)度工作水平急需在科學(xué)理論的指導(dǎo)下得到提高。1995年本公司和上海同濟大學(xué)共同制定了福州公司優(yōu)化調(diào)度項目工作大綱。規(guī)劃在2000前分階段完成優(yōu)化調(diào)度的課題研究工作，建立宏觀調(diào)度模型，在供水生產(chǎn)調(diào)度上直接應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，規(guī)劃在2005年前，逐步建立管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)管網(wǎng)測壓點返回的數(shù)據(jù)調(diào)整管網(wǎng)模型節(jié)點流量，模型校正正確后用該模型進行優(yōu)化調(diào)度計算，求出各水廠的供水量和供水揚程。

1　SCADA系統(tǒng)現(xiàn)狀

福州公司的“三遙”系統(tǒng)始建于1986年，當(dāng)時由電子部第七研究所提供全部國產(chǎn)化的端機、電臺和Z-80計算機，定時巡測管網(wǎng)壓力和水廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進行簡單的數(shù)據(jù)采集、存貯和管網(wǎng)測壓報表打印。由于受國產(chǎn)設(shè)備當(dāng)時的技術(shù)水平的限制，系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性均較差，特別是配套儀表的性能、品質(zhì)較差，始終未達到預(yù)期目的。1992年公司利用國外政府貸款建設(shè)新水廠的資金，對管網(wǎng)測壓系統(tǒng)進行了改造更新，基本能滿足管網(wǎng)測壓巡測、巡檢和數(shù)據(jù)采集、存貯的要求，但因進口設(shè)備基本上是80年代末產(chǎn)品，配件供應(yīng)困難，運行程序完全封閉，使用功能少，無法進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表打印、壓力合格率計算等工作。隨著電子元器件的逐年老化損壞，系統(tǒng)故障率升高，部分設(shè)備退出運行，測壓系統(tǒng)難以適應(yīng)生產(chǎn)需要。公司于1996年委托電子部七所對“三遙”系統(tǒng)進行全面改造；重新建立8個水廠端站（配1035端機）和10個管網(wǎng)測壓端站（配1039端機），系統(tǒng)在Windows95操作平臺上工作，各項生產(chǎn)報表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、存貯等功能由福州水公司設(shè)計，七所提供技術(shù)保障，初步形成了一級調(diào)度的SCADA系統(tǒng)。

2　優(yōu)化調(diào)度和SCADA的關(guān)系

福州水公司在一級調(diào)度SCADA系統(tǒng)的建設(shè)過程中，在電子部七所提供的原程序上，增加了管網(wǎng)最低壓力點紅色報警、水廠二泵機組效率、二泵壓力合格率計算、1000m3水電單耗計算、單位配水電耗計算、水泵工況點顯示記錄、二泵動辦電耗、雜項電耗、總電耗計算和顯示、報表打印等多項功能。由于運行程序及自由組態(tài)的完全開放，生產(chǎn)運行人員可以在使用過程中通過自由組合來完成各項數(shù)據(jù)顯示，自行進行報表設(shè)計，顯示圖幅設(shè)計，生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比計算，在部分儀表未安裝時采用調(diào)度日報表的數(shù)據(jù)自動填充，為生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用計算機技術(shù)進行現(xiàn)代化的科學(xué)管理，提供了良好的軟件和硬件條件，并為優(yōu)化調(diào)度奠定了良好的信息源基礎(chǔ)。

總結(jié)國內(nèi)水廠計算機監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，經(jīng)過近年的技術(shù)引進和生產(chǎn)實踐，供水企業(yè)的計算機監(jiān)測和控制以建立集散型(DCS)計算機監(jiān)控系統(tǒng)為宜。該系統(tǒng)基本以計算機網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)PC+PLC(RTU)為主體，把實時監(jiān)控管理擴展成聯(lián)網(wǎng)控制及信息管理，成為分散型綜合信息自控管理系統(tǒng)。具有功能完善、分散自治、靈活可靠、操作容易、維護簡便等優(yōu)點。特點是軟件工程的發(fā)展，使軟件的維護和變更工作已無需軟件工程師來做，而由水廠工藝運行工程師自已就能完成，可滿足現(xiàn)代化水廠過程控制、優(yōu)化調(diào)度、管理的需要。

遙測、遙信、遙控系統(tǒng)作為水廠監(jiān)控系統(tǒng)的延伸，將各水廠的實時生產(chǎn)運行參數(shù)通過有線或無線的形式送到總公司的生產(chǎn)調(diào)度中心，有較好的實時性，數(shù)據(jù)采集更為集中，通過調(diào)度中心分析比較，在經(jīng)驗調(diào)度階段通過人工判斷，作出整個供水系統(tǒng)的最佳調(diào)度方案安排供水生產(chǎn)；在宏觀調(diào)度階段，則可通過計算機采集“三遙”系統(tǒng)傳送來的管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)和水廠生產(chǎn)運行參數(shù)，以及通過實測鄧得的管網(wǎng)工況，給出最高時、平均時、最小時供水分界線，實際供水分界線范圍。選取若干管網(wǎng)分界線上的點和管網(wǎng)末稍作為控制點，由管網(wǎng)宏觀調(diào)度程序給出最佳調(diào)度方案組織供水生產(chǎn)。當(dāng)然宏觀簡單調(diào)度受多方面因素的影響，特別是通知經(jīng)驗所得到的管網(wǎng)工況參數(shù)與管網(wǎng)實際運行狀態(tài)之間的差距，在很大程度上影響到宏觀高度所提出的調(diào)度方案的準確性和精度。因此，提出簡單宏觀調(diào)度是希望通過測壓點和各水廠二泵流量Q和揚程H以及運行費用建立起來的函數(shù)關(guān)系，在總供不量一定及滿足管網(wǎng)服務(wù)壓力的情況下，力求運行費用最小。此時由“三遙”系統(tǒng)已建立聯(lián)系的各廠二泵H、Q與測壓點壓力的函數(shù)關(guān)系，就可以求出各廠的H、Q的調(diào)度值。受各廠實際情況的影響，必要時各廠的H、Q調(diào)度值需作適當(dāng)調(diào)整。這一類簡單宏觀調(diào)度模型能隨用水條件的變化，自動地不斷生成。優(yōu)化調(diào)節(jié)器度的最終目標是建立微觀調(diào)度模型，微觀調(diào)度模型必須在“三遙”系統(tǒng)及建立管網(wǎng)正確有數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過管網(wǎng)測壓點送回的壓力參數(shù)，調(diào)整模型節(jié)點流量，使理論計算和實際測壓點接近。模型校正正確后用該模型進行優(yōu)化調(diào)度計算，求各廠的供水量Q和供水揚程H。

3　工作目標及努力方向

綜上所述，供水生產(chǎn)調(diào)度的目標是：在保證管網(wǎng)所需壓力以及在各供水廠現(xiàn)有設(shè)備的前提下，通過采集生產(chǎn)運行參數(shù)，應(yīng)用計算機技術(shù)使得運行費用最小。由于供水生產(chǎn)成本中電耗占有舉足輕重的份量，供水生產(chǎn)調(diào)節(jié)器度的經(jīng)濟與否潛藏著巨大的潛力和經(jīng)濟效益，而“三遙”系統(tǒng)的建立和穩(wěn)定工作，又是優(yōu)化調(diào)度必不可少的重要條件之一。所以，建立“三遙”系統(tǒng)使其真實反映水廠生產(chǎn)運行情況和管網(wǎng)壓力，在供水生產(chǎn)和保障工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全經(jīng)濟運行中有著重要的社會經(jīng)濟效益和經(jīng)濟效益。

