突發飲用水污染下的水閥和消防栓的調度研究

鄒 露， 顏雪松， 胡成玉

(中國地質大學(武漢) 計算機學院，湖北 武漢 430074)

0 引言

目前，對突發飲水污染下的供水管網中消防栓和水閥最優調度的研究成果較少，文獻[1]以消耗的污水體積最少為目標，確定了水閥和消防栓的調度方案.考慮到水閥和消防栓的調度需要一定的成本消耗，文獻[2-4]在污染源可辨識的基礎上，建立了水閥和消防栓的多目標優化調度模型，并利用NSGA-II算法求解.文獻[5-7]在污染源不確定的情況下，利用魯棒優化方法對水閥和消防進行最優調度，使得用戶受到傷害的程度最低.文獻[8]利用智能體算法求解突發飲用水污染下的應急調度策略.

筆者在前人研究工作的基礎上，建立了一種新的多目標優化模型，第一個優化目標是最小化群眾攝入的污染物質量，第二個優化目標為最小化對消防栓及水閥的操作代價.區別于前人的工作，筆者建立調度優化模型更加貼合實際應用.首先，在優化模型中，決策變量不僅包括對哪些水閥和消防栓進行操作，而且還包括操作的具體時間.另外，對水閥和消防栓的操作代價以距離的形式進行了定義，也即從基站到需要操作的水閥或消防栓距離越遠，則操作代價越大.

1 水閥和消防栓多目標調度優化模型

圖1顯示了當發生污染事件后，對水閥和消防栓不進行調度和進行調度兩種不同情況下污染物擴散情況.

圖1 當污染發生后，有無調度策略對污染物擴散的影響Fig.1 When contaminant event occurred, closing the valves and opening the hydrants or not will have a great impact on the results

可見，圖(b)中污染物流……