基于图深度学习的供水管网短期需水量预测研究

供水系统短期需水量预测是供水管网优化调度的基础,预测的准确性对供水调度有重要影响。图神经网络是一种新型神经网络架构,通过学习对象的拓扑特征优化学习效果。利用供水管网的拓扑特征搭建了图波网络(Graph Wavenet)模型,用于学习供水管网各监测点的空间拓扑关系及其需水量时间序列关系,实现了更准确的供水管网短期需水量预测。使用真实管网历史数据训练Graph Wave Net模型,未来5 min预测的最小百分比误差达到1.28%,平均百分比误差达到1.34%。实验成功地将给水管网拓扑结构用于优化深度学习模型效果,使用图卷积网络模型有效提升了供水管网短期需水量预测精度。并对图神经网络在供水管网领域的应用前景进行了简要探讨。     

智能供水调度监控系统在能源计量中的应用

在某地区为了改善原有供水调度系统的工作效率,将原有的供水无线调度系统改进升级为基于网络的远程智能化的调度系统。在系统的建设过程中主要的引用了自控、计算机等多种技术相结合,有效的实现了水厂运行、城市供水管网等在线监测和分析,创建了数据统计分析功能,提高了企业的经济效益。     

智慧水务背景下的供水管网漏损控制研究进展

供水管网漏损是国内外供水行业面临的普遍难题,不仅造成大量的水资源浪费,而且带来管网水质二次污染风险.因此,管网漏损控制一直是供水行业的研究热点.尤其是近年来智慧水务的发展,使管网基础信息与运行监测数据不断完善,大大推动了管网漏损控制技术的发展.综述了管网破损预测、管网漏损识别定位、管网漏损控制方案优化、数据质量控制与漏损管理系统等方面的研究进展,并分析了当前研究的特点与不足,以期为管网漏损控制技术的发展提供借鉴.     

基于压力时空特征的供水管网漏失定位方法及物理实验验证

供水管网漏失是国内外普遍存在的问题。如何有效降低管网漏失率、定位漏失发生的位置,是困扰我国供水行业的一个重要问题。基于水力模型和在线监测数据的管网漏失定位方法能够较快地对管道漏失事件进行侦测识别,并实现初步定位,但该类方法较为依赖水力模型精度,同时缺乏足够的实际管网漏失案例监测数据进行检验。通过搭建实验室管网模型,布设SCADA系统用以监测压力、流量数据,从而实现对城市供水管网的模拟,以生成各类管网漏失的模拟数据,用于检验漏失定位方法的有效性。同时,通过改变漏失位置及漏量、模型精度、监测点优化布置方式,进行漏失定位效果的比对,分析了影响漏失定位效果的因素。     

灌溉水库群优化调度的AD模型

随着国民经济的不断发展,工农业用水日益增长,但可供利用的水资源有限,使得供水与需水矛盾加剧。因此,对流域内或流域间的水库进行联合调度和管理,将有限的水资源统筹安排、挖掘潜力、充分发挥现有工程的效益、提高供水的保证程度即对水库实施优化调度很有现实意义。本文应用系统分析方法,建立了灌溉水库群优化调度的聚合分解(AD)模型,以保证在系统整体效益最优条件下得出各库的最佳运行策略,从而使水库的运行管理建立在科学的基础之上。     

无负压供水模式下管网水力模拟与安全评价分析

近些年,无负压供水设备作为新型供水模式,在城市二次供水管网中广泛使用.本研究针对无负压供水对整个管网的影响并不明确的现状,分析了无负压供水模式对管网供水安全的影响,利用管网水力学模型,提出了一种无负压供水状态下的管网水力学模拟方法,应用该方法建立了一种用以确定管网可承受安装无负压供水设备的最大节点数的方法,将此方法应用于两个算例管网,其结果表明算例管网中分别有67%、89%的节点不适合安装无负压供水设备.该方法简单实用,推荐在管网设计与规划中使用,以提高管网供水安全性.     

基于动态剪枝的城市供水管网优化调度算法

城市供水管网的优化调度模型,需要反复调度水力学模型来计算目标函数和约束条件,从而产生巨大的计算和时间成本。在优化迭代过程中,为了获得更优秀的优化结果,通常在搜索空间中约束条件的边界进行搜索,产生了大量不满足约束的样本和较低的优化效率。为解决这一问题,提出了一种高效的基于约束条件的动态剪枝方法,在运行水力学模型前,利用优化计算过程中积累的数据来判断样本是否符合约束条件,从而剔除不满足约束的样本,提高优化效率。模型分别在1个案例管网和1个真实管网上进行测试,结果表明:使用朴素贝叶斯、决策树和支持向量机作为动态剪枝算法,在获得和原始优化模型几乎相同结果的同时,分别减少56.4%、58.5%和56.8%的计算次数。     

