Styring af Ikast Afløbssystem

Design of Control Strategy for Ikast Sewage System

Nielsen, Rasmus ; Hosbjerg, Troels ; Sri Vijayasekaran, Stafan Priyankan

4. semester

Vand og Miljø (cand.polyt.), Kandidat

2016

2016-06-09

163

Ikast Afløbssystem har i de senere år medført overløb fra fælleskloakerede oplande til de nærliggende recipienter, herunder Storå, Karup Å og Skjern Å. Specialet undersøger, om styring af systemet kan reducere denne belastning og i særdeleshed eliminere overløb til Storå. To overordnede tilgange vurderes: (1) regelbaseret styring med lokale og globale strategier for pumper og overfald/spjæld, og (2) algoritmebaseret styring med genetisk optimering af pumpekonfigurationer. Arbejdet bygger på hydrauliske modeller af oplandet til Ikast Renseanlæg og analyser af restkapacitet og regnhændelser. I den regelbaserede del afprøves både selvstændig styring af de enkelte bassiner og en samlet styring på tværs af systemet; desuden vurderes behov og drift af et rørbassin i den nordlige del af Ikast. Den algoritmebaserede del omfatter en offline-model, der søger generelle strategier ud fra historiske regnforløb, og en online-model med 60 minutters tidshorisont, testet med og uden vejrprognose, hvor overløb og pumpeomkostninger optimeres samtidig. Resultaterne viser, at begge tilgange har potentiale, men at den regelbaserede styring giver den største reduktion af det samlede overløbsvolumen for 19 regnhændelser i 2005 og samtidig eliminerer overløb til Storå. Offline-optimeringen gav ikke entydige styringsregler, mens online-modellen uden prognose gav vilkårlige løsninger; med prognose opnås derimod lovende reduktioner i overløb og færre oversvømmelser. Samlet konkluderes, at systematisk styring kan udnytte den eksisterende kapacitet bedre og markant reducere overløb i Ikast, og at regelbaserede strategier er mest effektive i denne undersøgelse, mens algoritmisk styring har potentiale, især når den understøttes af prognoser.

In recent and coming years, combined sewer overflows from the Ikast urban drainage system have impacted nearby recipients, including the Storå, Karup Å and Skjern Å. This thesis examines whether system control can reduce these discharges and, in particular, eliminate overflow to the Storå. Two complementary approaches are evaluated: (1) rule-based control using local and global strategies for pumps and weirs, and (2) algorithm-based control using a genetic algorithm to optimize pump configurations. The work builds on hydraulic models of the catchment to the Ikast wastewater treatment plant and screening of residual capacity and rainfall events. In the rule-based part, both independent basin control and system-wide coordination are tested; the need for and operation of a pipe storage basin in northern Ikast are also assessed. The algorithmic part comprises an offline model seeking general strategies from historical rain events and an online model with a 60-minute horizon, tested with and without forecast, with multi-objective optimization of CSO and pumping costs. Results show that both approaches have potential, but the rule-based control yields the largest reduction of total overflow volume across 19 rain events in 2005 and eliminates overflow to the Storå. The offline optimization did not produce consistent control rules, while the online model without forecast gave arbitrary results; with forecast, it achieved promising CSO reductions and less flooding. Overall, system control can better exploit existing capacity and markedly reduce overflows in Ikast; rule-based strategies were most effective in this study, while algorithmic control shows promise, especially when supported by forecasts.

[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet (PDF)]

Download
Vis denne rapport i AAU Studenterprojekter

Nielsen, Rasmus:

• Styring af Ikast Afløbssystem (2016)

Hosbjerg, Troels:

• Styring af Ikast Afløbssystem (2016)

Sri Vijayasekaran, Stafan Priyankan:

• Styring af Ikast Afløbssystem (2016)