给水管网设计计算模型及方法的研究

本文在电拟法的基础上，根据管流与电流的运动具有异类相似性，提出了将给水管网的计算等效为电阻电路的物理模型，并采用了电路求解的数学模型和计算方法，使其适用于环状，多水源等多类管网的求解。     

非线性微波电路的波形平衡分析法

提出了一种适用于单频和多频激励非线性电路分析的波形平衡法，导出了非线性电路的波形平衡方程，从而把求解非线性电路的问题转化成为求解一个非线性方程组的问题．文中导出的波形平衡方程是非线性电路特性的完型描述，计算中未用到ＤＦＴ．该方法具有简单，通用性强的特点。     

成品油分输支状管网的水力计算

基于能量平衡理论，把支状管网的水力计算问题进行简化，建立了计算模型，并运用数值分析的方法在计算机上求解，为解决成品油分输支状管网的工艺计算问题提供了一种有效的方法．     

多管材给水管网水力计算的探讨

根据多管材给水管网的水流特点及其水头损失计算公式，确定了给水管网沿线流量折算节点流量的折算系数的取值，应用有限元法分析多管材供水管网的水力平衡计算数学模型，由各个管段的水力平衡单元矩阵方程集合为给水管网水力平衡的整体矩阵方程，通过引入节点水压边界条件并迭代求解管网水力平衡整体矩阵方程——对称正定线性方程组，得出各项水力要素。给出了计算程序框图，编写了通用电算程序，经实例计算表明，能够快捷准确地完成多管材给水管网的水力平衡计算，满足设计计算要求。     

给水管网技术经济计算方法的探讨

联立管网节点经济性方程并引入节点水压边界条件，对给水管网技术经济计算的数学模型采用牛顿迭代法求解各节点经济水压值，得出各管段经济管径．针对起点水压已给和起点水压未给的管网，给出了计算框图，编写了通用电算程序，经实例计算，可快捷准确地进行技术经济计算，把设计人员从烦琐的近似计算中解脱出来．     

给水管网水质模拟研究

目的使用基于水力瞬变模型数值求解水质模型的方法．解决给水管网的水质变化问题．方法通过耦合求解水力瞬变模型和水质模型，用数值模拟管网的水质状况．在计算中适当调整水质时段和水力时段，使模拟结果收敛．结果从余氯衰减模拟结果看，水力瞬变事件通常会加速管网内水质恶化；并且，应用水力瞬变模型也可以模拟稳态下的水质．结论基于水力瞬变模型，应用有限差分法，用数值求解水质模型能够全面准确地反映不同工况下给水管网内的水质变化状况．     

塑料管材供水管网水力计算方法的探讨

根据塑料供水管网的水流特点及其水头损失计算公式，确定了塑料供水管网将沿线流量折算成节点流量的折算系数的取值，采用有限元法分析塑料管材供水管网的水力平衡计算数学模型，由各个管段的单元矩阵方程集合为供水管网的整体矩阵方程，通过引入节点水压边界条件并迭代求解管网整体矩阵方程一对称正定线性方程组，得出各项水力要素．给出了计算程序框图，编写了通用电算程序，经实例计算表明，该方法能够快捷准确地完成塑料供水管网的水力平衡计算，满足设计计算要求。     

蚂蚁算法与拟牛顿法嫁接求解管网数学模型

管网水力计算的问题可归结为联立求解连续性方程、能量方程和压降方程.牛顿法是求解非线性方程组的一个经典方法,但当初值选择不好时,有可能不收敛.将新型的仿生算法———蚂蚁算法引入到求解管网数学模型中.利用拟牛顿法与蚂蚁算法相互之间较强的互补性,提出了求解供水管网微观数学模型的新算法———嫁接法.计算表明,嫁接法结合了蚂蚁算法与拟牛顿法各自的优点,计算速度快,效果良好.     

利用GO法进行供水管网可靠度计算

供水管网可靠度计算常用的方法为最小割集法,但该方法中节点最小供水路径难以确定,并且不利于通过编程实现节点可靠度的自动求解.相比之下,GO法是一种更好的选择.GO法是一种以成功为导向的系统可靠性分析方法.具有原理清晰、易于建立求解模型,易于编程等优点.在利用GO法进行供水管网可靠度计算的过程中,对于公共信号的处理是GO法计算的关键部分.利用先进行符号计算再进行数值计算的方法,对公共信号进行修正,得到正确的节点可靠度值,进而求得系统可靠度.通过将供水管网中各网络元素抽象为GO法操作符,建立供水管网节点可靠性计算模型,并通过matlab语言进行求解算法程序编制,实现了供水管网可靠度的计算机求解.并通过算例管网对算法进行了验证.     

