路琦

　　【摘要】 本文以管網(wǎng)水力特性基本方程為基礎(chǔ)，以節(jié)點(diǎn)流量為重點(diǎn)基本數(shù)據(jù)，闡述了包括節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)、管網(wǎng)水力分析、工作狀況核算和優(yōu)化調(diào)度計(jì)算為主要內(nèi)容的城市供水工程配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法。
　　【關(guān)鍵詞】 管網(wǎng) 系統(tǒng) 節(jié)點(diǎn)流量 水力平衡 核算 優(yōu)化

　　絕大部分大中型城市的配水系統(tǒng)屬多水源系統(tǒng)，若干個(gè)水廠通過(guò)城市配水管網(wǎng)向城市供水。城市供水系統(tǒng)的電耗是相當(dāng)可觀的，其年耗電量為全國(guó)總用電量的1％以上。生產(chǎn)的發(fā)展、人民生活水平的提高對(duì)供水質(zhì)量（包括水質(zhì)、水壓）提出了更高的要求。在這種形勢(shì)下，進(jìn)行城市供水工程配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度已成為國(guó)內(nèi)外供水行業(yè)日益關(guān)注的問(wèn)題，其目的在于：通過(guò)管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)流量的逐時(shí)預(yù)測(cè)、管網(wǎng)水力平衡計(jì)算、管網(wǎng)實(shí)際工作狀況的逐時(shí)核算、各節(jié)點(diǎn)用水量的數(shù)據(jù)修正等手段，摸清當(dāng)前的城市用水狀況，進(jìn)而通過(guò)優(yōu)化計(jì)算等手段，確定本時(shí)段各水廠供水量和供水壓力的最佳組合，使得所采用的供水方案，在保證用戶用水要求的前提下，能最大限度地減少電耗、降低成本。

1 對(duì)城市配水管網(wǎng)系統(tǒng)的分析

　　城市配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的研究對(duì)象是整個(gè)配水系統(tǒng)，無(wú)論采用什么具體方法進(jìn)行配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度，都必須是建立在給水工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)和對(duì)配水系統(tǒng)特性深入研究的基礎(chǔ)上。因而，對(duì)城市配水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析是非常必要的。
1.1 城市配水管網(wǎng)的水力特性和基本方程
　　城市配水管網(wǎng)是一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。根據(jù)圖論的基本原理，配水管網(wǎng)的幾何圖形可以抽象地認(rèn)為是由節(jié)點(diǎn)和管段構(gòu)成的有向圖。若干管段順序連接構(gòu)成管線，起點(diǎn)和終點(diǎn)相互重疊的管線構(gòu)成環(huán)，當(dāng)一個(gè)環(huán)中不包含其它環(huán)時(shí)稱(chēng)為基環(huán)。節(jié)點(diǎn)數(shù)N、管段數(shù)M和基環(huán)數(shù)L之間的關(guān)系為：M＝N＋L－1。
　　管網(wǎng)的水力特性可概括地用以下兩個(gè)方程組表示：
　　N個(gè)節(jié)點(diǎn)流量平衡方程：Σ±q_ij＋Q_i＝0 （1）
　　L個(gè)基環(huán)平衡方程；Σh_ij＝0，即ΣS_ijQ↑2_ij＝0 （2）
　　式中：H_i、H_j——管段兩端節(jié)點(diǎn)i、j的水壓高程
　　　　　h_ij——管段水頭損失
　　　　　S_ij——管段的摩阻系數(shù)
　　　　　Q_i——節(jié)點(diǎn)流量
　　　　　q_ij——管段流量
　　將方程組（2）代入方程組（1），得到一組只含變量H₁，H₂……，H_n的方程：
　　Σ±［（H_i－H_j）／S_ij］^0.5＋Q_i＝0令F_i＝Σ±［（H_i—H_j）／S_ij］^0.5＋Q_i＝0則管網(wǎng)水力特性基本方程組可表示為：
　　　　　F₁（H₁，H₂……，H_n）＝0
　　　　　F₂（H₁，H₂……，H_n）＝0
　　　　　… … … … …
　　　　　F_n（H₁，H₂……，H_n）＝0
　　這個(gè)方程組是進(jìn)行所有與配水管網(wǎng)有關(guān)的優(yōu)化計(jì)算所必須遵從的最基本的方程組，在以后的論述中將會(huì)被多次用到。
1.2 基本數(shù)據(jù)
　　對(duì)一個(gè)城市的現(xiàn)狀配水系統(tǒng)而言，進(jìn)行任何與配水管網(wǎng)有關(guān)的計(jì)算時(shí)，所需的基本數(shù)據(jù)包括：各管段的管長(zhǎng)、管徑、粗糙系數(shù)和各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量。
