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城市供水管网作为城市的基础设施,被称为城市的生命线工程。截止2015年底,全国城镇年供水总量560.47亿m3,用水人口4.51亿,管网长度71.02万km。这些基础设施的工程建设和运行对保证工业生产及市民的健康生活都将起到不可替代的作用。然而,随着时间的推移,很多供水管道正在或即将老化,造成漏失成本大,供水安全性受到威胁,后期的维护成本居高不下,不少工程在规定的设计使用年限内过早地丧失了其应有的性能。鉴于此,本文针对城市管网的传统优化设计往往偏重初始投资而对运行过程中维护成本考虑较少的问题,提出了考虑全寿命周期成本(Life Cycle Cost,LCC)的管网优化模型和方法。本论文主要进行了以下研究: (1)通过对建造成本及维护成本的定量分析,建立了供水管网全寿命周期成本费用模型。 (2)对不同管材管道的漏损率和漏损次数进行了调查统计,并籍以建立了不同管材管道设计年限内漏损率和漏损次数的等维灰色预测模型,提出漏失成本计算的概化模型。 (3)建立了以全寿命周期成本最小为目标函数,以管网的供水节点压力要求为约束条件的优化模型,采用改进的PSO算法对不同管材的管径进行优化求解。 通过实例分析证明,考虑LCC得到的优化方案可以科学均衡初建成本和维护管理成本,可为供水系统设计阶段的方案选择和优化管理提供重要决策支持。