1、第七章 给水管网优化设计7.1 给水管网优化设计数学模型7.1.1 目标函数的组成给水管网优化设计的目标是降低管网年费用折算值。年费用折算值就是管网建设投资偿还期内的管网建设投资费用和运行管理费用之和的年平均值。7.1.2 管网造价计算管网造价只考虑各管段的管道造价。7.1.3 泵站年运行电费计算管网中泵站年运行电费为管网中所有泵站年运行电费之和，泵站年运行电费按全年个小时运行电费累计计算；7.1.4 约束条件（1）水力约束条件（2）节点水头约束条件（3）供水可靠性和管段设计流量非负约束条件（4）非负约束条件7.1.5 给水管网优化设计数学模型7.2 环状网管段设计流量分配的近似优化7.2.1
2、 管段设计流量分配优化数学模型管段设计流量分配优化涉及到管网输水经济性和供水可靠性。管网经济性目标函数：管网安全性目标函数：7.2.2 管段设计流量分配近似优化计算管网优化数学模型是一个凸规划问题，其目标函数的极值就是最小值。只要找到一种能够使目标函数值逐步减小的方法，就能获得其最小值解。管段设计流量分配近似优化算法与管网水头平差算法相似。7.3 已定设计流量下的管网优化计算7.3.1 已定设计流量下的管网优化数学模型7.3.2 不设泵站管网节点水头优化当管网不设泵站是，管网年费用折算值只随该节点水头的变化而变化。7.3.3 设置泵站管网节点水头优化泵站的优化属于管段局部优化问题。作为设泵站的
3、方案，泵站扬程越大，则管径可以越小，反之，泵站扬程越小，管径越大，前者使电费增加，管网造价降低，后者使电费降低，但管网造价提高，其间必有一个平衡点，此点的电费与造价综合费用即管段年费用折算值最小。7.3.4 对节点水头优化解的几点讨论（1）虚流量的分布规律：对所有节点虚流量之总和必为零。（2）上控制点：这些节点水头进一步提高还可以使管网年费用折算值降低，但节点水头受到了上限约束，技术上不允许再提高了。（3）下控制点：这些节点水头进一步降低还可以使管网年费用折算值降低，但节点水头受到了下限约束，技术上不允许再下降了。7.4 输水管线优化设计计算7.4.1 压力输水管输水管线优化设计的特点是：输水
4、管线的起点为上控制点，终点为下控制点，中间各节点均非控制点，它们的虚流量为零，这意味着所有管段虚流量相等。7.4.2 重力输水管重力输水管其输水动力来自起点和终点的水头差，其各管段虚流量也应相等。7.5 近似优化计算7.5.1 管段设计流量的近似优化分配在工程设计中，依靠人工经验进行管段设计流量分配，需遵守以下原则：（1） 对多条平行主管，设计流量相差不要太大。（2） 要保证与主干管垂直的连通管上有一定得流量。（3） 尽量做到主要设计流量以较短路线流向大用户和主要供水区域。（4） 多水源或对置水塔管网中，各水源及对置水塔之间至少应有一条有较大过流能力的通路。（5） 一般情况下，要保证节点流量连
5、续性条件满足，当设计流量初步分配完成后，可采取施加环流量的方法调整分配方案。7.5.2 管段虚流量的近似分配（1）首先确定需要设泵站的管段。（2）与水塔相连的输水管，其虚流量可按 = 估算。（3）管网中间的节点一般不是控制点，不考虑虚流量流出。（4）管段虚流量的方向与设计流量的方向保持一致。（5）对于多条管段虚流量流入或流出节点，它们的虚流量分配比例可以参考其设计流量的比例。（6）虚流量只能从那些可能成为下控制点的节点流出。7.5.3 输水管经济流速7.5.4 管径标准化两点假设：（1） 假设管段上设有泵站，管径改变所造成的水头损失变化有泵站的扬程弥补。（2） 假设泵站的扬程变化所造成管网年费用折算值的变化等同于真实泵站。
