某城市智慧城市給水管網(wǎng)改擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)開題報(bào)告(已修改)
2025-04-26 04:26 本頁面
【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 某城市智慧城市給水管網(wǎng)改擴(kuò)建優(yōu)化設(shè)計(jì)專 業(yè) 給水排水工程 班 級(jí) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 教授 2014 年18一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來源、類型 課題來源：本課題來源于工程實(shí)際，屬克拉瑪依供水系統(tǒng)改造工程的一部分，克拉瑪依改水管網(wǎng)優(yōu)化改擴(kuò)建。 全市主要水源有風(fēng)城高庫、白楊河水庫、黃羊泉水庫、西郊水庫、三坪水庫、調(diào)節(jié)水庫六處地表水源，還有黃羊泉水源地和百口泉水源地兩處地下水源。用水經(jīng)過西干渠、風(fēng)克干渠、白克明渠三處干渠流入市區(qū)，供城市使用。全市常住人口為391008人，本設(shè)計(jì)為滿足城市供水，主要對(duì)舊城區(qū)管網(wǎng)進(jìn)行改造優(yōu)化，并對(duì)新城區(qū)進(jìn)行管網(wǎng)統(tǒng)一鋪設(shè)，以滿足城市人口用水。 課題類型：本課題屬于工程設(shè)計(jì)性論文。二、 選題的目的及意義 舊城給水管網(wǎng)改造勢(shì)在必行幾十年來,。城市給水管網(wǎng)在其新建成的一定時(shí)期內(nèi),隨著城市的發(fā)展、用水人口的不斷增加和人民生活水平的日益提高,城市用水量急劇增長,給水管網(wǎng)供水能力逐漸不能適應(yīng)用水量增長的需要。同時(shí),由于給水管網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、管線改造、鋪設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,大規(guī)模給水管網(wǎng)系統(tǒng)在管線連接、構(gòu)筑物設(shè)置等方面存在諸多不合理之處,增大了供水能耗,并使部分供水區(qū)域水量欠缺、低壓區(qū)不斷擴(kuò)大、供水安全性降低。這一系列問題成為我國各城市面臨的供水管網(wǎng)擴(kuò)建優(yōu)化的重大問題和難題。城市給水設(shè)施屬市政基礎(chǔ)設(shè)施,給水管網(wǎng)是給水設(shè)施的主要組成部分。舊城給水管網(wǎng)改造對(duì)管網(wǎng)的安全運(yùn)行、適用與經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。 目前，我國好多城市給水管網(wǎng)存在很多問題。大多城市的供水歷史較長，供水管網(wǎng)中不少管道鋪設(shè)時(shí)間較長，這些管道的銹蝕和結(jié)垢嚴(yán)重，易爆管，影響到供水水質(zhì)和供水安全。近年來，一些居民住宅區(qū)由于規(guī)模擴(kuò)大，人口增加和生活水平的提高，引起用水量大幅度增加，導(dǎo)致原有配水管道管徑偏小，出現(xiàn)小區(qū)附近輸水干管壓力正常，而小區(qū)內(nèi)部供水壓力不足的現(xiàn)象。由于城市周邊地帶的開發(fā)和近郊農(nóng)村的城市化進(jìn)程，原有供水管已不能滿足需求，極需擴(kuò)大向城市周邊地區(qū)的供水能力。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市化建設(shè)的速度和規(guī)模也越來越快，使得城市用水量不斷的遞增。全國各個(gè)城市每年都要投入相當(dāng)數(shù)量的資金用于現(xiàn)有給水輸配系統(tǒng)的新建、改造和擴(kuò)建。城市人口的不斷增大，使給水規(guī)模不斷擴(kuò)大，同時(shí)城市供水系統(tǒng)的電耗也越來越大。因此，改善管網(wǎng)運(yùn)行狀況，降低供水電耗，不僅可以緩解國家能源緊張的局面，而且可以提高供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，我們有必要對(duì)城市的給水管網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)建優(yōu)化，這樣不僅可以解決城市擴(kuò)張、人口增加給城市帶來的問題，還可以保證供水水質(zhì)和供水安全，同時(shí)經(jīng)過優(yōu)化的給水管網(wǎng)還可以減少供水成本，節(jié)約能源，使國家的資金發(fā)揮更好的經(jīng)濟(jì)效益。 