Учет трудно-формализуемых факторов в задачах оптимизации систем подачи и распределения воды
Описание методов оптимизации системы подачи и распределения воды. Выведение функций принадлежности для различных оптимизируемых параметров водоснабжения. Уменьшение диаметров магистралей от водопитателей к периферии. Составление расчетной схемы сети.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.05.2018 |
| Размер файла | 205,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
УДК 629.063:532.595.2:621.646.943
Учет трудно-формализуемых факторов в задачах оптимизации систем подачи и распределения воды
С.Н. Карамбиров
ФГОУ ВПО МГУП, г. Москва, Россия
Обычно система подачи и распределения воды (СПРВ) оптимизируется по экономическому показателю с ограничениями на выполнение законов гидравлики и допустимость расчетных параметров.
При таком подходе не учитывается ряд требований, предъявляемых к СПРВ, которые формулируются в виде представлений и пожеланий. Часть из них противоречит друг другу.
К таким требованиям можно отнести[1], [2], [3],[4]:
примерно равную пропускную способность параллельных транзитных магистралей;
подачу воды крупным потребителям кратчайшим путем;
примерно равные диаметры участков, близких к водопитателям;
обеспечение намеченных подач в заданные интервалы времени;
соотношение диаметров перемычек и магистралей сети;
уменьшение диаметров магистралей от водопитателей к периферии;
равные диаметры линий, состоящих из нескольких участков и т.д.
Задача может быть решена, если отказаться от точного удовлетворения всех требований и стремиться к их выполнению приближенно.
Автором использован метод, когда сначала намечаются наиболее «предпочтительные» для данной задачи значения и степени ухудшения решения при отклонениях от этих величин. В результате для каждого требования получаем функцию, которая в теории нечетких множеств называется функцией принадлежности [5].
Затем решается задача приближения расчетных переменных к требуемым. водоснабжение магистраль сеть
Вид характерных функций принадлежности для различных оптимизируемых параметров показан на рис.1.
Функция А на рис.1 моделирует те требования, в которых должно соблюдаться примерное равенство параметров:
на пропускную способность магистралей;
на диаметры заданных участков (уменьшение модуля разности);
на заданные подачи водопитателей.
Рис. 1. Характерные функции принадлежности при расчете СПРВ
Кривая В использовалась для моделирования функции принадлежности интегральных дисконтированных затрат. Характерно, что с её возрастанием затраты уменьшаются, что отражает наши пожелания.
Кривая С моделирует требование подачи воды к крупным потребителям по кратчайшему пути и существует только для участков, входящих в этот путь.
Кривая Д - функция принадлежности неотрицательной разности диаметров магистралей от водопитателя к диктующей точке.
Параметры функций принадлежности выбираются таким образом, чтобы для предварительного расчета они имели не равные нулю значения.
Часто возникают ситуации, когда трудно сформулировать отдельные требования, предъявляемые к системе, тогда они в расчете не учитываются, так как отсутствуют соответствующие функции принадлежности.
Расчет ведется методом направленного случайного поиска [5]. При этом на каждой итерации мерой близости значений переменных к требуемым является пересечение функций принадлежности i
= min i
i=1..n
где n - общее число функций принадлежности.
Лучшим является решение, при котором значение достигает наибольшего значения (принцип Беллмана-Заде)
опт = max = max min i .
i=1..n
В результате получаем оптимальные проектные параметры системы, наиболее полно удовлетворяющие поставленные требования: диаметры участков, марки и количество насосов, высоты водонапорных башен. При этом не требуется округлять диаметры до стандартных и корректировать параметры водопитателей. После этого можно повторить расчет, используя полученное решение как начальное, что обычно улучшает результаты.
В качестве примера рассмотрим два требования к СПРВ - минимальные затраты на строительство и эксплуатацию и заданные значения подачи водопитателей в часы максимального и минимального водопотребления (система с контррезервуаром), рис 2.
Расчет показал, что из многих тысяч итераций не ухудшают общее оптимальное решение только 6 (рис.3), при этом дальнейшее увеличение их числа в соответствии с методом направленного случайного поиска решение не улучшает.
В данном примере опт =0,7 (рис.3), что соответствует степени приближения расчетных параметров к требуемым из диапазона от 0 до 1, (=1 для идеального решения).
.
Рис.2. Расчетная схема сети
Рис. 3. Ход процесса оптимизации
Использование понятий нечетких множеств позволяет учесть противоречивые требования, предъявляемые к системе подачи и распределения воды, и получить решение в целом, наиболее близкое к заданному. При этом затраты машинного времени для оптимизации системы невелики.
Библиографический список
1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение: Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1982. 440 с.
2. Абрамов Н.Н., Поспелова М.М., Сомов М.А. и др. Расчет водопроводных сетей: Учебное пособие для вузов. М.: Стройиздат, 1983. 278 с.
3. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1995 - 688с.
4. Смагин В.Н., Небольсина К.А., Беляков В.М. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственному водоснабжению. - М.: Агропромиздат, 1990. 336 с.
5. Карамбиров С.Н. Математическое моделирование систем подачи и распределения воды в условиях многорежимности и неопределенности. Монография. М: МГУП, 2004. 197 с.
6. Карамбиров С.Н. Программное обеспечение для расчета и оптимизации СПРВ. Водоснабжение и санитарная техника. 2004. № 4. Ч.1. С. 31-32.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение и классификация инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения. Виды и способы подачи воды. Гидравлический расчёт водопроводной сети системы водоснабжения и расхода воды городом на хозяйственные нужды.