现代化大都市供水管网水质监测及评价——以国内某大城市为例

供水管网是影响供水水质的重要因素,特别是在拥有复杂供水管网的现代化大都市。以国内某现代化大都市供水管网为研究对象,该市拥有普通自来水供水系统和饮用净水供水系统,分别建立了水质监测系统,并根据提出的供水管网水质监测点布置原则确定了水质监测点的位置、数量及监测频率、指标;通过从2009年6月至2010年1月为期8个月的水质监测,共采集了560份水样数据,据其对该大都市的供水管网水质进行了分析评价。结果显示:供水管网对普通自来水及饮用净水水质都会产生不良影响;普通饮用水经过管网传输,细菌总数升高甚至超标,特别是在供水管网末梢及两水厂供水交界处;饮用净水的不合格项目为细菌总数和浑浊度,其在距离水厂越近的区域水质越好。     

供水管网中微/纳米塑料的赋存及污染特性

微/纳米塑料具有分布广泛、粒径小、难降解、可吸附有毒物质等特性,其去除效果及对环境污染的现状尚不明晰,是当前研究热点和难点.本文从供水管网中微/纳米塑料的来源、分布规律及水质安全危害等角度,概述了全球范围内供水管网中微/纳米塑料的研究现状.结果表明,给水处理厂出厂水携带残留的微/纳米塑料颗粒进入供水管网,而塑料材质管道在水力、水质作用下(流速、机械磨损、消毒剂等)同样存在微/纳米塑料释放可能.微/纳米塑料自身的密度、电荷等固有特性影响了它在供水管网中的空间分布规律,且在饮用水输配过程中,微/纳米塑料可同有机物、微生物等物质反应,从而影响供水管网的水质安全.本文旨在提出未来的研究重点和方向,从而为进一步了解微/纳米塑料对饮用水安全的影响及如何控制其污染提供理论基础.     

污水处理智能控制与优化控制方法及应用

论述目前污水处理中的智能控制与优化控制方法的研究与应用现状,对模糊控制技术、神经网络软测量与控制、优化控制等方法进行了分析,指出在污水生物处理中引入智能控制是一种提高处理效率、降低运行成本的有效方法.污水处理最优控制能使系统运行稳定可靠,出水水质达到预定标准,而且使出水水质满足要求不增加处理成本.     

水资源规划优化技术研究进展及展望

文章针对水资源管理与规划的发展过程,详细论述了水资源系统管理与规划中常用优化技术的国内外研究成果及应用。根据是否考虑了模型参数或者模型结构的不确定性问题,将优化模型分为确定性优化模型和不确定性优化模型,同时对每种优化技术做了简要介绍,通过对不确定性优化模型的详细介绍指出了不确定性优化是当前水资源系统优化的热点;同时指出当前不确定性优化技术存在的问题,未来不确定性优化技术发展方向为多种不确定性以及多重效益的综合考虑等。     

农业生态系统种养结合优化结构模式的研究

根据种植业和畜禽养殖业协调发展的原则，以河南省封丘县潘店乡现行农业生态系统物质流、能量流和价值流为基础，以种植业和畜禽养殖业总体经济纯效益最高为目标，在土地面积、劳力、畜力、社会需求、饲料量的约束之下，进行了种养结合的优化设计，得出了优化方案。优化后的农业生产结构比优化前的纯收益提高了６９１４％，系统的综合效益指数提高了３３４８％，优化方案对调查地区农业生态系统结构调整具有一定指导意义。     

Using an optimization model to evaluate the economic benefits of industrial symbiosis in the forest industry

In this work, a model comprising a pulp mill, a sawmill, a district heating network and a biofuel upgrading plant is used to demonstrate how the MIND method, an optimization method based on mixed integer linear programming, can be used to evaluate industrial symbiosis in the forest industry. Using this method, both energy and material flows on both the supply and the demand side can be studied simultaneously. The method can be used to find improvements in the structure of the modelled system, to find the optimal operational strategy of a given system, and to evaluate and compare different systems. The total system costs for stand-alone cases and integrated industrial symbiosis system configuration are compared, generating results that can be used as decision support when planning industrial symbiosis initiatives in the forest industry. The results of this study showed that there are financial benefits to industrial symbiosis compared to the same system operated in stand-alone mode, and that the industrial symbiosis configuration generates a more stable system. However, it is difficult to generalize the results from a case study, and the main conclusion drawn is that it is possible to show that industrial symbiosis has economical benefits, although the magnitude of these benefits needs to be evaluated from case to case.     

