5.1.1 保障管网的基本需求设计
供水管网的主要性能是水力分配，具有足够的节点压力，可以满足所有运行条件下的需求，这是在使用寿命期内必须保障的。需求估算是指将空间分布的临时用水需求量分配给新的或现有的供水管网，并预测未来需求的过程，从而确定供水管网设计或修复时所需的用水量。
供水系统受制于水平衡约束，并考虑到储水量的变化，管网中的所有输入量必须等于其输出量。基准需求表征了预期用水需求的平均值，并且通常分配给各个节点，用水需求包含消费者需求和泄漏损失。对于现有的供水管网，将根据历史消费数据将需求分配给各个节点。而且，需要考虑到用水高峰时段的情形，必须设计供水管网以适应临时需求变化。具体的过程是从基准需求开始，然后应用一系列周期性需水因子来模拟周期性需求变化，通过周期性的变化规律，将加强高峰时段的供水保障。对于蓄水池和泵送设计，需要进行延长的分析，并且需要对供水管网进行峰值流量分析，以便合理规划供水管网，设计的方案可以承受最大的需求负载。
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6 结论与展望
6.1 结论
本文建立了城市供水管网抗级联失效多目标优化模型。模型以城市供水管网抵抗级联失效可靠性最大和建设成本最小为优化目标，以水力平衡、节点压力和标准管径为约束条件，优化管网管径组合。研究结果表明，该模型能够很好的权衡经济性和可靠性这两个目标，主要的结论如下所示：
（1）首先，分析了需水因子一定时，容忍度参数的变化对帕累托前沿的影响。结果显示，城市供水管网严重老化时，即使考虑较高建设成本仍不能达到有效抵抗级联失效的目的，城市供水管网的定期维护保养对城市供水管网抗级联失效的提升有重要意义。供不应求时，管网健康状态对优化前沿的影响程度降低。分析了容忍度参数一定时，需水因子变化对帕累托前沿的影响。结果显示，需水因子对城市供水管网抗级联失效的帕累托前沿影响稳定，所形成的帕累托前沿中，供大于求优于供求均衡优于供不应求。供不应求情况下，用户用水量增加，城市供水管网抗级联失效能力降低，为达到相同抵抗能力，需增大管径，增加建设成本。
（2）进一步对比了相同需水因子和容忍度参数条件下，优化前和优化后城市供水管网可靠性及建设成本。在可靠性相同的条件下，优化后的城市供水管网建设成本更低；所有非劣解的建设成本均低于优化前管网建设成本，能够以更低的建设成本获得更高的抗级联可靠性。最后，以 = 0.2 ， D M=1.0为例，三种方案水头分布均匀，自北向南逐渐下降的趋势明显。在相同需水因子和容忍度参数条件下，优化前该城市供水管网抗级联可靠性为 88.98%，建设成本为 3.14 千万。首先选取抗级联可靠性相同方案进行对比(方案一)，该方案抗级联可靠性为 89.38%，建设成本为 2.11 千万，低于优化前管网 1.03 千万。从水头等值线分布图可以看出，水头低于 74m 的节点数由 8 个降低为 4 个。其次，选取建设成本相同方案进行对比。由于所有优化结果的建设成本均低于优化前管网建设成本，选择非劣解集中成本最高的方案进行对比(方案二)。该方案抗级联可靠性为 94.69%，建设成本为2.43 千万，水头低于 74m 的节点数进一步降低为 1 个，能够有效保证低压区用户用水，抵抗级联失效，提升城市供水管网可靠性。
参考文献（略）
