[發明專利]一種基于雙層優化模型的集中供熱隧道規劃設計方法

有效

• 申請號: 202211089349.8
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115618534B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 鐘崴;薄其明;周懿
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06N3/006;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種基于雙層優化模型的集中供熱隧道規劃設計方法，所述設計方法為：當供熱管道在穿越河流、山體、湖泊時，依據供熱區域內的實際工況進行供熱隧道多種方案的初步設計，并通過增加管道增壓泵彌補隧道盾構施工時管道管徑局部縮小造成的壓力損失；建立雙層優化模型：第一層為供熱隧道穿越位置優化模型，以投資費用最優為優化設計目標函數，對供熱隧道穿越位置優化模型進行求解后，獲得最優供熱隧道穿越位置；第二層為供熱隧道盾構結構優化模型，以供熱隧道盾構管道施工成本、運行成本和管道增壓水泵運行能耗成本最優為優化設計目標函數，對供熱隧道盾構結構優化模型進行求解后，獲得最優隧道盾構結構，包括隧道盾構的規格和管徑。

技術領域

本發明屬于供熱技術領域，具體涉及一種基于雙層優化模型的集中供熱隧道規劃設計方法。

背景技術

隨著我國北方城市快速發展，集中供熱成為市區居民取暖的主要方式，集中供熱能有效提高能源利用率、降低能耗，減少城市污染，保護生態環境。熱電廠往往位于市郊，供熱管道需經過長距離運輸才能到達市區，供熱管道由于其輸水功能的特殊性，不適宜穿越河流，采用隧道方式通過的優點主要有降低管道施工難度、減少管道長度、減少地表植被破壞、節約土地資源、方便后期運營管理等。

隧道內敷設熱力管道,需要綜合考慮經濟性、安全性和安裝、運行檢修需要；而且供熱管道穿越隧道在我國尚無相關規范標準，也鮮有相關工程實例，在設計過程中如何充分運用隧道功能特點，充分考慮供熱管道穿越隧道可能出現的實際問題，結合工程實際工況，對集中供熱隧道進行合理規劃設計是目前急需解決的問題。

基于上述技術問題，需要設計一種新的基于雙層優化模型的集中供熱隧道規劃設計方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種基于雙層優化模型的集中供熱隧道規劃設計方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

本發明提供了一種基于雙層優化模型的集中供熱隧道規劃設計方法，它包括：

當供熱管道在穿越河流、山體、湖泊時，依據供熱區域內的實際工況進行供熱隧道多種方案的初步設計；

建立雙層供熱隧道優化設計模型：

第一層為供熱隧道穿越位置優化模型，以投資費用最優為優化設計目標函數，采用第一優化算法對供熱隧道穿越位置優化模型進行求解后，獲得初步設計的供熱隧道多種方案中最優供熱隧道穿越位置；

在最優供熱隧道穿越位置的基礎上，第二層為供熱隧道盾構結構優化模型，以供熱隧道盾構管道施工成本、運行成本和管道增壓水泵運行能耗成本最優為優化設計目標函數，采用第二優化算法對供熱隧道盾構結構優化模型進行求解后，獲得初步設計的供熱隧道多種方案中最優隧道盾構結構，包括隧道盾構的規格和管徑。

上述技術方案中，進一步地，所述當供熱管道在穿越河流、山體、湖泊時，依據供熱區域內的實際工況進行供熱隧道多種方案的初步設計，具體包括：

當供熱管道在穿越河流、山體、湖泊時，采用盾構法進行隧道穿越，在隧道始末端各修建一個工作井，供熱管道在盾構隧道內采用鋼結構支架水平敷設，盾構設備在工作井內沿豎直方向敷設，且盾構設備在設計銜接標高處與灘涂地直埋方式的供熱管道相連接；

依據供熱區域內供熱隧道與周邊環境的關系和隧道工程可實施性、隧道穿越長度和成本，以供熱管網總體路由和隧道功能定位為基礎，為供熱管道的運行、維護保養提供操作空間，初步設計供熱隧道多種位置敷設方案和不同規格和管徑的隧道盾構結構方案；

當管道管徑局部縮小時，該管段出現局部壓力損失，通過增設管道增壓泵彌補壓力損失；

通過管道運行所需的壓力和管道壓力損失，計算增壓泵的最小揚程和流量，并根據增壓泵的最小揚程和流量確定增壓泵的選型。