контрольная работа [830,1 K], добавлен 11.02.2013Сущность, классификация, основные элементы систем водоснабжения. Режим подачи воды и работы водопроводных сооружений. Требования в отношении напоров. Проектирование схем и систем водоснабжения. Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения.
контрольная работа [31,5 K], добавлен 26.08.2013Расчет объема резервуаров чистой воды на водозаборе. Определение затрат электроэнергии на работу насосов. Оценка причины неустойчивого водоснабжения города и разработка мероприятий по предотвращению перебоя подачи воды в час максимального водопотребления.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 22.08.2013Основные требования к проектированию систем подачи и распределения воды (СПРВ) населенного пункта или промышленного предприятия. Исходные данные для технико-экономических расчетов вариантов проектов СПРВ, оценка экономической эффективности их реализации.
реферат [337,7 K], добавлен 24.07.2013Построение графика нагрузки сети и расчет параметров режимов – максимального водопотребления и максимального транзита. Внутренняя увязка сети и характеристика водопитателей. Выбор диаметров труб для участков сети, согласно режиму максимального транзита.
курсовая работа [489,8 K], добавлен 06.03.2010Техническое решение систем внутреннего водоснабжения и водоотведения. Расчет подачи воды водопотребителям с заданными напорами в местах её отбора, включая требования пожаротушения при наименьших затратах на их сооружение. Основы выбора систем стоков.
курсовая работа [518,7 K], добавлен 04.05.2014Канализационные сети и сооружения. Общие сведения о водоснабжении и канализации. Качество воды поверхностных источников. Отличие системы водоснабжения от системы канализации. Сточные воды и их классификация. Система водоснабжения населенного места.
дипломная работа [20,0 K], добавлен 05.01.2009Устройство систем внутреннего водоснабжения и канализации. Системы водоснабжения и схемы сетей внутренних водопроводов в зданиях. Системы внутреннего горячего водоснабжения здания. Трассировка сети внутренней канализации. Определение общих расходов воды.
курсовая работа [200,6 K], добавлен 05.11.2008Системы и схемы водоснабжения при использовании поверхностных и подземных источников воды. Нормы и режим водопотребления. Определение расчетных расходов воды. Схемы водопроводных сетей и правила их трассирования. Устройство водонапорных башен и насосов.
реферат [4,4 M], добавлен 26.08.2013Определение диаметров труб и потерь напора, счетчики расхода воды. Вычисление напора в сети, расчетных расходов горячей воды. Система горячего водоснабжения. Расчет сети в режиме циркуляции, подбор водонагревателя. Устройство сетей внутренней канализации.
реферат [293,3 K], добавлен 14.05.2019Основные источники водоснабжения и требования к качеству воды. Водные ресурсы РФ на современном этапе. Сети и сооружения системы водоснабжения. Проблемы обеспечения качества питьевой воды в населенных пунктах России. Пути решения проблем в водоснабжении.
курсовая работа [53,5 K], добавлен 31.05.2013Выбор системы и схемы внутреннего водопровода. Определение расчетных расходов воды и подбор диаметров труб. Определение требуемого напора. Гидравлический расчет канализационной сети. Проверка пропускной способности стояка. Расчет дворовой канализации.
курсовая работа [229,7 K], добавлен 13.04.2016Проектирование очистных сооружений с самотечным движением воды для городского водоснабжения. Анализ качества исходной воды. Расчетная производительность станции. Выбор технологической схемы, подбор оборудования. Подсобные и вспомогательные сооружения.
курсовая работа [545,1 K], добавлен 21.05.2015Выбор схемы и конструирование системы внутреннего водопровода. Определение основных параметров расхода воды. Гидравлический расчет сети водопровода в здании. Проектирование внутренней канализационной сети. Расчет и построение дворовой канализации.
курсовая работа [77,9 K], добавлен 30.06.2012Проектирование систем холодного водопровода и горячего водоснабжения здания. Определение расчетных расходов воды, диаметров труб и потерь напора. Исследование устройства сетей внутренней канализации. Гидравлический расчет дворовой канализационной сети.
курсовая работа [112,8 K], добавлен 25.03.2015Проектирование водопроводных сетей и водоводов для водоснабжения населённого пункта и промпредприятия. Расходы воды на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды. Трассировка и гидравлический расчёт водопроводной сети. Определение диаметров водоводов.
курсовая работа [127,3 K], добавлен 16.01.2013Разработка системы водоснабжения здания: определение мест прокладки стояков и магистральных трубопроводов, расчет направления подачи воды, требуемого напора и повысительных установок. Проектирование внутренней и дворовой канализации, стоковых выпусков.
задача [32,9 K], добавлен 28.09.2011Геолого-гидрогеологические условия района работ по водоснабжению. Характеристика месторождения подземных вод. Определение размеров водопотребления. Оценка качества воды и выбор источника водоснабжения. Описание мероприятий по улучшению качества воды.
курсовая работа [471,5 K], добавлен 24.11.2012Определение расчетных расходов от зданий общественного назначения. График водопотребления и подачи воды насосами. Трассировка сети и водоводов. Определение потерь напора на участках водопроводной сети и увязка колец. Начальное потокораспределение.
курсовая работа [178,2 K], добавлен 27.03.2014Теоретическое обоснование выбора схемы водоснабжения. Трассировка и конструирование водопроводной сети. Подбор насосов и автоматизация их работы. Определение режима водопотребления и расчетных расходов воды. Расчет пьезометрических и свободных напоров.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 17.08.2009
