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供水管网中水质恶化的原因主要来自内源污染和外源污染两个方面,依据不同的监测目的分为常规水质监测和突发污染水质监测。水质监测点单个方面的优化选址已经不能满足供水企业对水质监测的要求。本文以fossolo算例管网和广东省TX实际管网为研究对象,开展基于常规和突发污染复合目标下水质监测点优化选址模型的构建以及求解模式的研究。最终获得满足监测目标要求的水质监测点布置方案,提高供水管网的管理和节省在水质监测方面的投资。 首先,在EPANET平台上建立管网模型,模拟管网的非稳态工况运作,得到管网的静态和动态数据库。根据管网的动态数据库,在 MATLAB平台上建立水质比例矩阵和监测时间矩阵。 其次,提出基于常规和突发污染复合目标的水质监测点优化选址方法和使用改进的 NSGA-Ⅱ算法进行求解。在 NSGA-Ⅱ算法的基础上建立外部档案储存非支配解和对产生子代的方式进行改进,提高NSGA-Ⅱ算法求解水质监测点多目标优化选址模型的效率。结果表明,在fossolo管网上求解基于常规和突发污染实现同时监测的监测点优化选址模型,与使用NSGA-Ⅱ算法相比,在获得完整的非支配解得情况下,运算时间节省了约42%。 再次,通过在常规水质选址模型和突发污染水质监测选址模型的目标函数引入监测点的数目与管网节点数目的比值,形成了双目标优化选址模型并采用改进的NSGA-Ⅱ算法对选址模型求解。在fossolo管网和TX实际管网应用改进后选址模型,对于fossolo管网,在水龄覆盖标准值为0.75和监测时间为900s的情况下,布置3个常规监测点和3个突发污染水质监测点,常规监测的水量覆盖率为81.8%和突发污染监测失效率为22.7%。对于TX实际管网,在水龄覆盖标准值为0.5和监测时间为1800s的情况下,分别布置常规水质监测点87个和突发污染水质监测点98个,和在水龄覆盖标准值为0.75和监测时间为1800s的情况下,分别布置常规水质监测点135个和突发污染水质监测点98个,满足常规水质监测的水量覆盖率为80%和突发污染水质监测的监测失效率为30%。 最后,在fossolo管网和TX实际管网模型应用提出的基于常规和突发污染复合目标下监测点优化选址模型和采用改进的NSGA-Ⅱ算法求解。在满足了常规监测水量覆盖率80%以上和突发污染水质监测的监测失效率在30%以下的监测目标的前提下,对于fossolo管网,布置3个水质监测点,常规监测的水量覆盖率为80.1%和突发污染监测失效率为27.4%,与单独布置需要6个监测点相比,监测点数目减少3个。对于TX某城镇管网,在水龄覆盖标准值为0.5和监测时间为1800s的情况下,需要布置布置120个监测点与单独布置需要151个监测点相比,监测点数目减少了约20%。在水龄覆盖标准值为0.75和监测时间为1800s的情况下,需要布置151个监测点,与单独布置需要189个监测点相比,监测点数目减少了约21%。证明了提出的基于常规监测和突发污染水质监测复合目标下监测点优化选址方法是可行的,有利于减少了供水企业在水质监测方面的投资和提高供水企业管理水平。