以蘇州為代表的南方水網(wǎng)密集地區(qū)由于地下水位高、降雨量豐富，外來水入流入滲現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，影響污水廠運(yùn)行效率。與此同時，受污水管網(wǎng)傳輸和污水廠處理能力限制，在降雨期存在一定的污水無組織漫溢現(xiàn)象，相應(yīng)排放的COD等污染物總量及其引起的水環(huán)境沖擊負(fù)荷不容忽視，雨季減排任務(wù)艱巨。
針對上述問題，清華大學(xué)等單位承擔(dān)的“望虞河?xùn)|岸水設(shè)施功能提升與全系統(tǒng)調(diào)控技術(shù)及示范”課題開發(fā)了基于多目標(biāo)魯棒優(yōu)化的水環(huán)境設(shè)施雨季協(xié)同調(diào)控技術(shù)。
與傳統(tǒng)排水系統(tǒng)實(shí)時控制方法相比，該技術(shù)在精準(zhǔn)識別管網(wǎng)入流入滲機(jī)理的基礎(chǔ)上構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真模擬模型，在保證模擬精度的前提下，將傳統(tǒng)預(yù)測控制模型的計(jì)算速度從小時級提升至秒級。相較于靜態(tài)規(guī)則控制，該方法能夠充分挖掘系統(tǒng)調(diào)控潛力，協(xié)同優(yōu)化3個及以上的控制目標(biāo)，在測試降雨條件下，漫溢量實(shí)現(xiàn)額外10.5%的削減，在分鐘級時間尺度上實(shí)時生成最優(yōu)控制策略。
相較于同類技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化，同時兼顧了計(jì)算速度和控制效果，保證了控制策略的實(shí)時性和有效性，支撐了排水系統(tǒng)實(shí)時控制的工程化應(yīng)用。
協(xié)同調(diào)控技術(shù)路線及核心仿真優(yōu)化模塊
在此基礎(chǔ)上，水專項(xiàng)研究團(tuán)隊(duì)在蘇州市福星片區(qū)開展了模型模擬測試及現(xiàn)場驗(yàn)證。根據(jù)蘇州市福星片區(qū)的地方特點(diǎn)，應(yīng)用基于多目標(biāo)魯棒優(yōu)化的水環(huán)境設(shè)施雨季協(xié)同調(diào)控技術(shù)，實(shí)時生成控制策略庫，指導(dǎo)福星片區(qū)排水系統(tǒng)整體調(diào)控。
2020年6月起，該技術(shù)在蘇州市中心區(qū)供排水設(shè)施一體化管理平臺上業(yè)務(wù)化應(yīng)用，第三方監(jiān)測結(jié)果表明，4場實(shí)測降雨中福星污水廠COD、TN、TP進(jìn)水濃度比同等降雨條件下平均提高18.7%、37.4%、7.4%，7-12月新增COD、TN、TP削減量分別為726.3t、290.6t、4.4t。多年平均降雨條件下福星片區(qū)(46.1km2)排入水環(huán)境的COD負(fù)荷比技術(shù)應(yīng)用前降低11.7%。
模型優(yōu)化策略控制效果及現(xiàn)場驗(yàn)證第三方監(jiān)測結(jié)果
原標(biāo)題：基于多目標(biāo)魯棒優(yōu)化的水環(huán)境設(shè)施雨季協(xié)同調(diào)控技術(shù)研究取得突破性進(jìn)展
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