Numerische Modellierung zur Betriebsoptimierung von Wasserverteilnetzen:
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Darmstadt
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2008
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adam_text | NUMERISCHE MODELLIERUNG ZUR BETRIEBSOPTIMIERUNG VON WASSERVERTEILNETZEN
VOM FACHBEREICH 13 - BAUINGENIEURWESEN UND GEODAESIE - DER TECHNISCHEN
UNIVERSITAET DARMSTADT ZUR ERLANGIMG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES
DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.) GENEHMIGTE DISSERTATION DIPL.-ING.
CHRISTIAN HAEHNLEIN AUS WIESBADEN D17 DARMSTADT IM FEBRUAR 2008
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 PROBLEMSTELLUNG 1 1.2 ZIELSETZUNG
5 1.3 STRUKTUR DER ARBEIT 5 1.4 INTERDISZIPLINAERE ASPEKTE DIESER ARBEIT
7 1.4.1 ALLGEMEINES 7 1.4.2 ALLGEMEINE TECHNOLOGIE DER NETZWERKE 7 1.4.3
EINFUEHRUNG IN DIE SIMULATIONSTECHNIK 12 1.4.4 SCHLUSSFOLGERUNG 19 2
STAND DER FORSCHUNG 21 2.1 ALLGEMEINES 21 2.2 ALLGEMEINE MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN 21 2.2.1 NEWTON-VERFAHREN 21 2.2.2 SINGULAERWERTZERLEGUNG
(SVD) 22 2.3 MODELLIERUNG DER ROHRNETZELEMENTE 34 2.3.1 KNOTEN 34 2.3.2
STRAENGE 38 2.4 VERFAHREN ZUR HYDRAULISCHEN SIMULATION VON
WASSERVERTEILNETZEN 49 2.4.1 DIE PROBLEMATIK VERMASCHTER NETZE 49 2.4.2
UEBERSICHT DER BERECHNUNGSVERFAHREN 49 2.4.3 WEITERE VERFAHREN 59 2.4.4
PROGRAMME ZUR HYDRAULISCHEN SIMULATION EINES VERTEILNETZES ... 59 2.5
ROHRNETZMODELLIERUNG 63 2.5.1 ALLGEMEINES 63 2.5.2 HYDRAULISCHES
ROHRNETZMODELL 63 2.5.3 HYDRAULISCHE LOESUNG DES PROBLEMS 64 2.5.4
BESTIMMUNG DER RAUIGKEIT 65 2.5.5 KNOTENENTNAHMESTROEME 66 2.5.6
AKTUELLER STAND DER ROHRNETZMODELLIERUNG 66 2.6 OPTIMIERUNG VON
WASSERVERTEILNETZEN 68 2.6.1 ALLGEMEINES 68 MIALTSVERZEICH?TIS 2.6.2
ALLGEMEINE OPTIMIERUNGSPOTENZIALE BEIM BETRIEB VON WASSERVER- TEILNETZEN
69 2.6.3 GRUNDLAGEN DER OPTIMIERUNG 71 2.6.4 LINEARE OPTIMIERUNG 72
2.6.5 NICHTLINEARE OPTIMIERUNG 73 2.6.6 DYNAMISCHE OPTIMIERUNG 75 2.6.7
BRANCH AND BOUND 83 2.6.8 WEITERE OPTIMIERUNGSVERFAHREN 83 2.6.9
DISKUSSION DER OPTIMIERUNGSVERFAHREN 83 3 DAS NUMERISCHE
OPTIMIERUNGSMODELL 85 3.1 ALLGEMEINES 85 3.2 NETZARTEN UND
OPTIMIERUNGSPOTENZIALE 85 3.2.1 ALLGEMEINES 85 3.2.2 VERTEILNETZE OHNE
HOCHBEHAELTER 86 3.2.3 VERTEILNETZE MIT HOCHBEHAELTER 86 3.2.4 DIE
ANLAGENKENNLINIENPROBLEMATIK VON VERTEILNETZEN 87 3.2.5 PUMPENSTEUERUNG
IN DER PRAXIS UND ENERGIEEINSPARPOTENZIALE . . 93 3.3 DAS
KNOTEN-STRANG-VERFAHREN 98 3.3.1 ALLGEMEINES 98 3.3.2 MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN 98 3.3.3 BERECHNUNG MIT KONSTANTEN ROHRLEITUNGSWIDERSTAENDEN
101 3.3.4 BERECHNUNG MIT ROHRLEITUNGSWIDERSTAENDEN RP NACH PRANDTL-COLE-
BROOK UND HAGEN-POUSSEUILLE 119 3.4 DAS SKELETT-MODELL 120 3.4.1
