● 摘要
城市给水系统优化运行的基础是全面、正确、科学、合理地进行给水管网系统工况的模拟与控制。管网建模是模拟管网系统动态工况、进行优化调度的最有效的方法。在研究国内外相关资料的基础上，从模型建立、模型校核和模型维护等方面描述了管网建模理论。通过分析影响微观模型精确度的因素，选取了两个变化性强的重要因素即用水量和摩阻系数作为主要研究内容。给水管网系统用水量是工况模拟的基础信息。可采用聚类分析方法对用户进行分类，先绘制出各类型用户各自的用水量变化曲线，再根据各类型用户的权重绘制整个城市的用水量变化规律曲线。接着，在深入讨论城市用水量预测方法——包括传统方法（如时间序列分析法）和BP神经网络方法等的基础上，着重研究利用最小二乘支持向量回归实现对小样本数据（日用水量）的预测，提出进行参数的分层交叉验证，并通过实例证实了该方法的可行性和有效性。给水管网系统的摩擦阻力随着系统使用年限的增加会发生显著的变化，直接影响水力计算的精度，导致系统工况模拟的失真。基于水力学计算公式的推导，阐述了经验摩阻的测试原理与方法。为了使管网模型更符合实际，还需对摩阻值进行校核——综合分析了传统方法和遗传算法在摩阻校正的应用。本文着重研究蚁群算法在摩阻校正中的应用，将经验摩阻值信息反映到初始外激素值和可视度上，来实现摩阻的优化计算。算例所得到的节点模拟结果能较好地符合实际，从而表明该算法校核摩阻值具有可行性和有效性。