　　上述基本數(shù)據(jù)中，管長(zhǎng)、管徑是比較容易準(zhǔn)確確定的；粗糙系數(shù)因管材的不同而異，且隨使用年限的增加會(huì)有所變化，但如選擇若干有代表性的管段通過(guò)測(cè)壓測(cè)流對(duì)粗糙系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，粗糙系數(shù)也是可以給定得比較準(zhǔn)確的。可以認(rèn)為：管長(zhǎng)、管徑、粗糙系統(tǒng)是可以比較準(zhǔn)確地確定的，且這些數(shù)據(jù)在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是基本不變的，即使隨著時(shí)間的推移會(huì)有所變化（如管壁積垢引起管徑縮小、粗糙系數(shù)增大），其變化過(guò)程也是緩慢的。
　　節(jié)點(diǎn)流量則不同，它們變化的隨機(jī)性強(qiáng)，而且是逐時(shí)逐刻不斷變化，且變幅可能較大。
　　通過(guò)上述分析，假設(shè)各管段的管長(zhǎng)、管徑、粗糙系數(shù)是準(zhǔn)確的，管網(wǎng)方程所采用的計(jì)算公式也是準(zhǔn)確的、管網(wǎng)的計(jì)算圖形準(zhǔn)確地反映了管網(wǎng)的實(shí)際情況，則我們可以認(rèn)為：為進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度而進(jìn)行配水管網(wǎng)水力平衡計(jì)算時(shí)，產(chǎn)生計(jì)算不準(zhǔn)確的原因是由節(jié)點(diǎn)流量的不準(zhǔn)確造成的。

2 城市配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的基本構(gòu)想

　　根據(jù)對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)和基本數(shù)據(jù)的分析，確定城市配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的基本過(guò)程如下：
　　（1） 進(jìn)行管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量和總用水量的逐時(shí)預(yù)測(cè)。
　　（2） 將預(yù)測(cè)時(shí)段的總用水量與實(shí)際發(fā)生的總供水量進(jìn)行比較，將不平衡水量按一定的方法分配到各節(jié)點(diǎn)流量的預(yù)測(cè)值中。進(jìn)行管網(wǎng)水力平衡計(jì)算（通過(guò)計(jì)算機(jī)程序），從而得到一組節(jié)點(diǎn)壓力的計(jì)算值。
　　（3） 將計(jì)算得到的節(jié)點(diǎn)壓力與測(cè)壓點(diǎn)處的實(shí)測(cè)節(jié)點(diǎn)壓力進(jìn)行比較，得到一組測(cè)壓點(diǎn)處計(jì)算壓力與實(shí)測(cè)壓力的壓差（由節(jié)點(diǎn)流量的不準(zhǔn)確造成）。進(jìn)行配水管網(wǎng)實(shí)際工作狀況核算（通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，調(diào)整各節(jié)點(diǎn)流量值），使壓差消失或下降到允許限度以?xún)?nèi)，以確定本時(shí)段配水管網(wǎng)的實(shí)際工作狀況（各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際用水量）。
　　（4） 根據(jù)調(diào)整后的本時(shí)段各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度計(jì)算，確定本時(shí)段各水廠配水量和配水壓力的優(yōu)化組合。

3 城市供水工程配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法研究

　　上面我們將城市供水工程配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度分解為四個(gè)步驟，這四個(gè)步驟可以概括為解決以下四個(gè)問(wèn)題：
3.1 各節(jié)點(diǎn)流量的逐時(shí)預(yù)測(cè)
　　各節(jié)點(diǎn)流量的逐時(shí)預(yù)測(cè)是一項(xiàng)重要的工作。準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)可以提高管網(wǎng)水力平衡計(jì)算的準(zhǔn)確性，減少計(jì)算時(shí)間，為進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度創(chuàng)造良好的條件。
