一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法技术方案

本发明专利技术提供一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法，包括骤：确定修复开始时的决策变量；确定时刻所有受损管道的修复操作集合；计算时刻最优的修复方案；使用供水管网压力驱动模型模拟修复操作；更新决策变量；判断更新后的决策变量中否出现新的受损管道，重复执行上述过程，直至所有的受损组件修复完毕。本发明专利技术是对灾后供水管网恢复研究领域的一个重要补充，为灾后供水管网的快速响应及修复提供了重要的技术支撑，具有很好的推广和实际工程应用价值。

A dynamic optimization method for large area pipeline repair of water supply system after disaster

【技术实现步骤摘要】
一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法
本专利技术涉及市政工程和城市供水管网领域。
技术介绍
地震、台风和洪水等自然灾害会对供水系统造成巨大破坏，并导致长达数天乃至数月的供水中断。因此，提高供水管网灾后响应及恢复能力，即提高供水系统在自然灾害下的韧性，具有重要的意义。韧性起初被定义为供水系统灾后恢复正常供水能力的期望时间，随后经过学者几十年不断的研究，加入了更多的指标和参数，变得更加科学与全面。与此同时，学者们对供水系统不同工况下的韧性进行了大量的研究。从对单根管道破坏分析，发展为供水系统大面积破坏分析。然而，以上研究主要针对供水系统进行韧性评估及分析，通过优化灾后修复方案以提高供水系统的韧性却极少研究。除了自然灾害对供水系统的复杂破坏作用，灾后维修也通常受到很大限制。这是因为：(i)可用于恢复供水服务的资源(例如：维修队的数量)有限，因此需要进行最优化分配；(ii)用户优先级不同，例如关键基础设施相对于正常居民具有较高优先级；(iii)供水系统水力条件复杂，对某些管道的修复可能显著影响其他管道的水力状态(例如：修理某根管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法，其特征在于：/n包括以下步骤：/n(1)确定修复开始时的决策变量：灾后供水系统管道修复优化问题中的决策变量定义为受损管道(爆管和漏损)；/n(2)确定t时刻所有受损管道的修复操作集合，针对t时刻所有受损管道，分别确定各自的隔离、更换或维修所需的时间；/n(3)使用遗传算法计算t时刻最优的修复方案：优化目标数学表达式如下：/nmaxRE＝f(M

【技术特征摘要】
1.一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法，其特征在于：
包括以下步骤：
(1)确定修复开始时的决策变量：灾后供水系统管道修复优化问题中的决策变量定义为受损管道(爆管和漏损)；
(2)确定t时刻所有受损管道的修复操作集合，针对t时刻所有受损管道，分别确定各自的隔离、更换或维修所需的时间；
(3)使用遗传算法计算t时刻最优的修复方案：优化目标数学表达式如下：
maxRE＝f(M1,M2,M3)式1，
其中，M1、M2和M3为三个评价指标；
(4)使用供水管网压力驱动模型模拟修复操作：t时刻最佳修复操作顺序确定后，通过供水管网压力驱动模型按照操作顺序模拟第i(起始i＝1)个修复操作Ri；
(5)更新决策变量：执行完第i个修复操作Ri之后，更新t＝t+T(Ri)时刻的决策变量，T(Ri)为修复操作Ri所需的时间；
(6)判断更新后的决策变量中否出现新的受损管道，若未出现，返回步骤2，否则，返回步骤4)模拟第i(i＝i+1)个修复操作；
(7)该过程重复执行，直至所有的受损组件修复完毕，最终，得到整个修复过程的最优修复方案。


2.根据权利要求1所述的一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法，其特征在于：受损管道包括爆管和漏损两种受损方式。


3.根据权利要求2所述的一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法，其特征在于：对于爆管的受损管道，其修复操作包括为隔离和更换，即首先需要关闭相应的阀门对其进行隔离操作之后，才可以进行管道更换操作。


4.根据权利要求1所述的一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法，其特征在于：对于漏损管道，只需要在管道上使用夹钳进行维修操作。


5.根据权利要求1所述的一种灾后供水系统大面积管道修复的动态优化方法，其特征在于：M1定义为重要设施中断服务时间，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑飞飞，张清周，张土乔，黄源，何桂琳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33