福州水公司至1998年8月已完成了一級調(diào)度的SCADA系統(tǒng)，至1998年底全面建立二級調(diào)度的SCADA系統(tǒng)。將6個相對獨立的水廠數(shù)據(jù)采集予站劃歸水廠管理，水廠調(diào)度可監(jiān)控本廠的生產(chǎn)運行情況，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題，加強一次儀表的生產(chǎn)運行、維護。實時性更強，有助于供水生產(chǎn)管理，調(diào)動水廠的工作積極性。

水廠調(diào)度方案范文第2篇

關(guān)鍵詞 水廠；監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）102-0223-02

1水廠監(jiān)控系統(tǒng)簡介

“水廠監(jiān)控系統(tǒng)”主要應(yīng)用在自來水供水公司對水廠的遠程控制管理中，目的在于解決自來水調(diào)度室對水廠生產(chǎn)情況的監(jiān)控功能，及時了解水廠的生產(chǎn)情況，壓力情況，機組的運行情況等，為生產(chǎn)調(diào)度工具提供及時可靠的信息，并提供對水廠發(fā)部指令。

“水廠監(jiān)控系統(tǒng)”是目前水廠建設(shè)和改造的主要提供方向，該系統(tǒng)可以靈活設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)的系統(tǒng)設(shè)置模塊；集中管理客戶信息的客戶管理模塊；提供了一個兼容性能優(yōu)越的管理框架，實現(xiàn)了多水廠的集中管理；提供了圖形監(jiān)控、實時動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控、報表打印、報警管理、方便的查詢等功能，使本系統(tǒng)成為真正意義上的遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對水廠的信息化管理，極大方便了調(diào)度中心工作人員及公司領(lǐng)導(dǎo)對水廠的遠程監(jiān)控、操作。

2系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)與“營業(yè)收費系統(tǒng)”、“泵站監(jiān)控系統(tǒng)”、“管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”、“辦公OA系統(tǒng)”、“滲漏預(yù)警分析系統(tǒng)”等多個子系統(tǒng)并行組成水務(wù)信息化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)主要功能

自來水公司水廠調(diào)度中心可以監(jiān)測到整個城市供水管網(wǎng)的流量、壓力；所有水源井、水廠、加壓泵站設(shè)備的工作情況；還可以對任何監(jiān)測、操作信息進行歷史記錄保存和查詢調(diào)取；并且指揮各個水廠能夠科學(xué)供水，節(jié)約水資源。

1）系統(tǒng)管理

本部分完成水廠監(jiān)控系統(tǒng)必要的后臺管理操作，如地區(qū)管理、操作權(quán)限管理、地圖管理、系統(tǒng)高級設(shè)置及用戶操作事件日志等，整合搭建一個統(tǒng)一的管理平臺。

2）人員管理

給使用本系統(tǒng)的單位，提供員工管理、營業(yè)網(wǎng)點管理的功能，顯示各個營業(yè)網(wǎng)點的員工責(zé)任歸屬，操作權(quán)限分配，可以進行增減網(wǎng)點和人員調(diào)動。

3）水廠監(jiān)控

該系統(tǒng)實現(xiàn)了水廠管理、地圖管理功能，可以對采集到的數(shù)據(jù)和圖形進行監(jiān)控，同時可以實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)查詢等功能。該系統(tǒng)提供各類報表、曲線功能。

4）設(shè)備管理

系統(tǒng)提供了詳細的設(shè)備管理功能模塊，可以組合各種條件，對不同型號設(shè)備進行兼容，實現(xiàn)對設(shè)備的查詢以及查看設(shè)備新建、維修、更換的歷史記錄，同時可以擴展該部分功能，實現(xiàn)對設(shè)備使用情況和使用壽命的實時提醒，降低設(shè)備故障突發(fā)率。

5）安全管理

本系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、訪問等多級安全策略，有效防御網(wǎng)絡(luò)攻擊，密碼暴力破解網(wǎng)絡(luò)破壞行為，多級不同職位有限授權(quán)，保證業(yè)務(wù)操作的可靠性和安全性。

6）數(shù)據(jù)交互

其他系統(tǒng)（如營業(yè)系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)等）需要與本系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)能提供安全可靠的數(shù)據(jù)訪問接口以實現(xiàn)信息整合。

7）數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)量，形成“實時數(shù)據(jù)”、“歷史曲線”和豐富的數(shù)據(jù)報表?？梢陨蒔DF、網(wǎng)頁及EXCEL電子表格等格式文件用于打印或保存，報表也可以按需另行制作。

4 軟硬件配置

1）軟件：該系統(tǒng)采用B/S與C/S相結(jié)合結(jié)構(gòu)，應(yīng)用軟件在自來水調(diào)度中心服務(wù)器上運行，客戶方通過局域網(wǎng)WEB頁面瀏覽、查詢、操作；操作權(quán)限根據(jù)崗位、業(yè)務(wù)進行差異化分配；

2）硬件：包含服務(wù)器、交換機、機柜、數(shù)據(jù)庫軟件、服務(wù)器和客戶端系統(tǒng)軟件、UPS電源、路由器、客戶端電腦等。

5 系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢

水廠自控技術(shù)在我國的發(fā)展起步于70年代初，而水廠監(jiān)控系統(tǒng)則是在90年代初才由國外引入國內(nèi)，目前水廠自控技術(shù)發(fā)展雖然已經(jīng)日趨完善，但是在信息化、標準化、高效率、自動化等方面尚有許多不足，隨著水環(huán)境破壞的加劇，人們對水質(zhì)以及供水安全提出更高要求，自來水公司也在積極探尋低耗、高效、安全的水廠自控建設(shè)方案，同時隨著云技術(shù)的概念引進及發(fā)展，水務(wù)云覆蓋目前水務(wù)集團管理模式的趨勢也勢在必行，介時在整個水務(wù)云平臺上，“水廠監(jiān)控系統(tǒng)”、“泵站監(jiān)控系統(tǒng)”、“供水管網(wǎng)”、“分區(qū)計量”、“故障判斷”、“協(xié)同辦公”、“財務(wù)核算”等等相對獨立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)即可實行信息整合、調(diào)用。各個水廠之間的亦可實現(xiàn)集團調(diào)度中心統(tǒng)一管理，實現(xiàn)無人值守。

參考文獻

[1]唐偉強.水廠監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].蘭州理工大學(xué)，2008.

水廠調(diào)度方案范文第3篇

關(guān)鍵詞：水資源；配置；設(shè)計來分析

中圖分類號：TV213文獻標識碼：A文章編號：

水資源是基礎(chǔ)性的自然資源，是生態(tài)環(huán)境建設(shè)的控制因素，同時又是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源。以水資源緊缺、水污染嚴重和洪澇災(zāi)害為特征的水危機已成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。因此，開發(fā)水資源綜合管理決策支持系統(tǒng)對緩解水資源緊缺、遏制水污染、有效防治洪澇災(zāi)害有著重要的現(xiàn)實意義。

1 系統(tǒng)分析

水資源優(yōu)化配置涉及的因素有地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、水源情況、河流水系、水文氣象、植被、土壤和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展情況等，因素多，環(huán)境復(fù)雜，影響范圍大，各因素涉及到的數(shù)據(jù)來源于不同的管理部門，分布在不同的時間、空間范圍內(nèi)。計算機技術(shù)和GIS技術(shù)等技術(shù)為水資源優(yōu)化配置決策支持系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐。

地理信息系統(tǒng)（Geographic information system 簡稱GIS）是隨著地理科學(xué)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的一個新興技術(shù)，是一個能夠?qū)臻g相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、分析和可視化輸出的計算機信息系統(tǒng)。由于水資源管理所需數(shù)據(jù)牽涉到各種空間特性，所以將GIS技術(shù)作為整個決策支持系統(tǒng)的平臺，對于水資源的信息管理能提供更直觀、有效和方便的手段。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)綜合利用各種數(shù)據(jù)﹑信息﹑知識﹑特別是模型技術(shù)，輔助各級決策者解決半結(jié)構(gòu)化問題的人機交互系統(tǒng)。其基本結(jié)構(gòu)由人機交互系統(tǒng)﹑模型庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三大部件組成。