ALLGEMEINES 120 3.4.2 ALLGEMEINE GRUNDLAGEN 120 3.4.3 MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN 124 3.5 GRUNDLAGEN DES NUMERISCHEN OPTIMIERUNGSMODELLS 138
3.5.1 ALLGEMEINES 138 3.5.2 GRUNDLAGEN 138 3.5.3 ZIELFUNKTION DER
OPTIMIERUNG 139 3.5.4 DAS MATHEMATISCHE MODELL - OPTIMIERUNGSMODELL I
141 3.5.5 ZEITDISKRETISIERUNG 143 3.5.6 DAS RESULTIERENDE MATHEMATISCHE
MODELL - OPTIMIERUNGSMODELL II 145 3.5.7 AUSWAHL DES LOESUNGSVERFAHRENS
FUER DAS OPTIMIERUNGSMODELL II . 147 3.5.8 ANPASSUNG DES
OPTIMIERUNGSMODELLS II AN DIE DYNAMISCHE OPTI- MIERUNG 147 3.5.9
VERTEILNETZE OHNE HOCHBEHAELTER 147 3.5.10 VERTEILNETZE MIT HOCHBEHAELTER
151 3.5.11 BERECHNUNGSBEISPIEL MIT GEGENBEHAELTER 155 INHALTSVERZEICHNIS
III 4 ANWENDUNG DES NUMERISCHEN OPTIMIERUNGSMODELLS 159 4.1 ALLGEMEINES
159 4.2 MODELLRECHNUNGEN 159 4.3 AUSWAHL EINER VERSORGUNGSZONE 160 4.3.1
ALLGEMEINES 160 4.3.2 WASSER- UND PUMPWERKE 160 4.4 DURCHFUEHRUNG DES
MESSPROGRAMMS 170 4.4.1 GRUNDLAGEN 170 4.4.2 AUSWERTUNG DES
MESSPROGRAMMS 171 4.5 AUSWAHL VON BETRIEBSZUSTAENDEN FUER DIE
OPTIMIERUNGSRECHNUNGEN .... 175 4.6 ERSTELLUNG DES SKELETT-MODELLS 176
4.6.1 ALLGEMEINES 176 4.6.2 AUSWAHL DER KNOTEN 177 4.6.3 FESTLEGUNG DER
VIRTUELLEN STRAENGE 178 4.6.4 BERECHNUNG DER VIRTUELLEN
ROHRLEITUNGSWIDERSTAENDE 178 4.6.5 UEBERPRUEFUNG DES SKELETT-MODELLS 180
4.7 NEBENBEDINGUNGEN DER OPTIMIERUNGSRECHNUNG 180 4.7.1
WASSERAUFBEREITUNG UND REINWASSERBEHAELTER 180 4.7.2 MINIMALE UND
MAXIMALE DRUCKHOEHEN IM NETZ 180 4.8 ERGEBNISSE DER
OPTIMIERUNGSRECHNUNGEN 181 4.8.1 ALLGEMEINES 181 4.8.2 ERGEBNISSE MIT
AKTUELLER PUMPENANORDNUNG 181 4.8.3 ERGEBNISSE MIT ZUKUENFTIGER
PUMPENANORDNUNG 189 4.8.4 FAZIT 198 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 201
5.1 ZUSAMMENFASSUNG 201 5.2 AUSBLICK 204 6 LITERATURVERZEICHNIS 207
ANHANG 218 A KNOTEN-STRANG-VERFAHREN 219 A.L STARTVEKTOREN UND
BERECHNUNGSERGEBNISSE 219 B HYDRAULISCHE FUMPENKENNLINIEN 225 B.L
WASSERWERK A - AKTUELLE PUMPENANORDNUNG 225 B.2 WASSERWERK A - ZUKUENFTIG
GEPLANTE PUMPENANORDNUNG 230 B.3 WASSERWERK B 235 C ERGEBNISSE DER
OPTIMIERUNGSRECHNUNGEN 239 IV INHALTSVERZEICHNIS C.L GEMESSENE
BETRIEBSZUSTAENDE 239 C.2 ERGEBNISSE MIT AKTUELLER PUMPENANORDNUNG 240
C.3 ERGEBNISSE MIT ZUKUENFTIG GEPLANTER PUMPENANORDNUNG 244 D
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 249 E SYMBOLVERZEICHNIS 251
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NUMERISCHE MODELLIERUNG ZUR BETRIEBSOPTIMIERUNG VON WASSERVERTEILNETZEN
VOM FACHBEREICH 13 - BAUINGENIEURWESEN UND GEODAESIE - DER TECHNISCHEN
UNIVERSITAET DARMSTADT ZUR ERLANGIMG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES
DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.) GENEHMIGTE DISSERTATION DIPL.-ING.