管網(wǎng)改擴(kuò)建的主要目的是在滿足供水要求的前提下，使管網(wǎng)運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)，所以解決舊城市給水系統(tǒng)的改擴(kuò)建和優(yōu)化已經(jīng)勢(shì)在必行。為了更好實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)提高、三個(gè)降低”[8](提高水質(zhì)、供水安全性，降低電耗、藥耗、漏耗)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)，針對(duì)城市的水量、水壓等信息及整個(gè)舊管網(wǎng)與泵站的配置來建立一定的數(shù)學(xué)模型。引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，通過現(xiàn)代的控制工程使給水系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下工作，不僅使系統(tǒng)安全可靠地滿足用戶所需的水量、水壓和水質(zhì)，而且要經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行給水系統(tǒng)的調(diào)度管理和運(yùn)行。管網(wǎng)改擴(kuò)建不僅滿足了城市人口對(duì)水量、水質(zhì)、水壓的要求，還節(jié)約能源，降低供水成本。已經(jīng)是當(dāng)今我國舊城市不可不實(shí)行的一項(xiàng)工程。三、 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 對(duì)于管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的上述難點(diǎn)，我國學(xué)者也付出了不少的努力。王彤、趙洪賓、鞏馴[19]等針對(duì)我國城市給水管網(wǎng)改擴(kuò)建過程中遇到的實(shí)際問題，提出了采用直接優(yōu)化方法一約束非線性混合離散變量規(guī)劃方法(MDOD算法)進(jìn)行管網(wǎng)優(yōu)化改擴(kuò)建模型的計(jì)算，從而確定出各改擴(kuò)建管段的最優(yōu)管徑和各水源最優(yōu)水量分配。 鄒林[19]等提出了利用遺傳算法進(jìn)行給水管網(wǎng)管徑優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。特點(diǎn)在于從多個(gè)初始點(diǎn)開始尋優(yōu)，并采用交迭和變異算子避免過早地收斂到局部最優(yōu)解，可獲得全局最優(yōu)解，且不受初始值影響。遺傳算法對(duì)函數(shù)沒有專門限制，不必求導(dǎo)計(jì)算，算法及編程均簡單，計(jì)算過程僅涉及目標(biāo)函數(shù)和約束條件的比較，二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換，約束條件不需要用設(shè)計(jì)變量的顯式表示。它能夠獲得全局最優(yōu)解而不是局部最優(yōu)解，這是由于它的初始值不是一個(gè)點(diǎn)，而是多個(gè)初始點(diǎn)。這種多樣性的解一代又一代的被保留，即使有些解收斂到局部最優(yōu)解，而變異過程又會(huì)隨機(jī)地產(chǎn)生出截然不同的解，這樣，交迭和變異的有機(jī)結(jié)合會(huì)保證遺傳算法收斂到全局最優(yōu)解。 周云[19]等提出了一種給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法分三段進(jìn)行，先用最小二乘法分配管段通過流量，再用無條件極值法計(jì)算優(yōu)化管徑，最后對(duì)計(jì)算管徑按市場規(guī)格管徑取整，這種方法具有實(shí)用、可靠、便于調(diào)整、計(jì)算快、易收斂等優(yōu)點(diǎn)。 王榮和[12]和顧國維[19]分析了我國目前給水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行中存在的問題，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化技術(shù)沒有在實(shí)際工作中廣泛應(yīng)用的原因進(jìn)行分析，提出應(yīng)用優(yōu)選管徑法(枚舉技術(shù))進(jìn)行給水管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，并編寫WDOC軟件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。與標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化技術(shù)相比較，有優(yōu)化結(jié)果準(zhǔn)確、實(shí)用性
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