矿区土地复垦与生态重建效益演变与配置研究

矿区复合生态系统的重建是对未来空间系统结构和功能的超前安排,其效益的演变极大地受到自然、社会、经济的影响。论文从资源经济、生态经济角度,讨论了矿区土地复垦与生态重建效益的概念和内涵,分析了矿区生态系统演变、矿区生态重建目标、矿区生态系统类型、矿区生态重建措施及矿产资源综合利用对矿区生态系统“三大效益”配置的影响;并以平朔安太堡露天煤矿1985～2015年土地复垦与生态重建过程中的土地资源利用结构动态演变为实例,初步揭示矿区生态重建过程中“三大效益”的有序配置和高度统一问题;为优化矿区土地资源利用结构和建立矿区复合生态系统重建的效益评价指标体系提供理论基础。     

电磁环境监测传感器部署效率评估方法

目的提升电磁环境的全域、精细化监测能力。方法基于单个传感器监测能力和多个传感器协同监测效率,建立相应的评估指标模型,利用多属性决策方法将多指标量化为单一指标,获得监测传感器部署效率评估结果。结果以待评估方案与理想方案的贴近度作为部署效率评估指标,建立了部署效率评估指标体系,提出了基于逼近理想解排序法(TOPSIS)和网络分析法(ANP)的综合评估方法。结论通过仿真验证了该方法的可行性和有效性,为监测传感器部署方案优化和动态调度提供量化评估数据支撑。     

水情自动测报系统在唐徕渠水量调度中的应用研究

水情自动测报系统在唐徕渠水量调度中的应用问题,是由于水资源的日益紧缺,为推进节水型灌域建设,解决灌区的用水矛盾,文中介绍了唐徕渠灌区的基本概况,探讨了水情自动测报系统建设,从对唐徕渠水量调度情况的分析,提出建立水情自动测报系统后对水量调度工作的影响,探讨了水情自动测报系统与科学调度水量、水情自动测报系统与干渠险情、水情自动测报系统与管理效率、水情自动测报系统与农民利益、水情自动测报系统与城镇化建设和水情自动测报系统与监管统计,指出水情自动测报系统存在的问题,并提出改进拱赫     

基于可信性理论的水资源优化配置模型

针对城市水资源与水环境系统中存在的不确定性与复杂性,提出了模糊环境下基于可信性理论的CFCCP模型(可信性模糊机会约束规划模型),并将其应用于衡水市水资源优化配置模型的研究中. CFCCP模型以衡水市经济、社会与环境效益最大化为目标,以供需水量、区域协调发展等为不确定性约束,以各水源在各子区不同部门间的分配为决策变量,并且设计了基于模糊模拟的猴群算法进行求解. CFCCP模型可反映不确定性因素对系统收益的影响,计算了各规划水平年置信水平为08时的水资源配置风险-收益权衡方案,得到2015年和2025年的区域经济效益分别为198 36530×104和266 22730×104元,缺水量分别为25 29936×104和20 99096×104 m3,污染物排放量分别为12 80847和13 00044 t. 同时,通过与传统优化算法的比较,证明了基于模糊模拟的猴群算法在求解多维优化问题时的有效性.      

大气污染防治综合科学决策支持平台的开发及应用

大气污染防治和环境治理的紧迫性和复杂性需要科学有效的决策,而以费效评估为标志的综合决策评估模型是支撑环境决策和管理的重要工具.当前以ABaCAS（Air Pollution Control Cost-Benefit and Attainment Assessment System,空气污染控制成本效益与达标评估系统）为代表的综合决策评估模型可以实现对特定减排方案的费效评估,然而无法支持开展基于费效的达标路径优化,以及对应不同环境目标下减排策略的优化制定.针对上述问题,建立了大气污染防治综合科学决策支持平台.该平台以ABaCAS的4个核心模块为基础,建立了新的基于环境目标的反算技术（LE-CO）及优化集成运行模式（ABaCAS-OE）,实现了对不同环境目标要求的减排量反算,并对优化的减排策略下的空气质量改善效果、目标可达性、控制成本及健康收益进行快速估算.将大气污染防治综合科学决策支持平台应用到京津冀及周边地区"2+26"城市,反算了2035年达标要求下的减排情景,以及对应减排方案的费用与效益.结果表明,相较于2015年,预测了2035年京津冀及周边地区的PM_2.5、SO₂、NO_x、VOCs、NH₃排放量需分别减排70%~87%、49%~85%、66%~74%、51%~66%、0~40%才可达标,并且该情景可以带来可观的效益,费用-效益比达3.7.未来大气污染防治综合科学决策支持平台的研究将进一步面向多目标、多行业、多组分、多区域的精细化调控技术,实现经济、能源、排放、浓度、成本、健康、生态、气候一体化的综合决策,以全面支撑我国大气污染防治的综合科学决策.      

工程材料LCA中环境效益的分析与研究

论述了材料环境效益性的目标因素,详细分析产品材料在LCA中的环境效应性、能量消耗性和经济回收性;通过LCI分析建立环境效应、能量度量、经济度量的决策模型和数学模型实现材料环境效益性的目标;先整体定性分析LCA工艺,再定量计算环境效益的三属性值,建立目标函数、分层优化算法确定影响因子和相应的权重系数之间的关系以及对产品材料的环境效益性的影响,最后以家用小型风扇回收处理中各种材料环境效益性为例进行具体分析和决策,进一步明确和决策优化出环境效益性好的工程材料。