因為水資源管理系統(tǒng)設(shè)計到的地理范圍、時間跨度較大，而且數(shù)據(jù)量巨大，考慮到數(shù)據(jù)管理效率和響應(yīng)時間，采用了瀏覽器/服務(wù)器（Browse/Server）結(jié)構(gòu)和客戶/服務(wù)器（Client/Server）相結(jié)合的方式，其中模型計算部分需要大量計算，有大量用戶交互和通訊數(shù)據(jù)，對實時控制有很高要求，對這部分采用C/S模式。模型調(diào)度模擬后的信息、信息查詢等，采用了B/S結(jié)構(gòu)。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是水資源優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要支撐。它實現(xiàn)對水資源基礎(chǔ)信息的存儲、查詢和利用，為模型庫的運行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)流和存放運行結(jié)果。根據(jù)水資源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的業(yè)務(wù)要求，從水資源配置和科學(xué)管理等各類數(shù)據(jù)的存儲與管理要求出發(fā)，將水利基礎(chǔ)信息歸納為：社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)、供用水?dāng)?shù)據(jù)、水環(huán)境數(shù)據(jù)、工情數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等。為充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)，其中地理信息數(shù)據(jù)由地理信息系統(tǒng)（MapInfo）進行管理，其它數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（SQL SERVER2000）進行管理，經(jīng)分析主要包括以下幾類數(shù)據(jù)。

社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)：包括統(tǒng)計日期、行政區(qū)劃代碼、行政區(qū)劃名稱、耕地面積、總?cè)丝?、固定資產(chǎn)、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值等數(shù)據(jù)。

水文數(shù)據(jù)：使用已有的水雨情遙測庫。

供用水?dāng)?shù)據(jù)：包括供水水源日供水?dāng)?shù)據(jù)，各水廠用水計劃等數(shù)據(jù)。

水環(huán)境數(shù)據(jù)：包括余姚市人工監(jiān)測的主要水庫及骨干河道的水質(zhì)評價等數(shù)據(jù)。

工情數(shù)據(jù)：包括河流、水庫、輸水管渠、灌區(qū)、水廠等數(shù)據(jù)。

空間數(shù)據(jù)：包括河網(wǎng)水系、各種建筑物的空間信息、行政區(qū)劃、人口分布、企業(yè)分布等數(shù)據(jù)。

2.3 模型庫設(shè)計

模型庫是系統(tǒng)的核心，主要包括兩個模型，水庫群優(yōu)化調(diào)度模型和水質(zhì)模型。每個模型都擁有自己的模型參數(shù)、模型結(jié)果，模型文件，模型說明，模型驗證情況等。

對模型的調(diào)用通過WEBSERVICE進行，將模型服務(wù)與WEB服務(wù)分開部署，提高系統(tǒng)效率。

3 系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)分為信息查詢子系統(tǒng)、GIS子系統(tǒng)、決策支持子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理系統(tǒng)和幫助子系統(tǒng)。

3.1 信息查詢系統(tǒng)

3.1.1 工程查詢

3.1.1.1 水源工程：顯示水庫的相關(guān)信息。

3.1.1.2 輸水工程：顯示輸水管渠的相關(guān)信息。

3.1.1.3 自來水廠：顯示自來水廠的相關(guān)信息。

3.1.1.4 農(nóng)業(yè)灌區(qū)：顯示水庫灌區(qū)的相關(guān)信息。

3.1.2 供用水查詢

3.1.2.1 水庫蓄水量：查詢當(dāng)前水庫蓄水量情況。

3.1.2.2 用水計劃：查詢當(dāng)前月各水廠用水計劃。

3.1.2.3 供水情況：查詢?nèi)ツ晖路莞魉畮斓墓┧闆r。

3.1.3 水質(zhì)查詢

3.1.3.1 主要水源地（水庫）：查詢主要水源地的水質(zhì)評價結(jié)果。

3.1.3.2 骨干河道：查詢監(jiān)測河道的水質(zhì)評價結(jié)果。

3.2 地理信息查詢系統(tǒng)

提供基本的地圖瀏覽功能如放大、縮小、漫游、全圖功能，對不同的地理信息按圖層分別顯示。提供基于地圖的信息查詢，通過點選、框選等工具在地圖上選擇地理對象查詢其屬性信息，并以表格、圖片等方式進行顯示。提供地理對象的空間定位功能，通過地圖圖層名與編號來定位地理對象。

3.3 決策支持系統(tǒng)

3.3.1 零維水質(zhì)調(diào)度

3.3.1.1 水質(zhì)預(yù)測

水質(zhì)預(yù)測是利用箱子模型對指定月份的水質(zhì)進行預(yù)測。模型需要輸入預(yù)測月份每個箱子的月降雨量及箱子月平均水位，輸入模型的三個上邊界流入水量、NH4濃度和COD濃度以及模型的三個下邊界流出水量。通過模型計算后得到計算月份每個箱子的NH4及COD濃度以及相應(yīng)的水質(zhì)評價結(jié)果。

3.3.1.2 水質(zhì)改善方案

水質(zhì)改善方案是利用箱子模型計算指定月份的水質(zhì)改善方案。計算方式包括單純調(diào)水、削減污染物負荷與調(diào)水相結(jié)合兩種。

單純調(diào)水方式（不削污）：輸入計算月份及每個箱子的月降雨量、月均水位、目標水質(zhì)等級以及調(diào)水水質(zhì)（NH4、COD濃度），通過模型計算得到達到目標水質(zhì)所需的調(diào)水水量。

調(diào)水與消污相結(jié)合方式（削污）： 輸入計算月份及每個箱子的污染物負荷削減比例（NH4、COD）、月降雨量、月均水位、目標水質(zhì)等級以及調(diào)水水質(zhì)（NH4、COD濃度），通過模型計算得到達到目標水質(zhì)所需的調(diào)水水量。

3.3.1.3 水環(huán)境容量

水環(huán)境容量是輸入計算月份及每個箱子水質(zhì)目標、水位、上邊界流量和水質(zhì)，通過模型計算得出每個箱子環(huán)境容量和剩余環(huán)境容量。

3.3.1.4 模型說明

對水質(zhì)調(diào)度的模型的說明文本。

3.3.1.5 驗證情況

對水質(zhì)調(diào)度的模型驗證情況說明。

3.3.2 一維水質(zhì)調(diào)度

3.3.2.1 水質(zhì)預(yù)測

水質(zhì)預(yù)測是對整個河網(wǎng)的水質(zhì)進行預(yù)測。模型需要輸入預(yù)測開始時間及預(yù)測天數(shù)和時段步長，輸入邊界的水位流量、NH4濃度和COD濃度。通過模型計算后得到河網(wǎng)內(nèi)部各斷面水位流量、NH4濃度和COD濃度過程。

3.3.2.2 水質(zhì)改善方案

水質(zhì)改善方案主要是指在引水條件下對四個計算區(qū)塊的水質(zhì)進行預(yù)測。模型需要輸入預(yù)測開始時間及預(yù)測天數(shù)和時段步長，輸入四個區(qū)塊（姚西北，西上河，姚中，姚江）中任一個、水位流量、NH4濃度和COD濃度。通過模型計算后得到相應(yīng)的各斷面水位流量、NH4濃度和COD濃度過程。

