Разработка системы планирования размещения точек водоснабжения в населенных пунктах - Курсовая работа

В настоящее время существует масса проблем, связанных с ухудшением экологической ситуации окружающей среды. Человек всячески борется с решением данных проблем, и одной из важных его разработок является разработка систем планирования размещения точек водоснабжения в населенных пунктах.Поэтому необходимо широко внедрять системы оборотного водоснабжения, очистки сточных вод и их использования. Их быстрое изменение под влиянием хозяйственной деятельности приводит к обострению ниже описанных проблем. Они велики не только на пути от водоисточника до потребителя (так, в 1991 г. при суммарном объеме забора воды из природных источников 117 км3, потери составили 9,1 км3), но весьма значительны и в промышленности - 25% и более (за счет утечек в сетях, фильтрации, несовершенства технологических процессов); в жилищно-коммунальном хозяйстве - от 20 до 40% (за счет утечек в жилых и общественных зданиях, коррозии и износа водопроводных сетей); в сельском хозяйстве (переполивы в растениеводстве, завышенные нормы подачи воды для целей животноводства). Результаты проверки качества водных источников показали: только12% обследованных водных объектов можно отнести к условно чистым (фоновым); 32% - находятся в состояний антропогенного экологического напряжения (умеренно загрязненные); 56% - являются загрязненными годными объектами (или их участками), экосистемы которых находятся в состоянии экологического регресса. Основными причинами ухудшения качества питьевой воды являются: несоблюдение режима хозяйственной деятельности в зонах санитарной охраны (17% водоисточников и 24% коммунальных водопроводов из поверхностных источников вообще не имеют санитарно-охранных зон); отсутствие в ряде-случаев очистных сооружений на коммунальных водопроводах (13,1%) и обеззараживающих установок (7,2%), а также вторичное загрязнение воды в разводящих сетях при авариях, количество которых ежегодно возрастает .[8]На сегодняшний день существует немало оптимизационных задач для размещения точек в населенных пунктах и за их пределами. К этим задачам относятся статистические, математические методы, а также методы для решения конкретных задач. Статистические методы основаны на общенаучных и экономико-географических методах обработки статистических данных, а с помощью математических методов есть возможность быстро обрабатывать цифровой материал и получать количественные оценки анализируемых явлений.Актуальность данной работы обусловлена тем, что большинство населения земли проживает в таких регионах, где наблюдается острая нехватка водных ресурсов, изза чего значительно обостряется конкуренция в использовании поверхностных водных ресурсов. В этих условиях современные крупные города в равной степени нуждаются в разработке концепции развития не только питьевого водоснабжения, где принципиальные вопросы многими государствами в основном решены, но и технического водоснабжения, имеющего свою специфику решения различных водохозяйственных задач.Постановка задачи заключается в разработке программы, которая позволяет для заданной карты населенных пунктов, представленной с помощью связного неориентированного графа, определить размещение некоторого количества точек водоснабжения (медиан графа) так, чтобы сумма кратчайших расстояний от населенных пунктов (вершин графа) до точек водоснабжения была минимальной.Таким образом, учитывая нынешнюю экологическую ситуацию окружающей среды, необходимое решение проблем расположения точек водоснабжения в населенных пунктах сегодня очень актуально. В связи с этим пользуясь разработками теоретико-методологических и методических основ концепции управления параметрами системы водоснабжения городов мы легко можем решить задачу оптимального расположения точек водоснабжения, применяя различные алгоритмы анализа графов.Граф G задается множеством точек (вершин) (которое обозначается через множество X) и множеством линий (ребер, дуг) (обозначаемых множеством В графе ребро соединяет точку с и имеет направление из вершины в . Граф называют неориентированным (рис.3), если порядок записи элементов в парах и (где ) не имеет значения. Граф со взвешенными дугами - это граф, дугам которого приписаны (сопоставлены) некоторые числа , называемые весом (длиной, стоимостью или ценой) пути. Две вершины называются смежными, если какая-нибудь из двух дуг и или обе одновременно присутствуют в графе.Для простоты изложения начнем с рассмотрения задачи о размещении точек водоснабжения на графе. В этой задачи требуется так расположить эти вершины, чтобы сумма кратчайших расстояний от вершин графа до других населенных пунктов была минимально возможной. В частности рассмотрим задачу о нахождении р-медианы данного графа G; это задача о размещении заданного числа (скажем, p) точек водоснабжения, при которых сумма кратчайших расстояний от вершин графа G до ближайших населенных пунктов принимает минимально возможное значение. Задача о р-медиане может быть несколько обобщена, если каждой вершине xj сопоставить некоторый вес vj (представляющий, например, ее размер и в

Содержание

Введение

Раздел 1. Актуальность использования информационных технологий для планирования размещения точек водоснабжения в населенных пунктах

1.1 Рост проблем водоснабжения в связи с ухудшением экологической ситуации

1.2 Задача оптимального размещения точек водоснабжения в населенных пунктах и их решения

1.1 Рост проблем водоснабжения в связи с ухудшением экологической ситуации

1.3 Актуальность использования информационных технологий для планирования размещения точек водоснабжения в населенных пунктах

1.4 Постановка задачи

Выводы к разделу 1

Раздел 2. Задача о размещении медиан в графе и методы ее решения

2.1 Основные понятия теории графов

2.2 Понятие медианы

2.3 Методы нахождения медиан графа

2.4 Алгоритм нахождения медиан графа

2.5 Примеры нахождения медиан графа

Выводы к разделу 2

Раздел 3. Программная реализация системы планирования размещения точек водоснабжения в населенных пунктах

3.1 Описание функциональных возможностей разрабатываемого приложения

3.2 Информационная структура приложения. Программная реализация основных модулей

Выводы к разделу 3

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

В настоящее время существует масса проблем, связанных с ухудшением экологической ситуации окружающей среды. К ним относится и занимает немало важное место и проблемы загрязнения водных ресурсов, которое связано с проблемами водоснабжения.

Человек всячески борется с решением данных проблем, и одной из важных его разработок является разработка систем планирования размещения точек водоснабжения в населенных пунктах. Одной из целей данных разработок является использование информационных технологий для планирования размещения точек водоснабжения в населенных пунктах. Целью моей курсовой работы и будет программная реализация оптимального размещения точек водоснабжения, используя алгоритм Флойда.

В связи с этим я рассмотрела и изучила основные понятия теории графов, в особенности понятие медианы графа, что позволило мне найти решение размещения точек водоснабжения в населенных пунктах.

Вообще говоря, графы стали широко использовать в теории массового обслуживания, поскольку там возникают задачи оптимального размещения точек обслуживания, таких как больницы, пожарные части, сберегательные банки, товарные склады и т.п. Основной проблемой является минимизация расстояния от любой точки населенного пункта до ближайшего пункта обслуживания.

Таким образом, учитывая нынешнюю экологическую ситуацию окружающей среды, необходимое решение проблем расположения точек водоснабжения в населенных пунктах сегодня очень актуально. Благодаря своему широкому применению теория графов в последние годы интенсивно развивается.

В большой мере этому способствует прогресс в области развития больших быстродействующих вычислительных машин. Поэтому особенно актуально использование информационных технологий для планирования размещения точек водоснабжения.

В связи с этим пользуясь разработками теоретико-методологических и методических основ концепции управления параметрами системы водоснабжения городов мы легко можем решить задачу оптимального расположения точек водоснабжения, применяя различные алгоритмы анализа графов. А чтобы рассмотреть эти алгоритмы для начала необходимо ознакомится с основными понятиями теории графов, рассмотренных в следующей главе.