　　國(guó)內(nèi)外學(xué)者曾對(duì)城市供水系統(tǒng)的水量預(yù)測(cè)進(jìn)行過(guò)研究。Fallsicle，F(xiàn).，Peny對(duì)城市總用水量的逐時(shí)預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，采用三角級(jí)數(shù)對(duì)時(shí)用水量曲線進(jìn)行擬合，考慮了氣候、溫度的影響，通過(guò)增加狀態(tài)向量的維數(shù)提高預(yù)測(cè)的精度。Hoshashi Kamei提出了采用卡爾曼濾波（Kalman Filter）進(jìn)行水量預(yù)測(cè)的方法。國(guó)內(nèi)的劉遂慶、陳躍春提出了對(duì)原始數(shù)據(jù)分項(xiàng)處理，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行水量預(yù)測(cè)的方法。
　　一個(gè)城市的用水量由于受季節(jié)、氣候、工業(yè)生產(chǎn)狀況、居住條件、作息時(shí)間、節(jié)假日等因素的影響，是每時(shí)每刻都在變化的。而構(gòu)成城市總用水量的各節(jié)點(diǎn)流量，其變化的隨機(jī)性更大。在我國(guó)，由于近年來(lái)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，生產(chǎn)和生活用水量增長(zhǎng)很快，而且這種增長(zhǎng)可能是超常規(guī)的。這給本來(lái)就復(fù)雜的用水量預(yù)測(cè)工作增加了難度。
　　用水量變化的隨機(jī)性，要求水量預(yù)測(cè)模型應(yīng)是一個(gè)建立在概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)模型。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)用水量預(yù)測(cè)的研究還處于探索階段，理論性大于實(shí)用性，研究重點(diǎn)側(cè)重于城市總用水量的預(yù)測(cè)。
　　而優(yōu)化調(diào)度所要求的水量預(yù)測(cè)，是管網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的逐時(shí)節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)。一般來(lái)講，節(jié)點(diǎn)流量變化的隨機(jī)性要比城市總用水量變化的隨機(jī)性大，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)流量的變化規(guī)律是不同的。大中城市的配水管網(wǎng)一般有幾百甚至上千個(gè)節(jié)點(diǎn)，給每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)節(jié)點(diǎn)流量逐時(shí)預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型是非常困難的，其建模工作量和計(jì)算量都是非常大的。而且，在使用過(guò)程中，要根據(jù)最新發(fā)生的情況，不斷對(duì)各節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)進(jìn)行修正。所以，目前建立在概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的用水量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型的研究離實(shí)用還有較大距離。
　　為進(jìn)行城市配水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度，目前階段節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)的一個(gè)可行的方法是：加強(qiáng)以往年份中不同季節(jié)、不同氣候條件下一天之中不同時(shí)段實(shí)際發(fā)生的節(jié)點(diǎn)流量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，存入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，加強(qiáng)新用水戶用水申報(bào)的管理；進(jìn)行管網(wǎng)實(shí)際工作狀況的核算，摸清當(dāng)前時(shí)段實(shí)際發(fā)生的節(jié)點(diǎn)流量；根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，輔以適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，對(duì)下一時(shí)段的節(jié)點(diǎn)流量進(jìn)行預(yù)測(cè)。
3.2 配水管網(wǎng)水力平衡計(jì)算
　　由水量預(yù)測(cè)我們得到將來(lái)某一時(shí)刻管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)流量的預(yù)測(cè)值Q_i＝（i＝1，2，…，n）。當(dāng)這一預(yù)測(cè)時(shí)段到來(lái)時(shí)，通過(guò)各水廠出水流量計(jì)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，可以得知這一時(shí)段的城市實(shí)際用水量。由于用水量的隨機(jī)性和預(yù)測(cè)的誤差，預(yù)測(cè)水量和實(shí)際水量肯定不完全一致，需將它們的差值分?jǐn)偟礁鞴?jié)點(diǎn)流量上，然后進(jìn)行配水管網(wǎng)水力平衡計(jì)算。