3.3.2.3 模型說明

對水質(zhì)調(diào)度的模型的說明文本。

3.3.2.4 驗證情況

對水質(zhì)調(diào)度的模型驗證情況說明。

3.3.3 水量調(diào)度

水量調(diào)度主要是水庫群的優(yōu)化調(diào)度，包括常規(guī)汛限水位調(diào)度與動態(tài)汛限水位調(diào)度，以及模型的說明及模型驗證情況。

3.3.3.1 常規(guī)汛限水位調(diào)度

輸入模型計算需要的降雨信息、蒸發(fā)信息、水庫水位、水廠需水信息，系統(tǒng)調(diào)用模型按常規(guī)汛限水位條件進行模擬計算，按棄水量最小原則得出各水庫調(diào)度方案，以及水廠及灌區(qū)的供水缺水情況。如果對計算得出的水庫調(diào)度方案不滿意，可以通過人工干預(yù)，輸入指定水庫的放水方案，代入模型重新計算，直到滿意為止。

3.3.3.2 動態(tài)汛限水位調(diào)度

輸入輸出及操作流程與常規(guī)汛限水位下的調(diào)度類似，區(qū)別在于系統(tǒng)調(diào)用模型按動態(tài)汛限水位條件進行模擬計算。

3.3.3.3 模型說明

對水量調(diào)度的模型的說明文本。

3.3.3.4 驗證情況

對水量調(diào)度的模型驗證情況說明。

3.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要進行用戶管理、數(shù)據(jù)維護、模型維護。

3.4.1 用戶管理

不同權(quán)限的用戶可進行的操作不一樣，用戶權(quán)限分系統(tǒng)管理員、模型管理員、數(shù)據(jù)管理員和普通用戶四級，管理員可以增加、刪除用戶，修改用戶權(quán)限級別，也可以維護數(shù)據(jù)庫及模型庫內(nèi)容；數(shù)據(jù)管理員可以進行數(shù)據(jù)維護及模型調(diào)度；模型管理員可以進行模型維護及模型調(diào)度操作；普通用戶沒有維護權(quán)限只能登錄本系統(tǒng)查看信息及進行模型調(diào)度。

3.4.2 數(shù)據(jù)維護

對系統(tǒng)正常運行需要的數(shù)據(jù)進行新增、刪除與修改操作。

3.4.3 模型維護

對模型的參數(shù)進行修正。

參考文獻：

水廠調(diào)度方案范文第4篇

關(guān)鍵詞：區(qū)域供水 優(yōu)化調(diào)度 數(shù)學(xué)模型 新技術(shù)

Abstract: Development of the appropriate regional water supply model to simulate multiple water supply system, will be able to the greatest degree of reduction in water supply costs, and provide economic benefits.

Key word：regional water supply; optimal scheduling; mathematical; model; new technology

中圖分類號：TV674 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）03-0020-02

1區(qū)域供水的基本概念

1.1問題的提出

水是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素，水資源的可持續(xù)利用是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障。我國水資源正面臨少、臟、渾和生態(tài)失衡的態(tài)勢，水資源短缺已成為制約我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

水資源是十分重要、又很特殊的自然資源，為了促進城市發(fā)展，提高人民生活水平，保障人民生命財產(chǎn)安全，如何經(jīng)濟合理地開發(fā)、利用、保護水資源，如何選擇以最低的基建投資和最少的經(jīng)營管理費用，滿足各用戶用水要求，避免重復(fù)建設(shè)，是城市給水工程規(guī)劃的主要任務(wù)。

區(qū)域供水是指水源相對集中、供水范圍覆蓋多個區(qū)域、管網(wǎng)連成一片的供水系統(tǒng)。這種供水系統(tǒng)優(yōu)勢在于合理利用水資源，形成規(guī)模效益，提高了系統(tǒng)的專業(yè)性、合理性、可靠性與經(jīng)濟性。

1.2區(qū)域供水的必要性

目前城鎮(zhèn)供水供求矛盾日益突出，主要反映在水質(zhì)、水量和規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)3個方面。

隨著工業(yè)的發(fā)展和居民生活水平的提高，大量排放的污、廢水嚴重污染了地表水，同時，工業(yè)用水量和生活用水量也大幅增長，此外，由于近些年人們亂砍亂伐造成的水體流失，用水量的增加和可用水資源的逐年減少，迫使水廠必須從較遠的地方取水，大大增加了建設(shè)投資。

因此，為了利用凈水廠的規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，應(yīng)以集中建廠、實施區(qū)域供水為宜。

2區(qū)域供水研究的內(nèi)容及方法

2.1區(qū)域供水現(xiàn)狀

一般市區(qū)的供水由市屬自來水公司和部分建制鎮(zhèn)的自來水廠承擔(dān)，對此，需要調(diào)查各個地區(qū)的供水水廠供水能力、水廠取水水源、實際供水量、服務(wù)總?cè)丝凇⒆詠硭占奥实取?/p>

2.2區(qū)域總體規(guī)劃

現(xiàn)代區(qū)域供水規(guī)劃作為城市整體規(guī)劃的一部分，應(yīng)符合城市發(fā)展的要求。規(guī)范的供水規(guī)劃產(chǎn)生于最近的50年，最近的相關(guān)文獻表明區(qū)域供水規(guī)劃更加趨于區(qū)域性、綜合性。綜合的區(qū)域供水規(guī)劃不但要滿足一定區(qū)域的供水需求，還要考慮到土地利用、人口增長、環(huán)境影響等綜合因素。同時，供水規(guī)劃在一定程度上對一個城市或區(qū)域的未來發(fā)展也具有重大的影響[4-5]。

2.3管網(wǎng)水質(zhì)保障

在出廠水水質(zhì)達標的情況下，供水管網(wǎng)水質(zhì)二次污染控制是水質(zhì)安全保障的重要內(nèi)容。管網(wǎng)水質(zhì)變化的影響因素有水質(zhì)穩(wěn)定性、消毒方式、管網(wǎng)中水力條件、管網(wǎng)運行管理、管材等。

2.4分質(zhì)供水

根據(jù)對分質(zhì)供水對象的研究，潛在的分質(zhì)供水種類可分為城市污水再生利用、工業(yè)原水利用、雨水利用和海水利用等。

（1）污水再生利用方案。污水再生利用主要為河流景觀生態(tài)用水、綠化用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等。根據(jù)污水處理廠布局，可在各自污水處理廠內(nèi)相應(yīng)建設(shè)再生水廠，供給水廠附近用水。

（2）工業(yè)原水系統(tǒng)方案。工業(yè)原水供給必須具備這幾個條件：用戶有使用原水的需求，且在一定區(qū)域內(nèi)形成需求的規(guī)模效應(yīng)；水源能夠滿足水質(zhì)、水量及供水保障率的要求；用水成本較使用凈化水低。

（3）雨水利用方案。在多雨地區(qū)，可以考慮使用雨水作為中水水源，某些地方可以考慮雨水處理后作為生活飲用水源。

（4）海水利用方案。對于瀕海地區(qū)，海水的利用可考慮作為臨海工業(yè)園區(qū)企業(yè)工業(yè)冷卻補水，以及海島利用海水淡化和海水沖廁技術(shù)來補充海島淡水的不足。其中工業(yè)冷卻補水可結(jié)合工業(yè)門類，采用海水主流冷卻技術(shù)或者海水循環(huán)冷卻技術(shù)。

2.5區(qū)域供水優(yōu)化方案

區(qū)域供水的供水范圍和水量規(guī)模一般都較大，全面實施的工程量也很大，不僅需整合現(xiàn)有水廠，新建、擴建區(qū)域水廠，還需鋪設(shè)大量管道和建造增壓泵站，投資費用昂貴。因此，區(qū)域供水工程設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)城市總體規(guī)劃和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的用水需求，實事求是地對供水范圍、近遠期用水量標準、管線布置形式等認真分析、深入研究、統(tǒng)籌規(guī)劃，充分利用現(xiàn)有供水設(shè)施，近、遠期結(jié)合，而首先著眼于近期，既滿足于近期用水的需求，又要適應(yīng)今后遠期發(fā)展的可能。