多热源环状管网的面向对象水力计算方法

提出用于多热源环状管网的水力工况模拟的面向对象水力计算新方法.将复杂的管网结构解析成各类元件对象的集合,每个对象在连接处的水力特性作为与其相接元件的边界条件.每个管网元件的对象属性包含了管网的拓扑结构关系,并提供水力计算中所需的参数.基于新方法建立管网管段、水泵、阀门、热源等元件模型,在水力计算时无需提供特定的初始值,即可快速、可靠地定量分析设备操作、热媒温度和地形高差等对水力计算结果的影响.以某市区域供热管网为例,进行设计工况和事故工况的水力计算分析.分析结果表明,“顺流向”的计算顺序能够遍历管网中的所有元件对象,且快速、准确地求解管网的水力工况.     

供水系统直接优化调度遗传算法求解模型研究

针对目前我国完全采用微观模型的方法难以满足供水系统优化调度的要求的现实，以测压点压力
宏观模型、水源供水量和水源供水水头之间的关系模型替代复杂的管网水力平衡方程，并以每一泵站每
时段应有水泵运行求得的出水量和管网求得的需水量相等的条件,建立了大型供水系统的多目标混合离散
变量的直接优化调度模型.利用遗传算法对直接优化调度模型进行求解，提出了对各种约束条件处理的方
法;针对遗传算法容易早熟等的不足，提出将遗传算法和模拟退火技术相结合，并采用自适应交叉和变异
率的解决方法.算例计算表明，该算法具有较强的适用性.     

Calculation of the Water Distribution Networks Based on the Theory of Slow Transient Flow

Urban water supply network is a modern urban survival and development of the infrastructure of a city, and its normal running conditions have important significance. The actual hydraulic process in the variable- load water distribution networks can be treated as the slow transient flow which belongs to the unsteady flow. This paper analyzes the multi-loops network slow transient model based on graph theory, and the link flow matrix is treated as the variables of the discrete solution model to simulate the process of the slow transient flow in the network. With the simulation of hydraulic regime in an actual pipe network, the changing laws of the flow in the pipes, nodal hydraulic heads and other hydraulic factors with the passage of time are obtained. Since the transient processes offer much more information than a steady process, the slow transient theory is not only practical on analyzing the hydraulic condition of the network, but also on identifying hydraulic resistance coefficients of pipes and detecting the leakage in networks.     

特征水质指标空间修正插值法预测混合供水带

针对多水源供水地区不同水厂之间存在混合供水带,水力水质条件不稳定,易出现铁释放超标、余氯偏低等水质问题,采用特征水质指标空间修正插值法预测该水质风险区域。特征水质指标是指不同水厂出厂水差异较大,且在管网中按一定规律分布、具有明显识别特征的水质指标,根据其空间分布情况可以判断各水厂单独及混合供水区域。考虑到管网分布与地理空间差异,在插值前引入修正系数对特征指标进行修正。以双水厂供水的H市为例预测混合供水带,结果表明:H市一般特征指标电导率和敏感特征指标总铁质量浓度的空间修正插值结果基本一致,且与水力模型模拟结果基本吻合;在所预测的混合供水带内设置在线监测点,观测到流速、流向的频繁改变,符合混合供水带水力特征,说明预测结果正确,方法可行。     

城市供水管网仿真模拟分析平台的开发与应用

针对人们对城市供水安全性要求日益提高、供水系统的规模不断扩大、复杂性随之提高等问题,对城市供水管网仿真建模与软件开发技术进行了系统研究．首先,对供水管网参数测试分析技术进行研究,较为准确地掌握了整个供水管网的用水量负荷、用户用水模式及变化规律、压力分布规律及主要供水管段的实际过流能力等状况,建立供水管网仿真模拟数据库．在此基础上,以供水管网科学合理运行、保障供水水质等为目标,结合供水管网在线监测技术,以某城市开放式区域供水管网为例,建立了该区域供水管网微观水力模型,并开发了城市供水管网仿真模拟分析平台．该平台具有良好的扩展性及实用性,目前正在某城市进行应用．     

