一种低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法技术

本发明专利技术公开了一种低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法，以遭遇低于设计标准暴雨下城市感潮排涝泵站排水周期内排水耗电费用最小为目标，构建目标函数，并对目标函数添加约束条件，使得机组实现安全运行且机组在稳定高效运行下的排水耗电费用最小，同时通过将初始扬程和水动力计算水位逐次逼近后泵站抽排流量下的实时扬程作为泵站流量计算依据，实现排涝泵站运行时各机组各时段扬程、流量、效率的实时准确抓取，提高了模型求解时重要参数即扬程、流量、效率等的计算精度，并将重要参数耦合入遗传算法进行数学模型求解，得到各时段各机组优化运行方案，即叶片安放角组合，对城市排涝泵站工程优化运行决策调度具有重要的理论和现实意义。重要的理论和现实意义。重要的理论和现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法


[0001]本专利技术水利工程感潮排涝优化
，尤其是一种低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国区域性极端短历时强降雨发生频率显著增加，大中型城市排涝泵站作为城市建设的重要基础设施，在保护人民生命财产安全，保障城市基础设施功能方面发挥重要作用。此类工程具有工况可调节(变角调节、变速调节)、单机流量大、季节性运行时间长等特点，特别是在汛期和短历时极端降雨条件下排涝时能源消耗巨大，在遭遇设计标准以下暴雨时，合理分配泵站各机组各时段排水量，实现系统在功能正常发挥前提下的节能优化运行，具有十分重要的理论和现实意义。以往排涝泵站研究大部分是以预先假定的时段平均扬程作为流量等重要参数的计算依据，实际情况下，排水泵站运行导致的排水区河网水位下降，势必影响到泵站站上水位，进而直接影响排水期各时段泵站提水扬程，导致既定扬程发生偏移，影响排涝泵站性能特性的准确确定及泵站实际运行效益的发挥。
[0003]同时，对于受潮汐影响的城市感潮排涝泵站，在运行过程中站上、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)以城市感潮排涝泵站遭遇低于设计标准降雨时给定排涝周期内的排水耗电费用最小为目标，建立目标函数；(2)给定目标函数的约束条件，以此构建感潮排涝模型；(3)针对泵站优化运行过程中各时段扬程与站上河道水位变化的复杂相关性，构建耦合扬程
‑
水位逐次逼近的遗传算法，求解感潮排涝模型，获得满足泵站站下水位变化、站上感潮水位均与泵站运行扬程实时匹配的泵站优化运行方案。2.根据权利要求1所述的低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法，其特征在于，步骤(1)中，目标函数为：式中，f为泵站排水期内最小耗电费用，单位为元，JZ为水泵机组数量，单位为台，j为机组编号j＝1，2，3，...，JZ；SN为排涝泵站排水期划分的时段数，i为时段编号，i＝1，2，3，...，SN；ρ为水的密度，单位为kg/m3，Q
i,j
(θ
i,j
)为第i时段第j台机组在叶片安放角θ
i,j
时的流量、η
zi,j
(θ
i,j
)为第i时段第j台机组在叶片安放角θ
i,j
时的泵装置效率，C
i
为第i时段泵站站下潮位，单位为m，Z
i
为第i时段泵站站上河道水位，单位为m，ΔT
i
为第i时段的时段长度，单位为h，P
i
为第i时段的峰谷电价，单位为元/(kW
·
h)，η
mot,j
为第j台机组的电动机效率，η
int,j
为第j台机组的传动效率。3.根据权利要求1所述的低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法，其特征在于，步骤(2)中，约束条件包含目标排水总量约束、功率约束、排水区河网水位约束、机组开停机次数约束、机组运行最短时长约束。4.根据权利要求1所述的低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法，其特征在于，步骤(3)中包含以下步骤：(3
‑
1)数据准备，包括水位参数、水泵机组参数、时间参数、运行参数、河网参数、计算参数；(3
‑
2)设计低于标准降雨下基于耦合扬程
‑
水位逐次逼近的遗传算法的感潮排涝泵站优化运行方法。5.根据权利要求4所述的低于设计标准降雨下的感潮排涝泵站优化运行方法，其特征在于，步骤(3
‑
2)中，具体包含以下步骤：(3
‑2‑
1)根据遗传算法设置进化代数计数器t＝0，设置最大进化代数T，随机生成M个个体作为初始群体P(0)，个体中包含基因为由泵站各时段各水泵叶片安放角组成的数组，即为泵站各机组各时段运行方案θ
ij
(i＝1，2，3，...，SN；j＝1，2，3，...，JZ)；(3
‑2‑
2)构建泵站控制区河网的一维水动力模型：
式中，Z为水位，单位为m；Q为流量，单位为m3/s；B为水面宽度，单位为m；R为水力半径，单位为m；A为断面面积，单位为m2；q为旁侧入流流量，单位为m3/s；t为时间坐标，s为空间坐标；(3
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3)采用Preissmann四点隐式差分法对一维水动力模型构建差分方程，该差分方程的简化四点线性隐格式为：程的简化四点线性隐格式为：程的简化四点线性隐格式为：式中，θ为加权系数，0≤θ≤1；(3
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4)收集一维水动力模型求解所需信息，完成概化河网设置，其中，一维水动力模型求解所需信息包括河网初始水深、河网初始流量、河网河道编号、河段划分、各河道断面信息、河段汊点类型及数量、河道上下边界条件信息、旁侧入流流量；(3
‑2‑
5)采用追赶法求解单个河道中各段水位与流量，普通微段时，求解一维水动力模型对应差分方程中的各项系数即可；含汊点的微段时，根据汊点具体类型，求解与河段差分方程形式对应的方程中各项系数，代入包含汊点河道已知上下游边界条件，形成代数方程组，其系数矩阵为对角阵；(3
‑2‑
6)同样采用追赶法对其余河道各段水位与流量数据完成计算，并完成河网水流的一次迭代计算，一次迭代计算完成后判断迭代是否收敛，若收敛，则河网未知时层上的水位、流量等水力要素的求解完毕，否则返回继续迭代计算；一个时层的计算结束后，进入下一个时层的计算，直至所有时层计算完毕；(3
‑2‑
7)给定一组泵站站上日常水位过程Z
i0
(i＝1，2，3，...，SN)，通过与已知泵站站下潮位过程差值，获得各时段泵站时均扬程过程H
i0
(i＝1，2，3，...，SN)，根据水泵的扬程
‑
流量特性关系，推求在步骤(31)给定的各时段叶片安放角下的泵站排涝流量过程Q
i0
(i＝1，2，3，...，SN)。(3
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【专利技术属性】
技术研发人员：龚懿，邹文昊，陈飞宇，张礼华，陈兴，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：