　　通過(guò)管網(wǎng)水力平衡計(jì)算，我們得到一組這一時(shí)段的管網(wǎng)壓力計(jì)算值H_i（i＝1，2，…，n）；通過(guò)分布在管網(wǎng)中的若干個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，得到一組這一時(shí)段節(jié)點(diǎn)壓力的實(shí)測(cè)值H_k（i＝1，2，…，nn）。由于各節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)的不準(zhǔn)確，測(cè)壓點(diǎn)處節(jié)點(diǎn)壓力的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值肯定不一致或者說(shuō)存在一組壓差。
　　在此，管網(wǎng)水力平衡計(jì)算的目的是：通過(guò)計(jì)算得到一組節(jié)點(diǎn)壓力的計(jì)算值，與各測(cè)壓點(diǎn)實(shí)測(cè)壓力比較，將節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)的不準(zhǔn)確程度以測(cè)壓點(diǎn)壓力的計(jì)算與實(shí)測(cè)值的差值的形式表示出來(lái)。
　　管網(wǎng)水力平衡計(jì)算的方法是求解管網(wǎng)方程組：
　　　　　F₁（H₁，H₂，…，H_n）＝0
　　　　　F₂（H₁，H₂，…，H_n）＝0
　　　　　…… …… ……
　　　　　F_n（H₁，H₂，…，H_n）＝0
　　采用迭代法，將方程組轉(zhuǎn)換成以下形式：
　　
　　本人曾就上述方程組的解法進(jìn)行過(guò)一些研究。根據(jù)以上方程組，采用求節(jié)點(diǎn)校正壓力的方法，編制了管網(wǎng)水力平衡計(jì)算的計(jì)算機(jī)計(jì)算程序GSNW2，并用此程序?qū)ι钲凇⒄拷⒑？凇Ⅰv馬店、蕪湖、安慶、廊房等城市的配水管網(wǎng)進(jìn)行過(guò)計(jì)算。由于篇幅所限，管網(wǎng)水力平衡計(jì)算的具體方法就不在此鰲述了。
3.3 配水管網(wǎng)實(shí)際工作狀況的核算
　　通過(guò)配水管網(wǎng)水力平衡計(jì)算，我們得到了一組根據(jù)預(yù)測(cè)的點(diǎn)節(jié)流量計(jì)算的節(jié)點(diǎn)壓力H_i（i＝1，2，…n）；由分布在管網(wǎng)中的若干個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，得到一組節(jié)點(diǎn)壓力的實(shí)測(cè)值Hk（K＝1，2，…，nn）。測(cè)壓點(diǎn)處壓力的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的差值｜H_k－H↑0_k｜（K＝1，2，…，nn）是由于節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)值的不準(zhǔn)確造成的。為了給本時(shí)段的優(yōu)化調(diào)度提供準(zhǔn)確的管網(wǎng)工作狀況（在此主要是節(jié)點(diǎn)用水量），同時(shí)也為給下一時(shí)段乃至日后的節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，需進(jìn)行配水管網(wǎng)實(shí)際工作狀況的核算。在滿足管網(wǎng)水力平衡的條件下，調(diào)整各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量，通過(guò)最優(yōu)化計(jì)算和非線性規(guī)劃等數(shù)學(xué)方法編制計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算，使測(cè)壓點(diǎn)處的壓差｜H_k－H_k⁰｜（K＝1，2，…，nn）消失或下降到允許的限度以?xún)?nèi)，并得到一組新的、反映本時(shí)段實(shí)際情況的節(jié)點(diǎn)流量Q_i（i＝1，2，…，n）。
　　國(guó)內(nèi)學(xué)者曾對(duì)配水管網(wǎng)實(shí)際工作狀況的核算的計(jì)算方法進(jìn)行過(guò)研究。
　　楊欽教授率先提出了靈敏度分析的計(jì)算方法：根據(jù)管網(wǎng)水力平衡方程組F（H）＝0，求出各測(cè)壓點(diǎn)處調(diào)整節(jié)點(diǎn)流量的靈敏度系數(shù)eH_i／eQ_j，對(duì)靈敏度系數(shù)值最大的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量進(jìn)和調(diào)整，從而使本測(cè)壓點(diǎn)處的壓差迅速而最有效地消失。但這種方法每次只能對(duì)一個(gè)測(cè)壓點(diǎn)處的壓差進(jìn)行調(diào)整，雖然這個(gè)點(diǎn)的壓差下降很快，但其它測(cè)壓點(diǎn)處的壓差有可能增加。
