城市給水管網水質因子宏觀研究.pdf

1、出廠水在通過城市供水管網輸配到達用戶的過程中，會發(fā)生一系列的變化，致使有些用戶處的水質惡化。因此，需要對管網中的水質進行研究。
　　水質因子是指能反映出水質狀況的衛(wèi)生學指標。
　　管網水質因子的微觀模型常常是以某一因子為研究對象，忽視了其它水質因子的狀況，有一定的局限性和片面性。城市給水管網水質因子的宏觀模型兼顧考慮到了多項水質因子的影響作用，能反映出管網中多項水質因子綜合作用的整體情況，具有全局性。
　　基于水質因子

2、的城市給水管網宏觀研究主要包括用于采樣點優(yōu)化設置的水質因子宏觀模型、管網水質的宏觀評價體系和管網水質影響因素宏觀診斷系統(tǒng)。
　　對復雜城市給水管網中的管線進行合并、簡化是采樣點優(yōu)化設置宏觀模型的建立的前提。
　　在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)為宏觀研究提供了實時的最新數(shù)據(jù)，水質因子檢驗系統(tǒng)為宏觀研究提供了正確的數(shù)據(jù)基礎，二者是宏觀研究的前提。
　　本文建立了基于水質因子的采樣點優(yōu)化設置宏觀模型，創(chuàng)新之處在于將物元分析與灰色理論的宏

3、觀模型相結合來進行采樣點優(yōu)化，能反映出多項水質因子的影響作用。宏觀模型是由物元模型和灰色模型組成的，兩種模型從不同的角度，相輔相成，為采樣點的優(yōu)化設置提供了圖形和數(shù)字化依據(jù)。
　　采樣點優(yōu)化的物元宏觀模型采用了處理不相容問題的物元分析理論，建立了采樣點數(shù)據(jù)的物元分析矩陣，采用客觀熵權的計算方法，構造了最佳、最次理想標準的關聯(lián)函數(shù)，繪制了物元分析的點聚圖，并對圖形中的各個區(qū)域作了系統(tǒng)分析，確定出了不同的水質集團，為采樣點的優(yōu)化設置提

4、供了圖形依據(jù)。
　　城市供水管網錯綜復雜，隱蔽性強，未知信息所占的比例大，屬于灰色系統(tǒng)的范疇。采樣點優(yōu)化的灰色宏觀模型采用了灰色關聯(lián)聚類理論，通過各采樣點間的灰色關聯(lián)度、差異矩陣，導出了各因子之間的親疏函數(shù)矩陣，在此基礎上，建立了最大支撐樹模型，通過連通樹節(jié)點和最大連通強度的確定，展示出各點之間的親緣譜系關系，對不同的連通強度下的連通閉包進行分析，選取中心點作為采樣優(yōu)化點。灰色關聯(lián)聚類的最大支撐樹模型確定了各個采樣點之間的親緣關系

5、程度，為采樣點的優(yōu)化設置提供了數(shù)字化的依據(jù)。最后用實例驗證出采用物元分析與灰色關聯(lián)聚類理論宏觀模型相結合進行采樣點優(yōu)化設置的可行性。
　　本文還建立了管網水質因子宏觀評價體系，并提出了建立管網水質宏觀督察系統(tǒng)的觀點，基于水質因子的管網宏觀評價體系是通過灰色聚類白化函數(shù)，對原有的灰色聚類模型進行量化后建立的。本文還首次提出了能兼顧反映眾多因子狀況的綜合性指標：灰色水質特征值，實現(xiàn)了城市管網水質因子的綜合數(shù)字化。
　　灰色水質特

6、征值是在灰色聚類系數(shù)基礎上得到的。它能反映出采樣點的水質整體狀況和水質的級別特征，解決了原灰色理論模型無法在同級別之間進行水質比較的缺陷，可以實現(xiàn)對不同地區(qū)、國家之間的管網水質比較與排序，采用能反映出采樣點整體狀況的綜合性指標：灰色水質特征值對外發(fā)布，便于公眾對管網水質有總體的認知和了解。本文還結合工程實例把現(xiàn)有的用于評價的三種水質指數(shù)模型與本文建立的管網宏觀評價體系作了對比，分析研究了指數(shù)模型的缺陷及產生錯誤的原因。
　　本文還

7、建立了采樣點水質影響因素宏觀診斷模型，對影響管網水質的因素作了分析，并通過實例找出了最主要的影響因素,并對所有影響因素進行排序，為水質的改善提供了理論依據(jù)。
　　綜上所述，本文從水質因子的角度出發(fā)，把物元分析與灰色理論相結合，建立了用于管網采樣點優(yōu)化的水質因子宏觀模型，此外，基于水質因子的宏觀評價體系的建立使管網水質間的整體比較及對外發(fā)布具有了可行性。本文提出的反映管網水質綜合狀況的灰色水質特征值，是管網水質實現(xiàn)綜合數(shù)字化的體現(xiàn)。