本文關(guān)鍵詞：基于SWMM的城市雨水管網(wǎng)可靠性分析以及多目標(biāo)改建優(yōu)化研究

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市化進程日益加快,城市面貌發(fā)生巨大的變化。現(xiàn)如今,城市市區(qū)大量地鋪設(shè)硬化地面,地面截水的能力大幅度下降,在暴雨強度和匯水面積相同的情況下地面徑流系數(shù)明顯比以前提高,因此在暴雨來臨時雨洪流量也相應(yīng)地增多。針對很多老城區(qū),排水管網(wǎng)是按照與多年前城市環(huán)境所相對應(yīng)的地表徑流系數(shù)、重現(xiàn)期等相關(guān)參數(shù)來進行設(shè)計的,而如今城市的發(fā)展和改造必然導(dǎo)致徑流系數(shù)和流量的大幅度提高,致使老城區(qū)的已建管網(wǎng)系統(tǒng)常常不堪重負,在強降雨或者連續(xù)性降雨的情況下出現(xiàn)水澇災(zāi)害等現(xiàn)象,對城市人民的生命以及財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。本文從雨水管網(wǎng)的角度出發(fā),研究城市雨水管網(wǎng)的可靠性以及多目標(biāo)改建優(yōu)化問題,以提高城市現(xiàn)有雨水排水系統(tǒng)的排水能力。本文從以下幾個方面進行了研究：首先,針對雨洪管理軟件SWMM的應(yīng)用現(xiàn)狀、計算原理以及建模步驟進行了詳細的總結(jié)和闡述。結(jié)合南京市某排水區(qū)雨水管網(wǎng)數(shù)據(jù),建立SWMM雨水管網(wǎng)模型。通過構(gòu)建SWMM軟件的接口程序,將SWMM動態(tài)鏈接庫中的計算函數(shù)嵌入MATLAB程序平臺中,實現(xiàn)MATLAB與SWMM數(shù)據(jù)的動態(tài)傳輸,能夠充分利用MATLAB軟件強大數(shù)值計算能力及SWMM軟件雨水管網(wǎng)性能模擬功能,自動模擬和計算降雨后城市雨水管網(wǎng)排水情況,減少了人工手動操作的步驟,提高運行計算的效率。其次,結(jié)合結(jié)構(gòu)可靠性理論探討了已建雨水管網(wǎng)的可靠性問題。以管徑、粗糙系數(shù)以及管道的鋪設(shè)偏差為隨機變量,基于節(jié)點的角度建立極限狀態(tài)方程。采用已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)可靠性分析的蒙特卡羅法對雨水管網(wǎng)節(jié)點可靠度進行計算,將SWMM源程序耦合進蒙特卡羅法的MATLAB計算程序之中,求解出雨水管網(wǎng)系統(tǒng)中可靠度較低的節(jié)點,為雨水管網(wǎng)工程的維修和改擴建提供依據(jù)。最后,針對雨水管網(wǎng)多目標(biāo)改建問題進行研究。以降低改建成本、挖槽土方量以及溢流量為三個目標(biāo),以雨水管網(wǎng)設(shè)計過程中的水力條件為約束,以管徑的大小和檢查井的埋深為變量建立管網(wǎng)多目標(biāo)改建模型。利用多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法對雨水管網(wǎng)多目標(biāo)改建優(yōu)化模型進行求解,將SWMM源程序嵌入多目標(biāo)粒子群的MATLAB計算程序中,自動計算每一次模擬之后的管網(wǎng)系統(tǒng)中的溢流量大小并將其作為輸入數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型的目標(biāo)函數(shù)計算過程中,提高計算效率和精度。
【關(guān)鍵詞】：雨水管網(wǎng) SWMM 可靠性分析 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU992.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究綜述10-17
• 1.2.1 城市雨水管網(wǎng)可靠性研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 可靠性分析方法11-14
• 1.2.3 城市排水管網(wǎng)改建優(yōu)化研究發(fā)展14-15
• 1.2.4 管網(wǎng)優(yōu)化方法15-17
• 1.3 論文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)17-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 技術(shù)路線18-19
• 2 SWMM模型19-39
• 2.1 SWMM模型概述19-21
• 2.1.1 SWMM模型基本介紹19-20
• 2.1.2 SWMM模型應(yīng)用20-21
• 2.2 SWMM模型組成21-27
• 2.2.1 降雨模型22
• 2.2.2 產(chǎn)流模型22-24
• 2.2.3 下滲模型24-25
• 2.2.4 匯流模型25-26
• 2.2.5 管網(wǎng)水動力模型26-27
• 2.3 SWMM建�；静襟E27-33
• 2.4 研究區(qū)雨水管網(wǎng)建模33-35
• 2.4.1 模型的建立33-34
• 2.4.2 研究區(qū)降雨情景設(shè)計34-35
• 2.5 SWMM調(diào)用接口35-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 3 城市雨水管網(wǎng)可靠性分析39-49
• 3.1工程結(jié)構(gòu)可靠性的有關(guān)基本概念39-40
• 3.2 雨水管網(wǎng)節(jié)點可靠度分析40-43
• 3.2.1 雨水管網(wǎng)水力計算40-41
• 3.2.2 雨水管網(wǎng)輸水能力不確定分析41-43
• 3.2.3 基于節(jié)點的極限狀態(tài)方程43
• 3.3 基于Monte-Carlo的節(jié)點可靠度計算43-46
• 3.3.1 MATLAB與SWMM的數(shù)據(jù)傳輸43-44
• 3.3.2 節(jié)點可靠度分析流程44-46
• 3.4 計算實例46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 4 城市雨水管網(wǎng)多目標(biāo)改建優(yōu)化49-61
• 4.1 雨水管網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型49-52
• 4.1.1目標(biāo)函數(shù)49-51
• 4.1.2 約束條件51-52
• 4.2 多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法52-55
• 4.2.1 多目標(biāo)粒子辭算法的基本理論52-53
• 4.2.2 多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的流程53-55
• 4.3 計算實例55-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5 結(jié)論與展望61-64
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71
• 致謝71-73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李霞;石宇亭;李國金;;基于SWMM和低影響開發(fā)模式的老城區(qū)雨水控制模擬研究[J];給水排水;2015年05期

