给水管网水质模型管壁余氯衰减系数校正_张土乔

第42卷第11期2008年11月

浙 江 大 学 学 报(工学版)

Journal o f Zhejiang U niv ersity (Engineer ing Science)

Vol.42No.11Nov.2008

收稿日期:2007-11-29.

浙江大学学报(工学版)网址:w w w.journals.z /eng

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50078048);教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCE T -04-0525).作者简介:张土乔(1963-),男,浙江余姚人,教授,博导,从事市政工程教学科研工作.E -mail:ztq@

DOI:10.3785/j.issn.1008-973X.2008.11.025

给水管网水质模型管壁余氯衰减系数校正

张土乔,王鸿翔,郭 帅

(浙江大学市政工程研究所,浙江杭州310027)

摘 要:针对给水管网水质模型中各管道管壁余氯衰减系数难以确定的问题,采用余氯衰减一阶反应模型以及拉格朗日时间驱动动态水质模型,以管网节点余氯浓度作为校正数据,建立了在多工况下管壁余氯衰减系数校正数学模型.提出了基于极大极小蚁群算法的管壁余氯衰减系数校正方法,将可视度与经验余氯衰减系数值相对应,选择最优蚂蚁进行信息素更新.为避免陷入局部最有解,将信息素值限定在一定范围内.在优化求解过程中采用国际通用水力水质模拟软件EPA N ET 2获得所需的校正数据.算例结果表明,在管网水力模型准确和节点流量已知的前提下,采用极大极小蚁群算法对管壁余氯衰减系数进行校正,能够使模型节点余氯浓度的计算值与测量值更好地吻合.

关键词:给水管网;管壁余氯衰减系数;校正;水质模型;极大极小蚁群算法

中图分类号:T U 991.33 文献标识码:A 文章编号:1008-973X(2008)11-1977-06

Chlorine wall decay coefficients calibration of water

distribution quality model

ZHANG T u -qiao,WANG H ong -xiang ,GU O Shuai

(M unicip al E ngineer ing Resear ch I nstitute ,Zhej iang Univer sity ,H angz hou 310027,China)

Abstract:Chlorine w all decay co efficients vary betw een pipes and can be determ ined indirectly fro m field measured concentration data.A general calibratio n model under m ult-i m ode to identify these parameters

w as for mulated based on the simple first -order reaction of chlorine and the Lagr angian time -based appr oach of dynam ic w ater quality mo del.T he mult-i m ode model was analyzed to collect more node residual chlor ine data for calibration.Max -m in ant co lony sy stem algor ithm w as proposed to solve the calibration mo del that w as coupled w ith hydraulic and w ater quality sim ulation models using EPANET 2T oolkits.Only elitist ant w as allow ed to prov ide feedback mechanism by updating the trails and the trails w ere limited to an inter val betw een some m ax imum and m inimum possible values.Empirical co efficients w ere utilized co rresponding w ith lo cal heuristic function to impr ove the convergence of optimizatio n.Case study show ed that the chlo -r ine w all decay coefficients calibrated by the m ax -min ant co lony system alg orithm g ave perfect match be -tw een the actual and com puted node residual chlo rine v alues.

Key words:w ater distributio n system;chlo rine w all decay coefficient;calibration;w ater quality model;max -min ant co lony system algor ithm

给水管网水质方面的研究近年来在方法和复杂性方面都取得了很大的进展[1-4]

,但是对水质模型准确性的研究,还没有引起足够的重视.这是因为水质

模型的准确运行不仅以校正后的水力模型为前提,还需要比较准确的水质模型输入参数,各管段管壁

余氯衰减系数就是重要参数之一[5-6].