CHRISTIAN HAEHNLEIN AUS WIESBADEN D17 DARMSTADT IM FEBRUAR 2008
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 PROBLEMSTELLUNG 1 1.2 ZIELSETZUNG
5 1.3 STRUKTUR DER ARBEIT 5 1.4 INTERDISZIPLINAERE ASPEKTE DIESER ARBEIT
7 1.4.1 ALLGEMEINES 7 1.4.2 ALLGEMEINE TECHNOLOGIE DER NETZWERKE 7 1.4.3
EINFUEHRUNG IN DIE SIMULATIONSTECHNIK 12 1.4.4 SCHLUSSFOLGERUNG 19 2
STAND DER FORSCHUNG 21 2.1 ALLGEMEINES 21 2.2 ALLGEMEINE MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN 21 2.2.1 NEWTON-VERFAHREN 21 2.2.2 SINGULAERWERTZERLEGUNG
(SVD) 22 2.3 MODELLIERUNG DER ROHRNETZELEMENTE 34 2.3.1 KNOTEN 34 2.3.2
STRAENGE 38 2.4 VERFAHREN ZUR HYDRAULISCHEN SIMULATION VON
WASSERVERTEILNETZEN 49 2.4.1 DIE PROBLEMATIK VERMASCHTER NETZE 49 2.4.2
UEBERSICHT DER BERECHNUNGSVERFAHREN 49 2.4.3 WEITERE VERFAHREN 59 2.4.4
PROGRAMME ZUR HYDRAULISCHEN SIMULATION EINES VERTEILNETZES . 59 2.5
ROHRNETZMODELLIERUNG 63 2.5.1 ALLGEMEINES 63 2.5.2 HYDRAULISCHES
ROHRNETZMODELL 63 2.5.3 HYDRAULISCHE LOESUNG DES PROBLEMS 64 2.5.4
BESTIMMUNG DER RAUIGKEIT 65 2.5.5 KNOTENENTNAHMESTROEME 66 2.5.6
AKTUELLER STAND DER ROHRNETZMODELLIERUNG 66 2.6 OPTIMIERUNG VON
WASSERVERTEILNETZEN 68 2.6.1 ALLGEMEINES 68 MIALTSVERZEICH?TIS 2.6.2
ALLGEMEINE OPTIMIERUNGSPOTENZIALE BEIM BETRIEB VON WASSERVER- TEILNETZEN
69 2.6.3 GRUNDLAGEN DER OPTIMIERUNG 71 2.6.4 LINEARE OPTIMIERUNG 72
2.6.5 NICHTLINEARE OPTIMIERUNG 73 2.6.6 DYNAMISCHE OPTIMIERUNG 75 2.6.7
BRANCH AND BOUND 83 2.6.8 WEITERE OPTIMIERUNGSVERFAHREN 83 2.6.9
DISKUSSION DER OPTIMIERUNGSVERFAHREN 83 3 DAS NUMERISCHE
OPTIMIERUNGSMODELL 85 3.1 ALLGEMEINES 85 3.2 NETZARTEN UND
OPTIMIERUNGSPOTENZIALE 85 3.2.1 ALLGEMEINES 85 3.2.2 VERTEILNETZE OHNE
HOCHBEHAELTER 86 3.2.3 VERTEILNETZE MIT HOCHBEHAELTER 86 3.2.4 DIE
ANLAGENKENNLINIENPROBLEMATIK VON VERTEILNETZEN 87 3.2.5 PUMPENSTEUERUNG
IN DER PRAXIS UND ENERGIEEINSPARPOTENZIALE . . 93 3.3 DAS
KNOTEN-STRANG-VERFAHREN 98 3.3.1 ALLGEMEINES 98 3.3.2 MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN 98 3.3.3 BERECHNUNG MIT KONSTANTEN ROHRLEITUNGSWIDERSTAENDEN
101 3.3.4 BERECHNUNG MIT ROHRLEITUNGSWIDERSTAENDEN RP NACH PRANDTL-COLE-
BROOK UND HAGEN-POUSSEUILLE 119 3.4 DAS SKELETT-MODELL 120 3.4.1