2 常艷;;特大城市頻發(fā)內(nèi)澇原因及建議——以北京為例[J];城市管理與科技;2014年04期

3 范雯雯;;利用蒙特卡羅方法模擬期權(quán)價格的實證分析——基于方差減縮技術(shù)中的分層抽樣方法[J];時代金融;2013年15期

4 周建華;李文濤;隋軍;牛櫻;劉成林;龍展波;鐘毅;;水力模型在城市排水管網(wǎng)改造設(shè)計中的應(yīng)用[J];給水排水;2013年05期

5 趙子成;禹華謙;;基于節(jié)點的既有雨水管網(wǎng)系統(tǒng)可靠度研究[J];重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年06期

6 魯鵬;章衛(wèi)國;李廣文;劉小雄;;新的MOPSO及其在大型復(fù)雜系統(tǒng)可靠性優(yōu)化中的應(yīng)用[J];計算機應(yīng)用研究;2012年06期

7 張勝杰;宮永偉;李俊奇;;暴雨管理模型SWMM水文參數(shù)的敏感性分析案例研究[J];北京建筑工程學(xué)院學(xué)報;2012年01期

8 宋敏;商良;邵東國;;珠三角地區(qū)城市雨洪過程模擬與計算——以佛山市南海區(qū)北村水系為例[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2011年04期

9 黃卡;;SWMM模型在南寧心圩江設(shè)計洪水中的應(yīng)用研究[J];紅水河;2010年05期

10 徐承龍;馬俊美;;蒙特卡羅方差減小技術(shù)以及在金融中的應(yīng)用[J];上海金融學(xué)院學(xué)報;2010年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 戴偉;基于響應(yīng)面方法的立管結(jié)構(gòu)可靠性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

2 段巍;汽輪機葉片強度可靠性分析的響應(yīng)面方法研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐迅;多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法及其應(yīng)用研究[D];江南大學(xué);2014年

2 邊易達;基于HEC-HMS和SWMM的城市雨洪模擬[D];山東大學(xué);2014年

3 付煬;基于SWMM和Infoworks CS的南湖路高排管涵改造工程水力模擬研究[D];湖南大學(xué);2013年

4 左一多;多目標(biāo)優(yōu)化問題的粒子群算法及其性能分析[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

5 楊博;基于混合法和控制變量法的發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估研究[D];太原理工大學(xué);2013年

6 張杰;基于GIS及SWMM的鄭州市暴雨內(nèi)澇研究[D];鄭州大學(xué);2012年

7 劉雙;城市污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計研究[D];西安理工大學(xué);2010年

8 張桂彬;基于可靠性的城市雨水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計研究[D];西南交通大學(xué);2009年

9 崔穎;排水管道設(shè)計優(yōu)化的遺傳與模擬退火混合算法研究[D];重慶大學(xué);2009年

10 孫圣廣;城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計可靠性研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

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本文編號：1123392