【博士】城市取水風(fēng)險(xiǎn)理論及優(yōu)化方法研究

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　　學(xué)科專業(yè)：市政工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：湖南大學(xué)　　學(xué)位年度：2006　　取水可靠性是城市供水安全的重要保障，基于風(fēng)險(xiǎn)分析的取水優(yōu)化方法不僅能提高供水系統(tǒng)的安全，而且可節(jié)省大量的工程投資和日常運(yùn)行費(fèi)用，因此具有安全性和經(jīng)濟(jì)性雙重意義。城市取水工程涉及了市政工程、水利和環(huán)境等多學(xué)科交叉，包括的內(nèi)容多、范圍廣，目前尚沒有系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析理論和優(yōu)化方法指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理，因此有必要對(duì)取水的水質(zhì)、泵站的風(fēng)險(xiǎn)理論及優(yōu)化方法進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究。在廣泛查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的研究工作：　　(1)針對(duì)河流水質(zhì)模型參數(shù)最小二乘(LS)估計(jì)方法關(guān)于有色噪聲和較高水平白噪聲干擾不具魯棒性，噪聲干擾使估計(jì)參數(shù)“漂離”系統(tǒng)真值，本文提出了一種水質(zhì)模型參數(shù)的魯棒估計(jì)方法一一基于M-估計(jì)的估計(jì)方法，采用信賴域算法對(duì)估值模型進(jìn)行求解。仿真試驗(yàn)表明，M-估計(jì)對(duì)于有色噪聲和白噪聲干擾具有魯棒性，且估值精度、收斂性、抗噪性均優(yōu)于LS估計(jì)。當(dāng)河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)序列較長(zhǎng)時(shí)，采用小波消噪對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，仿真結(jié)果表明，小波消噪可消除隨機(jī)噪聲對(duì)水質(zhì)模型參數(shù)估計(jì)的干擾，并能從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分離出隨機(jī)噪聲，估計(jì)其噪聲水平，為確定M-估計(jì)的閥值提供依據(jù)?！　?2)分析了影響水環(huán)境水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的不完善性和模糊性因素，提出了河流水質(zhì)超標(biāo)的模糊隨機(jī)風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算模型。計(jì)算結(jié)果表明，將河流水質(zhì)系統(tǒng)的不確定性歸結(jié)為隨機(jī)性，是不合理的，模糊風(fēng)險(xiǎn)率模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合。采用二種水質(zhì)模糊安全狀態(tài)定義對(duì)水質(zhì)超標(biāo)模糊風(fēng)險(xiǎn)率進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明定義形式?jīng)]有本質(zhì)區(qū)別。引入了模糊事件信息熵評(píng)價(jià)隸屬函數(shù)特征值取值的可靠程度，定量描述了隸屬函數(shù)特征值與風(fēng)險(xiǎn)率的關(guān)系，提高了特征值的計(jì)算精度。　　(3)現(xiàn)行取水泵站的設(shè)計(jì)和調(diào)度方法使取水泵站存在很高的電機(jī)超載和泵站過(guò)流風(fēng)險(xiǎn)率。本文分析了取水泵站的工況特點(diǎn)及其影響因素，根據(jù)江河水位的變幅及其概率分布，建立了取水泵站運(yùn)行過(guò)程中機(jī)組電機(jī)過(guò)載和泵站過(guò)流模糊隨機(jī)風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際吻合，可為取水泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)、科學(xué)調(diào)度提供科學(xué)的決策依據(jù)?！　?4)本文引入水污染控制總成本概念提出了多目標(biāo)水質(zhì)規(guī)劃優(yōu)化模型，以河流排放口的污水處理費(fèi)用最小和水污染經(jīng)濟(jì)損失最小為優(yōu)化目標(biāo)。采用連續(xù)函數(shù)模擬退火算法對(duì)優(yōu)化模型求解，提高了運(yùn)算效率和穩(wěn)定性。基j二水質(zhì)超標(biāo)模糊風(fēng)險(xiǎn)率的水污染經(jīng)濟(jì)損失計(jì)毓模型可將水質(zhì)M險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)損失，既考慮水質(zhì)系統(tǒng)中的不確定性因素和水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)性，又兼顧了河流水質(zhì)規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性，使規(guī)劃方案更加全面、科學(xué)　　(5)取水泵站的工況預(yù)測(cè)和分析是優(yōu)化設(shè)計(jì)及調(diào)度的基礎(chǔ)，本文采用工況譜的編制定量描述了取水泵站的工況范圍及變化規(guī)律；利用小波網(wǎng)絡(luò)的泛億能力、自適應(yīng)數(shù)據(jù)和函數(shù)變化的能力，建立了城市用水量非線性組合預(yù)測(cè)模型。提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，考慮取水泵站的工況特點(diǎn)、分時(shí)電價(jià)和清永池容積，建立了優(yōu)化調(diào)度的二層分解-協(xié)調(diào)模型及求解方法?；诙?shù)工況譜和優(yōu)化調(diào)度方法建立了取水泵站設(shè)計(jì)、改造的優(yōu)化模型，實(shí)例應(yīng)閔表明，通過(guò)優(yōu)化后的取水泵站在經(jīng)濟(jì)性、可調(diào)度性和可靠性等方面均優(yōu)化現(xiàn)行方法?！　? 共150頁(yè)

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