考虑漏失和用户用水的供水管网PDD模型构建及应用

管网的微观水力模型通常将所有水量依据管段的长度分配到各个节点.通过研究这种供水管网传统水力模型,针对该模型忽略节点流量类别直接将总漏失量平均分配到管网中的问题,将传统水力模型中的节点流量分为用户用水量和漏失水量,并运用改进的一致漏损模型将管段的漏失量按管段长度分配,构建漏失水量与压力之间的关系式,建立压力驱动节点的水力模型(PDD).模型形成后,根据实际测压点数据对模型进行校核,以达到模型校核标准.将该模型应用于Y市实际管网,根据Y市实际管网数据得到的平均漏失率,建立计算供水量与实际供水量的适应度函数,计算供水管网模型中的漏失系数,最终实现基于压力驱动节点流量的供水管网漏失模拟.结果表明,校核后的PDD模型与实际供水管网运行压力情况吻合良好,可以进行管网漏失控制研究及评估.     

考虑分布式电源的配电网线损估算方法

提出一种考虑分布式电源影响,适用于城乡配电网规划的理论线损综合估算方法．依据目标配电网的建设与改造原则和中压电网分年度规划方案,利用等效容量法处理分布式电源,基于扩展等值电阻法估算中压配电网线损;并考虑变压器台区情况,分别使用等值电阻数据和规划目标典型数据估算低压配电网线损;结合传统潮流法计算的高压电网线损,估算配电网理论线损．通过对贵州某县级配电网的规划案例分析,验证了该方法的有效性和实用性．     

城市供水系统突发性污染监测

以监测到供水系统中突发性污染为目标,提出一种城市供水系统监测点优化布置的方法.在定义最短水流时间矩阵和污染覆盖矩阵的基础上,针对复杂管网求解最短水流时间矩阵困难的问题,利用动态规划求解最短水流时间矩阵,并由此得到给定监测等级下的污染覆盖矩阵.以监测覆盖范围最大为目标函数,并引入重复覆盖度的概念,运用遗传算法优化布置监测点.算例结果表明,用动态规划求解复杂管网的最短水流时间矩阵易于编程实现,并有较高的时间效率;遗传算法能够快速地搜索到最优监测点的布置方案,达到在给定监测等级下最大限度地监测整个管网突发性污染的目的;通过与穷举法结果的对比,证明了本方法的正确性.     

典型管网试验系统的随机负载仿真

为了检验某类型船舶集中供水管网系统设计的合理性和验证数字仿真结果的准确性,设计了一套典型管网试验系统. 典型管网试验系统以某型船舶集中供水系统的典型供水单元为蓝本,采用了差压式减压阀来模拟实际管网的纯水头差,采用节流阀来调节流动阻力损失,从而达到权衡考虑试验经济性与试验结果有效性的目标. 设计了一套可编程控制器（PLC）控制系统,用于调节各支管的阻力特性与负载流量,检测与记录管网上各重要部位的压力与流量. 通过PLC编程,利用线性同余发生器产生的随机数,实现管网对负载的随机控制,并对随机负载下的每层支管的压力与流量进行统计分析. 试验结果表明,在随机负载的作用下各层支管末端的流量都充足,末端出现供水不足的估计概率很低,从而验证某类型船舶集中供水管网系统设计是合理的,在设计中进行的数字仿真结果是比较准确的.     

Study on hydrodynamics associated with quality of water in water distribution system

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基于云化物元模型的供水管网抗震服务功能评价

以震后供水管网的节点供水压力和流量作为供水管网抗震服务功能综合评价的指标体系,针对供水管网抗震服务功能评价中存在不确定性的特点,全面考虑节点压力和流量抗震服务功能分级边界信息的随机性和模糊性,结合云模型的不确定推理特性和可拓学的物元理论兼具定性、定量分析的优点,提出了基于云化物元耦合模型的供水管网抗震服务功能评价方法.该方法通过云模型表达物元的事物特征值,建立标准云物元与计算特征云物元之间的关联函数,采用模糊等级特征值实现对供水管网抗震服务功能等级的判别.算例分析验证了该方法的优越性和有效性.