取水泵站是城市供水系统中的核心之一,主要作用是将原水加压后输送到给水处理厂,其运行成本主要来自水泵机组的电耗。根据工程实际情况,选择合适的取水构筑物,水泵采用合理的联合运行方式,在保证供水需求的前提下,优化水泵调度方案,降低输水成本具有重要意义。本文的研究内容主要包括三部分:一是提出取水构筑物选型寻优的方法,二是分析水泵变频调速运行工况和水泵选型,三是建立和求解泵站节能优化数学模型,得到不同工况下水泵的最佳调度方案。首先,总结整理出江河取水构筑物位置选择的主要影响因素,分析固定式取水构筑物(岸边式、河床式)和移动式取水构筑物(浮船式、缆车式)的结构组成、优缺点和适用范围。基于决策树的思想,结合泵站的建设费用、运行管理费用、工作条件、施工难度、工程寿命和适应泥沙能力等因素,提出取水构筑物选型的方法。其次,采用二次曲线法拟合定速泵的Q-H曲线、Q-η曲线和Q-N曲线,根据水泵的比例率,求出水泵调速运行下的对应的三条特性曲线。根据特性曲线的图解法,分析单台水泵的运行工况,将其工作状态分为不稳定运行、低效运行、高效运行和汽蚀运行四种。探讨同型号水泵并联、串联的运行工况,证明全变频的科学性。得到了根据泵站工作情况适当使水泵工作点适当接近左高效段分界点的选泵结论。然后,对比定速和调速运行下水泵的Q-H曲线和Q-N曲线,阐述水泵调速运行下的节能原理。基于供水系统的综合效率,以泵站的电耗最低作为目标函数,以供水量、供水压力、水泵调速比和高效段为约束条件,建立泵站节能优化的数学模型。基于罚函数的思想,将多约束的非线性求解问题转化为无约束问题的求解。介绍闪电搜索算法的原理、计算过程,比较它和遗传算法的求解性能,证明其优越性。最后,根据工程实际情况,确定延安黄河引水工程的输水线路和取水口的重建方案,使用决策树进行取水方案的对比后,选取岸边塔筒式取水构筑物。将77.05m跨度的水泵工作扬程段分为三段,分别对水泵进行选型。对比低扬程段下串联、并联的电耗,证明并联的节能性。采用并联的方式,求解中、高扬程段的调度方案和电耗。