　　韓德宏提出了配水管網(wǎng)實(shí)際工作狀況核算的數(shù)學(xué)模型：
　　
　　式中　ω_j——加權(quán)因子，表示節(jié)點(diǎn)j的重要程度
　　　　　H_k——節(jié)點(diǎn)K的節(jié)點(diǎn)壓力計(jì)算值
　　　　　H_k⁰——節(jié)點(diǎn)K的節(jié)點(diǎn)壓力實(shí)測(cè)量值
　　　　　Q_i——節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)值
　　　　　Q_in——節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量調(diào)整下限
　　　　　Q_im——節(jié)點(diǎn)j的節(jié)點(diǎn)流量調(diào)整上限
　　　　　QT——總用水量
　　　　　n——節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)
　　　　　nn——測(cè)壓點(diǎn)個(gè)數(shù)
　　此數(shù)學(xué)模型的意義在于：在滿足管網(wǎng)水力平衡的條件下，通過(guò)在一定范圍內(nèi)調(diào)整節(jié)點(diǎn)流量，使測(cè)壓點(diǎn)處的壓差下降。
　　本人認(rèn)為，無(wú)論采用什么方法來(lái)消除測(cè)壓點(diǎn)處的壓差，都應(yīng)使被調(diào)整值盡可能符合實(shí)際情況為前提。節(jié)點(diǎn)流量的預(yù)測(cè)值雖有誤差，但畢竟是根據(jù)以往年份的相同季節(jié)、相似氣候、相同時(shí)刻的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、變化趨勢(shì)和前一時(shí)刻實(shí)際發(fā)生的數(shù)據(jù)，通過(guò)適當(dāng)?shù)挠?jì)算得來(lái)的，也有準(zhǔn)確性的一面。
　　基于上述分析，在此提出以下配水管網(wǎng)實(shí)際工作狀況核算的數(shù)學(xué)模型：
　　
　　式中　ω₁——加權(quán)因子，表示節(jié)點(diǎn)j的重要程度
　　　　　Q_i⁰——節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量預(yù)測(cè)值
　　　　　Q_i——節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量的當(dāng)前值
　　　　　H_i、H_j——管段兩端點(diǎn)i、j的節(jié)點(diǎn)壓力
　　　　　S_ij——管段的摩擦系數(shù)
　　　　　Hk——節(jié)點(diǎn)K的節(jié)點(diǎn)壓力計(jì)算值
　　　　　H_K⁰——節(jié)點(diǎn)K的節(jié)點(diǎn)壓力實(shí)測(cè)值
　　　　　n——節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)
　　　　　nn——測(cè)壓點(diǎn)個(gè)數(shù)
　　本數(shù)學(xué)模型的意義在于：在保證水力平衡的條件下，在各節(jié)點(diǎn)流量的預(yù)測(cè)值調(diào)整盡可能少的情況下，使測(cè)壓點(diǎn)處的壓差下降到允許限度以?xún)?nèi)。
　　上面給出了三種配水管網(wǎng)實(shí)際工作狀況核算的計(jì)算方法和數(shù)學(xué)模型。至于采用哪種方法和數(shù)學(xué)模型編制計(jì)算機(jī)程序，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況和計(jì)算機(jī)硬件的配置而定。編制程序時(shí)應(yīng)盡量減少計(jì)算過(guò)程所占用的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，提高計(jì)算速度，以適應(yīng)實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度的要求。
3.4 優(yōu)化調(diào)度
　　近年來(lái)，在給水工程技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，采用最優(yōu)化技術(shù)原理，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行城市配水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度已成為供水行業(yè)日益關(guān)心的研究課題。
　　優(yōu)化調(diào)度的目的是確定每一時(shí)段各水廠配水量和配水壓力的最佳組合。由于各地的情況千差萬(wàn)別，優(yōu)化調(diào)度計(jì)算數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)也不盡相同。在目前所見(jiàn)資料中，優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型所追求的目標(biāo)歸納起來(lái)有以下幾種：