2.6多城市的協(xié)同供水聯(lián)合調(diào)度

由于區(qū)域水資源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多，各部門的用水矛盾突出，研究成果以多目標和大系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)為主要研究手段，在可供水量和需水量確定的條件下，建立區(qū)域有限的水資源量在各分區(qū)和用水部門間的優(yōu)化配置模型，求解模型得到水量優(yōu)化配置方案。

對于建立區(qū)域供水模型，首先應(yīng)考慮區(qū)域范圍內(nèi)各用水類型的劃分。在Messele Z.Ejeta和Larry W.Mays所著論文《區(qū)域供水規(guī)劃及能力擴展模型》中，將用水類型包括市政用水、工業(yè)用水、水力發(fā)電用水、灌溉用水、畜牧場用水、休閑場所用水、水產(chǎn)業(yè)用水、環(huán)保用水還有補給水，然而，一般考慮的水資源有徑流、地下水、降水、跨地區(qū)調(diào)水、回流水、排水。模型中用到的各種方程如下：

連續(xù)性方程

一個地區(qū)被劃分為I個區(qū)域，劃分的依據(jù)是該區(qū)域是否有至少一個導(dǎo)流或者回流。在每個區(qū)域里，有J個考慮因素。這種方法能夠逐個區(qū)域地模擬整個地區(qū)。

為了改進連續(xù)性方程，就是通常所說的質(zhì)量守恒方程，我們隨機選取一個區(qū)域i ,考慮跟區(qū)域i有關(guān)的所有可能的水流和有導(dǎo)流或回流的點。方程表示如下：

其中：Qrkji――從區(qū)域k中的需求點j到區(qū)域i的回流量（k/=i）

Qskji――從區(qū)域k中的需求點j到區(qū)域i的回流水的滲流損失（k/=i）

Qdij――從區(qū)域到需求點j的轉(zhuǎn)向流，j表示需水點（i=1,2,....,I ; j=1,2,....J)

Qdsi――i區(qū)域下游末端的流量，也就是在區(qū)域i流入引水點的徑流，在這里叫做節(jié)點

Qusi――區(qū)域i上游末端的流量

n―一回流在排入主水道之前流經(jīng)的最大區(qū)域數(shù)量

加上地區(qū)內(nèi)上游下游末端的回流的邊界條件，方程適用于所有區(qū)域。對于每個需求點，可以有如下的連續(xù)性方程。

其中：Qsij――區(qū)域i內(nèi)到達節(jié)點j的沿途滲流損失

Qpij――區(qū)域i供給節(jié)點j的水量

Qlij――區(qū)域i內(nèi)節(jié)點j的耗水量

同時，在各個區(qū)域，有如下連續(xù)性方程：

其中：Qbi――向區(qū)域i的調(diào)水量

Qppti――流入?yún)^(qū)域i的降雨

Qsi――區(qū)域i內(nèi)的徑流滲流損失

水質(zhì)方程

區(qū)域供水中一個典型的水質(zhì)參數(shù)是總?cè)芙庑怨腆w（TDS）。我們以此參數(shù)作為例子改進水質(zhì)方程，通常，我們可能會考慮多個參數(shù)，但這些水質(zhì)方程的形式是類似的。

區(qū)域i中水的導(dǎo)流點的約束表達如下：

其中：Crkji――在Qrkji中的水質(zhì)參數(shù)

Cdsi――在Qdsi中的水質(zhì)參數(shù)

Cwi――在Qdij中的加權(quán)水質(zhì)參數(shù)

假設(shè)完全混合條件下，流出節(jié)點的水質(zhì)不變（Yang etal，1999)。那么，下列等式在區(qū)域i的導(dǎo)流點也成立。

定義Cwij為區(qū)域i內(nèi)任意需水點j的加權(quán)TDS濃度，需水點j的約束條件為：

我們可以得到每個區(qū)域的類似的入流方程

假設(shè)在區(qū)域中TDS的濃度變化為線性的，平均的TDS濃度用來計算滲流損失。

徑流調(diào)節(jié)

每個區(qū)域都可能有導(dǎo)流和泵站供水，每個區(qū)域也有可能存在到另一區(qū)域的回流水。但是，這不是實際情況，因為，一個區(qū)域的需求點不可能與另一區(qū)域的相等。引入取0或者1的參數(shù)，來管理每段管線的流量。當(dāng)管線中沒有流量是，參數(shù)取0；否則取1。唯一的例外，入流Qusi和Qdsi不需要這個參數(shù)，因為這是參數(shù)值總是1。使用這個參數(shù)在做敏感性分析時有好處，可以通過開啟或者關(guān)閉所有不確定的設(shè)備來優(yōu)化模型。

令Kdij為Qdij的參數(shù)，Kpij為Qpij，以此類推。那么，以上的連續(xù)性方程和水質(zhì)方程可修改為：

額外的約束條件

除了質(zhì)量平衡約束，還有考慮自然的和資源的約束。費用支出限制了泵站抽水的量。環(huán)境法規(guī)要求任何地點的TDS的水平應(yīng)低于某一值。這些約束條件可以表示為：

其中：A――常數(shù)

B――常數(shù)或者泵抽水的量

C――常數(shù)或者供水中的質(zhì)量參數(shù)

C（KpijQpij）――區(qū)域i中需求點j的泵的費用

目標函數(shù)

目標函數(shù)可以表示為水源在各個需水點的分配所獲得的利潤、成本以及由每個用戶水質(zhì)差所造成的損失的線性組合。我們定義P（Qdij，Qpij）為供水的利潤函數(shù)（包括地表水和地下水），C（Qdij，Qpij）為成本函數(shù)，D（Cdij，Cpij）=D（Cwij）為損失，目標函數(shù)表示為凈利潤Z的最大值[14]：

隨著社會的進步以及城市化的發(fā)展，按行政區(qū)域劃分的供水模式終將不能滿足人們的需求，在城市集中的區(qū)域發(fā)展多城市的協(xié)同供水可以極大地節(jié)約供水成本和基建費用。

為了實現(xiàn)多城市的協(xié)同供水，首先應(yīng)將一個城市的供水管網(wǎng)與周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小規(guī)模的供水管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)小的水廠改為增壓泵站。進而將城市邊緣的供水管網(wǎng)與其他城市的供水管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。多城市協(xié)同供水涉及到多個水廠的聯(lián)合調(diào)度，應(yīng)設(shè)計好優(yōu)化調(diào)度的方案，保證各水廠出水水質(zhì)的統(tǒng)一。

2.6.1不同水庫群聯(lián)結(jié)方式及其特點

在水庫群之間、水庫與用水戶之間，由于其水源補給與調(diào)劑關(guān)系、用水戶與水源之間對應(yīng)關(guān)系的不同，可以將水庫群聯(lián)結(jié)方式分為：串聯(lián)方式、并聯(lián)方式和混聯(lián)方式[15]。

串聯(lián)方式：天然入流同步性較好，上游水庫的調(diào)節(jié)作用改變下游水庫的入流過程。在供水方面，只有上游水庫才能補充下游水庫用水戶需水要求。

并聯(lián)方式：天然同步入流同步性較差，水文補償調(diào)節(jié)作用明顯。在供水方面，當(dāng)有共同供水目標時才能發(fā)揮互相補充的作用。