ALLGEMEINES 120 3.4.2 ALLGEMEINE GRUNDLAGEN 120 3.4.3 MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN 124 3.5 GRUNDLAGEN DES NUMERISCHEN OPTIMIERUNGSMODELLS 138
3.5.1 ALLGEMEINES 138 3.5.2 GRUNDLAGEN 138 3.5.3 ZIELFUNKTION DER
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FUER DAS OPTIMIERUNGSMODELL II . 147 3.5.8 ANPASSUNG DES
OPTIMIERUNGSMODELLS II AN DIE DYNAMISCHE OPTI- MIERUNG 147 3.5.9
VERTEILNETZE OHNE HOCHBEHAELTER 147 3.5.10 VERTEILNETZE MIT HOCHBEHAELTER
151 3.5.11 BERECHNUNGSBEISPIEL MIT GEGENBEHAELTER 155 INHALTSVERZEICHNIS
III 4 ANWENDUNG DES NUMERISCHEN OPTIMIERUNGSMODELLS 159 4.1 ALLGEMEINES
159 4.2 MODELLRECHNUNGEN 159 4.3 AUSWAHL EINER VERSORGUNGSZONE 160 4.3.1
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4.6.1 ALLGEMEINES 176 4.6.2 AUSWAHL DER KNOTEN 177 4.6.3 FESTLEGUNG DER
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4.7 NEBENBEDINGUNGEN DER OPTIMIERUNGSRECHNUNG 180 4.7.1
WASSERAUFBEREITUNG UND REINWASSERBEHAELTER 180 4.7.2 MINIMALE UND
MAXIMALE DRUCKHOEHEN IM NETZ 180 4.8 ERGEBNISSE DER
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5.1 ZUSAMMENFASSUNG 201 5.2 AUSBLICK 204 6 LITERATURVERZEICHNIS 207
ANHANG 218 A KNOTEN-STRANG-VERFAHREN 219 A.L STARTVEKTOREN UND
BERECHNUNGSERGEBNISSE 219 B HYDRAULISCHE FUMPENKENNLINIEN 225 B.L
WASSERWERK A - AKTUELLE PUMPENANORDNUNG 225 B.2 WASSERWERK A - ZUKUENFTIG
GEPLANTE PUMPENANORDNUNG 230 B.3 WASSERWERK B 235 C ERGEBNISSE DER
OPTIMIERUNGSRECHNUNGEN 239 IV INHALTSVERZEICHNIS C.L GEMESSENE
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spelling | Hähnlein, Christian 1975- Verfasser (DE-588)13555702X aut Numerische Modellierung zur Betriebsoptimierung von Wasserverteilnetzen von Christian Hähnlein Darmstadt Inst. WAR 2008 XIV, 257 S. graph. Darst. 21 cm txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Schriftenreihe WAR 197 Zugl.: Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2008 (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Schriftenreihe WAR 197 (DE-604)BV021862950 197 HEBIS Datenaustausch Darmstadt application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=016685882&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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