同济大学：《给水排水管网系统》课程PPT教学课件（第四版）第9章 给水管网优化设计

第9章给水排水管网优化设计 igh Total Cost Planned Work Low Level of Service High

第9章 给水排水管网优化设计

给水管网优化设计

给水管网优化设计

给水管网工程设计计算步骤 ①给水管网定线。绘制计算草图，对节点和管段顺序 编号，标明管段长度和节点地形标高； ②按最高日最高时计算比流量、沿线流量和节点流量； ③拟定各管段水流方向，分配流量； ④初步确定各管段的管径； ⑤进行管网水力计算和技术经济计算； ⑥确定水塔高度和水泵扬程； ⑦非设计工况（消防、最大转输、最不利事故）水力校 核； ⑧设计成果整理。根据管网各节点的压力和地形标高， 绘制等水压线和自由水压线图

给水管网工程设计计算步骤 ①给水管网定线。绘制计算草图，对节点和管段顺序 编号，标明管段长度和节点地形标高； ②按最高日最高时计算比流量、沿线流量和节点流量； ③拟定各管段水流方向，分配流量； ④初步确定各管段的管径； ⑤进行管网水力计算和技术经济计算； ⑥确定水塔高度和水泵扬程； ⑦非设计工况(消防、最大转输、最不利事故)水力校 核； ⑧设计成果整理。根据管网各节点的压力和地形标高， 绘制等水压线和自由水压线图

给水管网成本 配水系统将近占60%到85%的供水工程成本 Challenges concerning Energy Use 430000 Front desk seve 4 yen. Water supply cost 199 yen 哈水原 7网 天烤需风

•配水系统将近占60%到85%的供水工程成本 给水管网成本

给水管网优化设计 ○主要目标函数为满足特定约束条件下总成本最小化： 满足所有节点需水量 节点水压应在特定范围内 满足节点的流量连续性 系统内任何路径均应满足能量守恒 所有管段内的流速必须在特定范围内 管道直径应为规格标准管径 自1960年代提出给水管网的优化课题以来，已在该领域进行了大量 研究和探索； 但由于问题的复杂性以及数学工具的限制，配水系统的优化设计计 算问题耒完全解决

给水管网优化设计 ⚫ 主要目标函数为满足特定约束条件下总成本最小化： – 满足所有节点需水量 – 节点水压应在特定范围内 – 满足节点的流量连续性 – 系统内任何路径均应满足能量守恒 – 所有管段内的流速必须在特定范围内 – 管道直径应为规格标准管径 自1960年代提出给水管网的优化课题以来，已在该领域进行了大量 研究和探索； 但由于问题的复杂性以及数学工具的限制，配水系统的优化设计计 算问题仍未完全解决

9.1.1目标函数的组成 给水管网优化设计的目标：年费用折算值。 年费用折算值=管网建设投资费用年平均偿还额 十年维护费（年折旧费及修理费） +年运行动力费（电费）： +y+ Y,一管网年折旧和大修费用，元/a,一般按管网建 设投资费用的固定比率计算，可表示为： 100

9.1.1 目标函数的组成 ⚫给水管网优化设计的目标：年费用折算值。 年费用折算值 ＝ 管网建设投资费用年平均偿还额 ＋ 年维护费（年折旧费及修理费） ＋ 年运行动力费（电费）： Y1－管网年折旧和大修费用，元/a，一般按管网建 设投资费用的固定比率计算，可表示为：

9.1.2 管网造价计算 管道单位长度造价与管道直径有关，可以表示为： =a+bD 管网造价为所有管段造价之和： M M C C1,=∑(a+bD“y i=1 i=1 注：1)认为泵站和水塔等设施造价可忽略； 2)仅考虑了管道、配件和阀门等的综合造价

管道单位长度造价与管道直径有关，可以表示为： 管网造价为所有管段造价之和： 9.1.2 管网造价计算 注：1）认为泵站和水塔等设施造价可忽略； 2）仅考虑了管道、配件和阀门等的综合造价

给水管道单位长度造价 4500 4000 3500 管 径m0.200.300.400.50.60.70.30.901012 3000 承插铸铁管549.9558.4886.6217.503.1867.12246,42707.03153.6416.6 2500 2000 承球墨情铁管 644.0940.31134.31577.61902.22459.02810.23198.24234.1 1500 预应力钢筋轮管 423.7686.9949.6104.71331.61547.61755.21932.32388.2 1000 500 0 管道长度造价认为与 0.20.30.40.50.60.70.80.911.2 回)·承插饰铁管女承插球曼钟铁管七预应力解筋径管 管道直径相关，可表 示为： =a+bDo 求解方法：作图法和最小二乘法

给水管道单位长度造价 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 • 管道长度造价认为与 管 径 (m) 承 插 铸 铁 管 承插球墨铸铁管 预应力钢筋砼管 管道直径相关，可表 示为： 求解方法：作图法和最小二乘法

作图法 400 8 新效 75 240 U 71 8 120 80 0 00.102030405060.708191.0111.21314 -6-14-12-1086-0420002 D (m) logD bD log(c-a)=1ogb米log D

作图法 log( c − a) = log b + log D

最小二乘法造价公式参数a、b ∑c∑D-∑c,D∑D ∑D2-(∑D“)2 ∑c,-aW b ∑D ∑(a+bD-c)2 W

最小二乘法造价公式参数 a、b       − − = 2 2 2 ( )      i i i i i i i N D D c D c D D a   − =  i i D c aN b N a bD c  + i − i = 2 ( )  