混聯(lián)方式：發(fā)揮入流組合的多樣性，水資源調(diào)蓄能力更明顯。在供水方面，有共同供水目標時，供水效益明顯。

2.6.2水庫群優(yōu)化調(diào)度的結(jié)構(gòu)模型

利用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)技術(shù)和線性規(guī)劃相結(jié)合的方法建立水庫群優(yōu)化調(diào)度模型，提出了2層2級結(jié)構(gòu)的遞階模型[16]。

圖中Mi為第i個子系統(tǒng)t時段的協(xié)調(diào)變量；f(Mi)為第i個子系統(tǒng)t時段的協(xié)調(diào)變量反饋給總體協(xié)調(diào)層的目標函數(shù)。

第1級，根據(jù)水庫與用戶聯(lián)結(jié)關(guān)系劃分的供需子系統(tǒng)。每個供需子系統(tǒng)包括水庫（群）系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)及用水戶系統(tǒng)。本級采用模擬模型將總系統(tǒng)下達的供水量進行模擬計算，并返回相應(yīng)的目標函數(shù)值（棄水量）。

第2級，整個水庫群系統(tǒng)。把這一級作為整個系統(tǒng)的平衡協(xié)調(diào)和決策級。按大系統(tǒng)遞階分析的關(guān)聯(lián)預(yù)估原理，協(xié)調(diào)級預(yù)估各子系統(tǒng)的供水量，并將其分配給各子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)按第1級模型進行模擬計算，并將求得的解（棄水量）反饋到第2級，按整個系統(tǒng)的優(yōu)化目標修正各子系統(tǒng)的需水量，直到達到目標最優(yōu)化（棄水量最?。橹?。

2.6.3水庫群優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型

（1）子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

考慮到系統(tǒng)優(yōu)化的主要目標是提高供水能力，因此將棄水量最小作為子系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的目標[17]。由于各子系統(tǒng)的功能（供水為主要目標）較相似，因此采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，對于第i個子系統(tǒng)建立目標函數(shù)。

式中：mi為總系統(tǒng)下達給子系統(tǒng)i的需水量；qs(j,t)為j水庫t時段棄水量；n為i子系統(tǒng)中水庫個數(shù)。

約束條件包括水量平衡約束、水庫蓄水量約束、工程供水能力約束、非負約束等。

當(dāng)子系統(tǒng)內(nèi)某時段出現(xiàn)多個水庫能同時滿足某一用水戶需水時，從滿足水資源需求量的角度來說，無論哪個水庫供水至需水戶，只要總量滿足即可。但是，對于各水庫的運行結(jié)果，由于不同水庫當(dāng)前蓄水狀況及下時段的來水情況不同，則存在優(yōu)先使用哪個水庫的水資源問題。為確定供水優(yōu)先順序，可引進控制變量。

式中:vkong(j,t)為j水庫t時刻空庫容；q(j,t+1)為j水庫第t+1時段的來水量。

α越小表明面臨時段的產(chǎn)生棄水的可能性越大,應(yīng)優(yōu)先取用該水庫的水資源。

（2）總系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

將整個水庫群作為系統(tǒng)的第2 層即大系統(tǒng)協(xié)調(diào)級，這一級主要解決全系統(tǒng)總的需水量在各子系統(tǒng)間的最優(yōu)分配問題。

大系統(tǒng)總的優(yōu)化目標與子系統(tǒng)優(yōu)化目標一致，為全系統(tǒng)棄水量最小，函數(shù)表達式為：

式中:mi為子系統(tǒng)i需水量；n為子系統(tǒng)個數(shù)。

約束條件有：

1)總需水量約束：各子系統(tǒng)需水量之和等于總系統(tǒng)需水量。

式中: xs為總系統(tǒng)需水量。

2)需水量約束：各子系統(tǒng)需水量不大于子系統(tǒng)供水能力。

3)非負約束。

3優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)中的新技術(shù)

給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計計算、水力與水質(zhì)模擬、管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度、信息化和智能化運行管理及信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了當(dāng)前給水管網(wǎng)新理論與新技術(shù)研究和發(fā)展領(lǐng)域，以信息技術(shù)和智能化、自動化控制為目標，運用PLC、SCADA和GIS技術(shù)，構(gòu)成了完整的節(jié)約能量、節(jié)省人工、減少漏損、保護水質(zhì)等現(xiàn)代科技管理系統(tǒng)，形成了給水管網(wǎng)運行管理和優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)方向。應(yīng)用計算機技術(shù)提高給水系統(tǒng)管理和運行的水平越來越受到國內(nèi)給水企業(yè)的普遍重視。[21]

3.1目前給水調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)

3.1.1 SCADA系統(tǒng)

SCADA系統(tǒng)對于供水行業(yè)來說已遍及各個領(lǐng)域。從泵房、加藥間到管網(wǎng)的監(jiān)測點，甚至可以用于多個水廠的聯(lián)合調(diào)度，在供水系統(tǒng)中具有重要的作用。SCADA 系統(tǒng)的功能和特點包括：

（1）集中管理，分散控制。包括就地手工控制，即通過控制箱的控制按鈕進行控制；分站PLC控制，用各地的PLC分站對各站的情況進行控制，在中央控制室有故障時可以進行控制；中央控制室集中控制，對泵站、水廠以及供水管網(wǎng)進行綜合控制。

（2）通訊能力強，系統(tǒng)的可擴張性和開放性強，具有豐富的畫面顯示功能，具有報警和保護安全處理功能，可以自動進行報表處理及遠程控制；具有強大的系統(tǒng)組態(tài)功能，可以進行數(shù)據(jù)庫的管理，繪出各個監(jiān)測點的運行曲線，驅(qū)動大型模擬屏的顯示。

（3）SCADA系統(tǒng)適用于大型系統(tǒng)的管理與調(diào)度，在較小的區(qū)域應(yīng)用使得問題復(fù)雜化，且實際應(yīng)用并不現(xiàn)實。所以它與別的調(diào)控方法一起使用會得到更好的效果。

SCADA的出現(xiàn)使得網(wǎng)絡(luò)在供水企業(yè)內(nèi)部以及供水企業(yè)之間、供水企業(yè)與其他行業(yè)之間的網(wǎng)絡(luò)通信成為現(xiàn)實，在供水行業(yè)的運轉(zhuǎn)效率上是個大的突破。

3.1.2 EPANET

EPANET是對城市給水管網(wǎng)進行仿真模擬的軟件，用于計算和模擬有壓管網(wǎng)中水壓和水質(zhì)變化。該模型可以模擬管道內(nèi)的流態(tài)、節(jié)點的壓力、水箱的水位，以及管網(wǎng)在不同時間段的余氯濃度。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)已經(jīng)監(jiān)測的管段對整個管網(wǎng)進行動態(tài)模擬，對水質(zhì)及水壓做出正確的估計，對水廠的加藥量做出合理的判斷。

3.1.3 GIS

GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）是20世紀60年代中期開始發(fā)展起來的新技術(shù)，是集計算機科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)和管理科學(xué)及相關(guān)學(xué)科等為一體的新興邊緣學(xué)科，它不但成功地應(yīng)用于測繪、制圖、資源和環(huán)境等領(lǐng)域，而且已成為城市規(guī)劃、公共設(shè)施管理、工程建設(shè)等的重要工具。

3.1.4 遺傳算法

遺傳算法是基于生物進化機制的全局性概率搜索算法，它抽象于生物體的進化過程，通過全面模擬自然選擇和遺傳機制，形成具有“ 生成和檢驗”特征的搜索算法，最初由美國Hollad John H 教授提出。

遺傳算法是一種擴展性能極強的算法，可以利用所需解決問題的有關(guān)信息，通過對各種選擇模式、遺傳算子的修正和改進，對特定問題進行求解。將遺傳算法應(yīng)用于城市給水環(huán)狀管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，具體步驟為：

