供水管网全网关阀预案与关键阀门分析

研究供水管网全网关阀预案一次性生成方法并评估阀门和管线的重要性,可为实施管网快速抢修和增强管网可靠性奠定技术基础.为此,应用图论传递闭包理论和Warshall算法计算识别管网子区(关闭阀门隔离事故管线后形成的管网最小隔离区域)和多余阀门,建立阀门-管网子区拓扑模型.然后应用该模型分析管网隔离子区的关联子区(阀门关闭后下游关联影响停水区域)及其非必关阀门(下游阀门),生成面向单事故点和多事故点的供水管网全网关阀预案,进一步分析了阀门失灵后的拓展关阀方案;以用户缺水量(位于事故子区及其关联子区)为指标评估管网子区和阀门重要性,识别关键子区(管线)和关键阀门,辅助管网科学巡检与阀门养护,提高阀门可靠性.天津市供水管网实际应用表明,管网子区为全网关阀预案制定及阀门与管线重要性分析提供了捷径.     

城市供水管网多事故点计算机关阀方案优化

从当前供水管网的实际情况出发，在对已有爆管事故处理关阀方案研究的基础上，提出了同时解决多事故点阀门关闭的计算机调度算法，并将其与已有的算法进行了比较，得到了比之更为优化的方案。     

基于ArcGIS Engine燃气管网系统的爆管关阀分析及实现

基于ArcG IS Engine开发出一套较全面、实用的燃气管网事故处理系统。爆管关阀分析是燃气管网系统中最为重要的空间分析之一,因此引入逻辑网络模型以实现爆管分析,把关阀搜索过程抽象为一个找阀门的广度优先搜索过程,从而提高搜索速度与精度。     

供水管网爆管水力学模型与爆管定位

针对城市供水系统爆管监控定位困难问题,采用加权最小误差法,建立基于监视控制和数据采集系统（SCADA）的监测资料与低压供水模型相结合的管网爆管水力学模型,并应用该模型对某市的爆管漏水量的估算和爆管后城市供水压力进行了分析,模型预测的漏水量与现场调查资料基本一致.爆管前后实时监测资料显示：有2/3的区域受到了爆管的影响,爆管后在爆管点附近压差增加,爆管点反方向压差减小.通过对某市实际爆管的定位分析研究表明,利用压差或水力坡降的变化进行实时爆管初步定位和报警是可行的.     

城市供水管网抗震可靠性评估的随机模拟方法

在进行管网抗震可靠性评估时,现有方法大多采用相同方式进行管道的渗漏与爆管水力模拟,这会导致管网水力模拟及可靠性评估结果的不准确。考虑到地震时管道破损具有很大的随机性,对城市供水管网抗震可靠性评估的随机模拟方法进行研究。应用蒙特卡洛模拟产生管网震损场景,用泊松随机数与均匀随机数判定管道工作状态,用正态随机数确定管道渗漏系数;利用EPANET软件中喷嘴及管道关闭功能实现管道渗漏及爆管等效模拟,提出将长管道分段并应用"分步迭代"法求解低压管网水力方程,提高震损管网水力模拟精度。以震损场景下节点流量统计平均值与正常时节点流量的比值作为可靠度指标,分别采用所提出算法及GIRAFFE软件对云南某古镇供水管网在VⅢ、IV烈度时抗震可靠性进行评估,评估结果证明了所提出算法的可行性。评估结果还表明,除地震烈度外,管网本身水力条件对供水可靠性影响较大,管网末端、支管服务区域及地势较高区域供水可靠性远低于干管服务区。     

极小降压空间下城市供水管网的DMA分区方法

在实施独立计量区域（DMA）分区时关闭边界阀门会造成管网中局部压力不满足管网规定最小服务水压. 针对上述问题,以谱聚类算法分区后边界管段(BPs)的数量及其平均体积流量、管径和长度作为目标函数,通过MATLAB中的函数gamultiobj得到最优分区BPs.设置一系列不同的最小服务水压并将它们作为约束条件,以分区后节点平均水龄和分区成本为目标函数,经gamultiobj优化计算得到Pareto最优解,根据解的情况确定BPs上设备的最优布置方案.采用模拟退火算法找出最佳管段更换方案,使得管网水压满足要求.以仅有0.09 m降压空间的Modena管网为例,采用本研究方法,在顺利完成分区的基础上还使分区后大体积流量用户和管网末梢用户的水质得到改善.该方法可以实现极小降压空间下管网的DMA分区,且在分区后仍能保证管网正常运行.     

考虑阀门布局的供水管网抗震服务性评估与关键管道识别

评估地震后供水管网的服务能力并确定关键管道,对优化维修计划、提高灾害应对能力和提升服务水平至关重要.目前,多数研究未考虑真实阀门布局的影响.鉴于此,本文开展考虑阀门布局的供水管网抗震服务性评估及关键管道识别研究.对给定地震烈度下的供水管网震损场景进行蒙特卡洛模拟,并采用最短路径矩阵算法形成关阀方案;调用EPANET2.2低压水力计算模块实现考虑关阀场景的供水管网抗震性能评估;提出基于条件修复指数的关键管道识别方法,将所提出的算法应用于云南某古城镇供水管网.结果表明：若不考虑阀门布局影响,评估供水管网的服务指数最大偏差超过50%;阀门密度提高2倍,供水管网系统服务指数、节点服务指数均有不同程度的提高,其中系统服务指数提高33%;在用户需水量和管网拓扑结构不变的情况下,关键管道识别结果不受地震烈度变化的影响.     

小区庭院管网水力特性仿真

借助计算机仿真软件,对张家口市某小区庭院管网水力特性进行了仿真。建立了循环水泵、压力节点及常用阀门的数学模型及仿真模型,通过模型组态实现了庭院管网的动态仿真。仿真运行数据表明,该管网存在一定程度的水力失调。通过对入户阀门及各分支阀门的开度调整,实现了管网的水力平衡,调整结果为实际管网节能运行提供依据。     

山地城市供水管网分区优化两步法

为解决山地城市供水管网能耗大、漏损严重、爆管频繁和压力分布不均等问题,建立了山地城市供水管网分区优化模型,提出针对已建成管网的分区优化方法.该法先对已建管网进行分区,然后采用NSGA-Ⅱ算法对各区进行管径组合方案优化.供水管网分区先以两个节点间的高差作为管段的特征值,以管段为单位,兼顾各区内部节点的连通性,依次对每根管段上的两个节点按照一个给定的区内最大允许高差值进行分区,使得每个分区内最高点同最低点的高差均在该值范围内.管径组合方案优化采用NSGA-Ⅱ算法进行求解,该算法以各管段管径逼近其经济管径的方向为遗传变异方向.通过编制计算程序,对某一山区管网进行分区优化设计. 结果表明,采用该法进行分区优化,既能有效地降低供水能耗,又能很好地保证管网内压力分布的均匀性.[JP]     

数据驱动的城市供水管网异常事件侦测方法

针对供水管网爆管等监控问题,提出数据驱动的供水管网异常事件侦测方法.在某市供水管网独立计量区域(DMA)内,采用打开消防栓方式进行模拟爆管实验,在对实测数据进行小波降噪等预处理的基础上,分别采用基于VARX模型的差异分析方法和统计过程控制(SPC)方法进行异常侦测,再使用贝叶斯网络综合推理.通过引入信噪比分析,降低了综合推理后的误报次数.实验结果表明,该异常侦测方法可以达到较高的准确性.