　　·“配水電耗最少”
　　·“供水成本最低”
　　·“等壓供水”
　　國(guó)內(nèi)的研究多數(shù)是以“配水電耗最少”為目標(biāo)，通過(guò)建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度計(jì)算，使計(jì)算得到的各水廠配水量和配水壓力組合在整體上電耗最低。上述研究均采用十分嚴(yán)密的數(shù)學(xué)方法，并取得了一些階段性的成果。但是，配水系統(tǒng)是一個(gè)由多臺(tái)配水泵和配水管網(wǎng)組成的復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)，經(jīng)優(yōu)化調(diào)度計(jì)算所得到的某臺(tái)水泵的工況點(diǎn)（Q，H）極有可能不在水泵的Q～H曲線上而無(wú)法實(shí)施。雖然調(diào)速設(shè)備的采用為這一問(wèn)題的解決帶來(lái)了良好的前景，但除此之外我們還會(huì)面臨其它一些問(wèn)題，其中之一是：目前水泵的效率η與Q和H的關(guān)系尚難用一個(gè)數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確的表示，目前所見(jiàn)的研究成果尚未提出一個(gè)可行的令人滿意的解決辦法，一般是以一個(gè)固定的效率η代替，這勢(shì)必對(duì)優(yōu)化調(diào)度計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來(lái)很大影響。上述有待解決的問(wèn)題決定了目前的研究成果還難以用到實(shí)際工程中。
　　另外，本人認(rèn)為以“配水電耗最少”為優(yōu)化調(diào)度計(jì)算數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)在很多情況下是不夠合理的，還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐乃Y源情況，輸水電耗和各水廠的凈水成本等因素，如果是地下水和地面水混合使用，還應(yīng)考慮哪個(gè)水源優(yōu)先及環(huán)境影響等。
　　所以，要實(shí)現(xiàn)真正意義上的優(yōu)化調(diào)度，還有一些的理論工作和實(shí)際工作有待去完成。
　　在上述問(wèn)題得到解決以前，實(shí)際可行的方案是相對(duì)優(yōu)化。對(duì)于個(gè)城市而言，各水廠的設(shè)計(jì)供水能力、配水泵機(jī)組的臺(tái)數(shù)、各配水泵機(jī)組的特性都是確定的，各水廠在不同生產(chǎn)負(fù)荷下的凈水成本是可以預(yù)先計(jì)算得到的。在日常的工作中，可根據(jù)對(duì)將來(lái)若干時(shí)段各節(jié)點(diǎn)流量的預(yù)測(cè)值，通過(guò)進(jìn)行管網(wǎng)水力平衡計(jì)算，預(yù)先為每個(gè)時(shí)段制定幾套可行的配水方案，從中選擇一個(gè)最優(yōu)的方案做為這一時(shí)段的配水預(yù)測(cè)方案。當(dāng)預(yù)測(cè)時(shí)段到來(lái)時(shí)，利用前面章節(jié)所述的管網(wǎng)水力平衡計(jì)算和管網(wǎng)實(shí)際工作狀況核算等計(jì)算手段，對(duì)預(yù)測(cè)的配水方案中個(gè)別水廠的配水量和配水壓力做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后，即可做為指導(dǎo)這個(gè)時(shí)段城市配水系統(tǒng)工作的配水方案并付諸實(shí)施。
　　應(yīng)當(dāng)指出，調(diào)速設(shè)備的普遍采用將為上述“相對(duì)優(yōu)化調(diào)度方法”的實(shí)際運(yùn)用帶來(lái)了很大方便。

結(jié)束語(yǔ)

　　城市配水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度是一個(gè)集給水工程技術(shù)、最優(yōu)化計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程技巧等于一體的系統(tǒng)工程。經(jīng)多年努力，國(guó)內(nèi)外研究人員已取得了卓有成效的研究成果。雖然還有不少有待進(jìn)一步研究和解決的問(wèn)題，但實(shí)現(xiàn)城市配水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度是供水行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，這一課題的研究已成為國(guó)內(nèi)外同行普遍關(guān)注的問(wèn)題。優(yōu)化調(diào)度對(duì)提高城市供水質(zhì)量、減少盲目性、節(jié)約電耗和降低成本有著重大意義，前景是十分光明的。
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