（1）利用水力條件來對若干組管徑值組合的合理性進行判斷，得出問題域。

（2）定義管徑優(yōu)化問題的目標函數(shù)，確定求解變量的定義域，選擇適當(dāng)?shù)木幋a格式，表示優(yōu)化問題的解。

對于環(huán)狀給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計，以管網(wǎng)的經(jīng)濟性為求解的目標函數(shù)，即：

minZ(D) =ΣC(Di)Li

式中，Z(D)――管網(wǎng)費用函數(shù)；

C(D)――與管段管徑D有關(guān)的費用系數(shù)；

L――管網(wǎng)管段長度；

i――管段編號。

按照遺傳算法的基本實現(xiàn)技術(shù)的要求，在應(yīng)用中可將管網(wǎng)優(yōu)化的求解變量管段管徑值表示成一串?dāng)?shù)據(jù)或數(shù)組的形式，即編碼。依據(jù)標準管徑數(shù)量的多少，通?？梢詫⒐芏螛藴使軓街涤靡粋€3位或4位的二進制字符串代替（亦可采用其他編碼方式），然后根據(jù)管網(wǎng)管段數(shù)，組成若干位的二進制字符串來表示求解變量，形成優(yōu)化問題的一個染色體。

3.2 有待發(fā)展的技術(shù)

3.2.1 ANSYS 技術(shù)在給水管網(wǎng)中的應(yīng)用

有限元分析系統(tǒng)ANSYS（Analysis System）可以對各種物理場量進行分析，是目前世界范圍內(nèi)唯一能夠融結(jié)構(gòu)、熱、電磁、流體、聲學(xué)等于一體進行有限元分析的分析軟件。

對于供水行業(yè)來說，漏損是個最重要的問題，漏損的原因比較多，但是主要的原因是管道的受壓導(dǎo)致漏損。所以，要研究管道受壓漏損的情況，需要對管流進行層流分析、湍流分析以及外部受壓分析，而ANSYS是一種可以全面模擬的軟件，它可以進行內(nèi)流和外流分析，管道結(jié)構(gòu)的動力分析，在管網(wǎng)設(shè)計與維護中都將會起到重要的作用。

3.2.2 Kalman 濾波理論在給水管網(wǎng)中的應(yīng)用

現(xiàn)在，Kalman 濾波理論已經(jīng)應(yīng)用于長輸管道的漏點定位，在這個基礎(chǔ)上經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型加工，可以用于給水管網(wǎng)中漏點的監(jiān)測。

具體過程是：將管道流動的過渡流模型轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間模型的描述，以管線沿程流量、壓強水頭為狀態(tài)變量，管道進口壓力和出口流量視做非線性動態(tài)系統(tǒng)的控制輸入，進口流量和出口壓力觀測序列構(gòu)成系統(tǒng)的測量向量。線性化非線性模型，用擴展的Kalman 濾波器結(jié)合雙曲偏微分方程特征線數(shù)值解法估計泄漏尺寸與位置，并模擬出管道流體的壓力流量過程及其沿管道的分布。在長距離輸氣與輸油管道中，這個模型已經(jīng)實際應(yīng)用驗證是很好的，表明此法模擬的管道流動狀態(tài)很快收斂到穩(wěn)定狀態(tài)，并且泄漏尺寸估計與真實值相當(dāng)吻合。因此引入擴展的Kalman濾波能夠提高過渡流模擬管道非定常流動的準確性和跟蹤能力。

3.3先進技術(shù)的有機結(jié)合

目前，自動化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為各大生產(chǎn)部門的共同特點，對于供水行業(yè)來說，不同的技術(shù)在應(yīng)用中起到不同的作用。幾種新技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用可以極大地提升通過圖形和系統(tǒng)調(diào)度的功能。例如：

（1）ANSYS與AUTOCAD兩種軟件的結(jié)合，使得在設(shè)計中可以更好地考慮到管道的受力作用，提高給水管網(wǎng)的可靠性和預(yù)見性。

（2）SCADA系統(tǒng)與Kalman理論以及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以在總體上把握漏損的情況，在最小的停水區(qū)域內(nèi)對給水管道進行檢修和補漏。

（3）GIS與GPS相結(jié)合，可以在調(diào)度室內(nèi)外對管道、閥門進行定位、檢修，最大限度地減少損失。

4結(jié)束語

區(qū)域供水是城市化進程中的重要部分，是市政供水行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。通過整合區(qū)域內(nèi)的資源、經(jīng)濟，形成多城市協(xié)同供水聯(lián)合調(diào)度的局面，使一個區(qū)域的供水得到根本性的保障，最終形成區(qū)域一體化的發(fā)展模式。

4參考文獻

[1]李國青. 論區(qū)域供水與小城鎮(zhèn)供水事業(yè)發(fā)展趨勢. 安徽建筑, 2004 (5).

[2]King County Department of Natural Resources and Parks, Regional Water Supply Planning.

[3]Toby C. Teuter. A template to Enhance regional water supply planning.

[4]Southeastern Wisconsin Regional Planning Commission, Planning Report on Regional Water Supply Plan for Southeastern Wisconsin.

[5]Regional Water Supply Project Office, Clarence Valley & Coffs Harbour regional water supply planning.

[6]賀北方. 區(qū)域可供水資源優(yōu)化分配的大系統(tǒng)優(yōu)化模型[J]. 武漢水利電力學(xué)院學(xué)報，1988（5）：109-118.

[7]賀北方. 區(qū)域可供水資源優(yōu)化分配與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整[J] . 鄭州工學(xué)院學(xué)報，1989 （1） ：11-15.

[8]吳澤寧，蔣水心，賀北方，等. 經(jīng)濟區(qū)水資源優(yōu)化分配的大系統(tǒng)多目標分解協(xié)調(diào)模型[J ] . 水能技術(shù)經(jīng)濟，1989 （1） ：1-6.

[9]盧華友，郭元裕. 沈佩君，等. 義烏市水資源系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)決策模型研究[J ] . 水利學(xué)報. 1997 （6） ：40-47.

[10]黃強，王增發(fā)，暢建霞，等. 城市供水水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究[J ] . 水利學(xué)報. 1999 （5） ：57-62.

[11]聶相田，丘林，朱普生，等. 水資源可持續(xù)利用管理不確定性分析方法及應(yīng)用[M] . 鄭州：黃河水利出版社，1999.

[12]辛玉探，張志君. 長春市城市水資源優(yōu)化管理模型研究[J ] . 東北水利水電. 2000 （1） ：15-17.

[13]吳險峰，王麗萍. 棗莊城市復(fù)雜多水源供水優(yōu)化配置模型[J ] . 武漢水利電力大學(xué)學(xué)報，2000 ，（1） ：30-32.

[14]Messele Z .Ejeta ，Larry W.Mays.Regional water supply planning and capacity expansion models

[15]葉秉如. 水利計算及水資源規(guī)劃[M]. 河海大學(xué)，1995 ： 148

水廠調(diào)度方案范文第5篇

撈刀河綜合治理方案，該段河道位于星沙新城區(qū)的規(guī)劃范圍內(nèi)，河道堤防洪水設(shè)計標準為100年一遇，因此，擬建攔河構(gòu)筑物行洪標準為100年一遇，相應(yīng)設(shè)計流量4　326．7m3／s。

2蓄水

從對農(nóng)田排水、河道供水、河道水質(zhì)等多方面綜合分析不同水位的影響，本次設(shè)計選取兩種蓄水位，即32m及33m分別進行分析論證。農(nóng)田排水：設(shè)計蓄水位抬升至32m及33m時，上游三合垸將增加受澇面積1．18km2，增加排漬面積共6．41km2，通過新建排水箱涵和排澇泵站，可使建成區(qū)治澇標準達到2年一遇，使非建成區(qū)農(nóng)村達到10年一遇1d暴雨1d排至地面無積水的排水標準。河道供水：經(jīng)計算，水渡河～赤石河壩段的水位容積曲線如下表1所示，水渡河壩現(xiàn)狀正常蓄水位30．5m，相應(yīng)庫容為338．3萬m3。如水位抬高到32m，增加庫容220．4萬m3；水位抬高到33m，增加庫容442．2萬m3。另外，星沙水廠的取水口位于撈刀河支流雅河，水位抬高到32m雅河增加調(diào)蓄庫容48萬m3，水位抬高到33m雅河庫容增加80萬m3。通過抬高水渡河壩，可以達到提高星沙水廠供水保證率的目的?！『拥浪|(zhì)：由表2，蓄水水位分別為32m和33m時，雅河對應(yīng)的交換頻率分別為0．31和0．27d／次，即交換一次分別需要7h和6h。抬高水位后，通過控制雅河的進出水閘門，干流上游來水通過自流進入雅河，較大地提高了星沙自來水廠前池（雅河）的交換頻率。　通過上述分析比較，確定水渡河河壩蓄水位為33m。

3閘址

比選本工程選址，主要從施工、對環(huán)境影響、經(jīng)濟性這幾個方面來考慮，共選擇了4個閘址進行方案比較。方案一：水渡河橡膠壩原址重建。利用雅河導(dǎo)流，不需要征地；建閘后蓄水位抬高，不利于星沙水廠雅河水體交換；三合垸雨水引排箱涵最長達2　500m，單項工程費用最大；工程造價約11　442萬元。方案二：在雅河進出口之間異地新建。河道開闊，主槽右岸為灘地，本水閘施工期導(dǎo)流渠布置在堤防內(nèi)灘地上，不需要征地；新建水閘蓄水位抬高后，有利于星沙水廠雅河段水體交換；工程造價約9　800萬元。方案三：雅河入口與松雅湖取水口之間異地新建。施工導(dǎo)流明渠布置在右岸大堤外空地上，需開挖導(dǎo)流渠，填筑導(dǎo)流堤。需臨時征地6．8萬m2；不利于星沙雅河水體交換，向星沙水廠輸水，另建1　000m輸水箱涵，費用較大。工程造價約11　338萬元。方案四：改造赤石河壩。該壩址不利于星沙雅河水體交換，向星沙水廠、松雅湖輸水，需建10km輸水箱涵，自流困難，工程復(fù)雜，投資巨大；赤石河壩控制流域面積小，難以同時滿足星沙水廠和松雅湖需水量。綜合考慮上述因素，方案二在施工導(dǎo)流、經(jīng)濟性方面占優(yōu)勢，并且能夠促進雅河水體交換，提高星沙自來水廠的水質(zhì)，故選擇方案二為推薦方案，既新壩址選在雅河進出口之間。

4閘型

比選本工程水閘底板高程24．5m，閘門擋水高程33m，閘門高8．5m，100年一遇洪水位39．33m，從防洪、景觀、運行維護的角度，幾種閘型進行了分析比較，綜合確定閘型。由表3比選結(jié)果，選擇升臥式平面鋼閘門＋固定卷揚機作為本工程的閘型。

5布置方案

比選本工程提出兩種方案：方案一：水閘＋溢流堰。閘室橫向軸線與河道水流方向正交，結(jié)合地形，在河道主槽新建閘室，保留右岸灘地且新建溢流堰。方案二：船閘＋水閘＋溢流堰。在方案一的基礎(chǔ)上，右岸增設(shè)一孔船閘，其余布置同方案一?，F(xiàn)狀撈刀河由于水渡河橡膠壩，不具備航運能力。新水渡河閘竣工后，拆除橡膠壩，若在新的水渡河閘上加設(shè)船閘，可使撈刀河河口至赤石河壩20km的航道全線貫通。但新水渡河閘上游為星沙自來水廠取水的水源保護區(qū)，船只通航后可能會對水體造成污染。因此，將方案一作為推薦方案。

6結(jié)構(gòu)形式比選

6．1水閘孔數(shù)的確定

閘址處河道主槽寬128m，河道主槽右岸有160m寬灘地，結(jié)合現(xiàn)狀地形，閘室總凈寬為96m，與河道主槽寬度的比值為0．75。為優(yōu)化工程調(diào)度方案，較少攔河閘啟閉的頻率，利用小洪水沖砂，水閘布置采取大小閘結(jié)合的方式，即較大寬度的泄洪閘與較小寬度的沖砂閘結(jié)合布置。根據(jù)水閘地勘成果，閘底板坐落在巖基上，故閘室的單塊長度不超過20m，初步擬定泄洪閘單孔凈寬為16m，沖砂閘單孔凈寬為8m，對稱布置。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265－2001），當(dāng)閘孔數(shù)少于8孔，宜采用單數(shù)孔，當(dāng)閘孔數(shù)超過8孔時，也可采用雙數(shù)孔。泄洪閘設(shè)計初擬5孔、7孔、9孔、10孔4種孔數(shù)方案進行比選。通過表4的比選結(jié)果，方案一投資最省，因此水閘閘孔采用泄洪閘5孔，每孔凈寬16m；沖沙閘2孔，每孔凈寬8m，布置采用1孔泄洪閘＋1孔沖沙閘＋3孔泄洪閘＋1孔沖沙閘＋1孔泄洪閘的形式。

6．2分縫形式的確定

水閘閘型采用開敞式，平底板布置。閘室總凈寬96m，共設(shè)閘門7孔，其中沖沙閘2孔，單孔凈寬8m，泄洪閘5孔，單孔凈寬16m。考慮水閘底板坐落在巖基上，故閘室的分縫長度不宜超過20m，為合理選擇水閘分縫位置，提出兩種方案進行比選。方案一：永久縫設(shè)在閘墩上，閘墩與底板固結(jié)在一起形成Π型結(jié)構(gòu)，水閘的中墩均為縫墩，每一孔閘作為獨立整體，邊墩厚2．0m，各縫墩厚度均為1．70m，計入逢寬20mm，攔河閘總長度120．52m。方案二：永久縫設(shè)在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成T或L型結(jié)構(gòu)，邊墩厚1．8m，中墩厚為2．2m，攔河閘總長度112．8m。通過表5的比選結(jié)果，方案二較方案一節(jié)省投資453．3萬元。擬建閘基坐落在強風(fēng)化礫巖上，下部為弱風(fēng)化礫巖，地基承載力較好，各閘塊基底彈性模量相近、地基沉降量相同。因此選擇方案二布置水閘順水流向永久縫，永久縫設(shè)在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成“T”或“L”型結(jié)構(gòu)。

7水閘總體布置

水閘工程順水流方形總長144．58m，自上而下為上游連接段20m民，上游鋪蓋段15m，閘室段21m，下游消力池段38．5m，下游鋪蓋段10m，下游海漫段40m。閘室由5孔泄洪閘和2孔沖砂閘組成，總凈寬96m。結(jié)合現(xiàn)狀地形，閘底板高程26m。閘室右岸溢流堰寬160m。閘門采用下游升臥式鋼閘門，下游側(cè)閘墩頂高程主要由閘門開啟過洪時閘門不脫槽來確定，閘址處撈刀河100年一遇水位為39．33m，為防止漂浮物撞擊，閘門開啟后閘門底緣或橋板底緣與洪水位凈空高取1．5m，取擬閘門開啟后底緣高程為41m，閘墩頂面高程為42．5m。為了減小工程量，上游側(cè)閘墩頂高程用正常蓄水位33m加波浪計算高度0．42m與相應(yīng)安全超高0．5m確定，計算為33．92m，取上游側(cè)閘墩頂高程為34．0m。

8結(jié)語