地震导致渗漏的供水管网水力模拟

为研究地震导致渗漏的供水管网的水力特性,引入日本水道协会提出的震害计算式,改进地震导致的供水管网渗漏的计算方法,构建地震导致渗漏的供水管网水力模型。提出适用于低压供水管网“分步迭代”的水力计算方法,实现对不同地震烈度下供水管网的漏损量、节点压力及流量的定量分析。基于EPANET软件,对举例供水管网应用所构建的模型和“分步迭代”水力计算方法,预测了其在不同地震烈度下的水力状态。预测结果表明,构建的模型能合理描述震损管网的水力特性,所提出的方法能避免水力计算时迭代的发散、提高迭代的收敛速度,并可直接应用现有商业软件求解。     

集团化水务运营企业漏损率评定标准计算方法分析

明确集团化水务运营企业的供水管网漏损率评定标准,对于衡量集团公司供水管网漏损控制工作水平、指导供水主管部门合理监管供水企业十分必要。以《城镇供水管网漏损控制及评定标准》为基础,分别提出了整体看待原则、允许漏损水量一致原则及两者对应的计算方法,并对实际案例进行了计算分析。结果表明,不同的计算方法得到的漏损率评定标准并不一致;通过分析两种计算方法的利弊和计算结果出现差异的原因,推荐使用允许漏损水量一致原则对应的计算方法求解集团化水务运营企业的漏损率评定标准。     

供水管网漏损控制研究和实践

供水管网漏损是全球供水行业面临的共同问题和挑战。北京是世界上最缺水的大城市之一,为有效减少管网漏损,相对增加供水能力,北京市自来水集团持续实施精细化管网漏损控制并取得了显著成效。介绍了集团漏损的基本情况和国际对标分析结果。针对国内供水行业实际情况,提出了对国际标准水平衡表的修正方法并在北京市供水管网中进行了应用,重点介绍了集团近年来采取的漏损控制措施及成效,并对下一步漏损控制思路和方向进行了展望。     

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。     

供水管网漏损控制策略的国内外差异与思考

针对我国供水管网漏损情况,讨论了我国供水管网现状和供水管网漏损的原因,分析了国内外目前常用的供水管网漏损检测方法,从多角度重点比较了国内外供水管网漏损现状、控制策略、方法和考核指标的不同,并提出了改进方法,最后总结出适合我国国情的技术方法。     

地震破坏供水管网低压水力分析

供水管网遭受地震破坏后会产生渗漏和爆管,在震后的紧急救援和修复阶期,供水管网处于低压带漏损供水状态。根据断开管段的沿程水头损失关系,提出一种在断开管段端点附加扩散器模型模拟断开点漏水,简化了断开管段的建模方法;将压力决定的节点配水量模型加入到水力分析中,避开了低压管网水力分析中的节点负压问题;利用线性搜索与回溯算法控制管网节点非线性方程组的迭代步长,确保了管网低压水力分析的全局收敛性。此方法具有建模简单,计算量小,全局收敛速度快的特点;通过示例计算及结果比较,验证了其有效性。     

基于双参数监测的供水管网漏损实验研究

针对管网的漏损问题进行了实验研究,通过模拟不同工况下的漏水情况,对干管和支管发生漏水前后的压力和流量进行了在线监测,并分析了双参数的变化情况。结果表明,当供水管网的某一管段发生漏水时,漏点上游的流量会增大,下游的流量会减小,而上下游管段的压力均变小。调节阀门导致的流量与压力变化与漏水点引起的变化对管网的影响不同,且不同位置的漏水对干管、支管流量的影响也不同。研究结果可为判断实际供水管网漏水,以及定位漏损点提供参考。     

供水管网背景漏失指数研究

管线漏损水量的大小与管网特征、压力等均有关系,常用的基于百分比的漏损评价指标,如漏损率、漏失率、产销差率等,表征的是某一特定管网条件下的漏损或漏失水量占供水量的百分比,不宜用于不同管网系统间的漏损水平的比较。针对此情况,分析了国际上应用广泛的供水管网漏失指数(ILI),选取Y市19个计量分区的数据进行分析,探讨ILI在我国的适用性,并通过多元线性回归分析法对ILI进行改进,提出了适合我国楼宇计量分区和平房计量分区的真实漏损水量评价指标——供水管网背景漏失指数(BLI)。BLI考虑了管网的管长、用户连接个数、管网平均压力,不受供水总量的影响,能够反映管网的真实漏损水平,适用于不同系统间的比较。     

城市供水管网漏损时间的预测模型研究

城市供水企业迫切需要加强给水管网的漏损管理，以减少漏损水量和提高经济效益。在对华北某市供水管网漏损数据进行统计和分析的基础上，按照管段实际发生漏损次数分两种情况建立了供水管网漏损时间的预测模型，对漏损次数≤4次的管段采用基于SAS系统的多元线性回归方法，对漏损次数〉4次的管段则采用灰色预测方法。经实例验证，多元线性回归方法预测的平均相对误差为21％，灰色预测方法预测的平均相对误差〈6％，整套模型的精度可满足城市供水管网漏损宏观管理的需要，能够提高管网漏损防治的效率。     

北方某市DMA分区建设方法与实施

为有效控制管网漏损，本文以宁夏中卫市沙坡头供水管网为例，首先介绍了建立稳态水力模型的基本方法；对城市供水管网进行了精细化DMA分区管理，依据地理结构和供水格局先对供水管网进行一级分区，然后根据管网实际管线布置和可实施性进一步对管网进行二级分区；根据DMA分区结果和实际需求安装新的流量监测点，并建立了沙坡头区供水安全与节水全程监控管理平台，该平台可实时监控各分区水量的变化，统计各个分区的漏损情况，以便及时定位漏损区域，采取措施降低管网漏损，为供水企业带来很大的经济效益和环境效益。     

地震时供水管网的可靠性和功能分析(下)

本文以管线的可靠度分析为基础,对震后供水管网的可靠性及其功能进行分析.将直埋管线看作地基梁,考虑它和地震波引起土层位移的相互作用,建立极限状态函数.假设其随机矢量正态分布和线性无关或非正态分布和非线性无关.对于这两种情形,可采用电子表格的规化求解方法,或采用可靠度指数的Hasofer-Lind公式,都可得到管线的可靠度指数.用电子表格法对于用户无需求偏导数等复杂的数学运算,而采用H-L公式则要涉及偏导数和R-F变换等的运算,通常这是很困难的.本文借助MATLAB的符号运算程序可给出偏导数和其他相关函数,使得可靠度指数计算变得容易.在给出所有管线的失效概率后,就可对震后管网的可靠性及供水功能进行分析.管网的连通性估计是由Monte-Carlo法进行模拟计算得到的,可以给出任意两节点间的可靠概率估计.供水管网在地震时由于受损可能出现渗透漏,它的供水功能可能降低,可以通过管网的水力分析进行评价.本文采用点式渗漏模型模拟震后管线的渗漏,提出用管线损坏概率的反正弦函数来表示渗漏面积,实现对震后供水管网的水力计算.基于地理信息系统的供水管网抗震能力分析方法已经建立.依据来自GIS的管线失效概率、管网的可靠性和供水功能的分析信息可以对供水管网的抗震能力做出全面的评价.     

地震时供水管网的可靠性和功能分析(上)

本文以管线的可靠度分析为基础,对震后供水管网的可靠性及其功能进行分析.将直埋管线看作地基梁,考虑它和地震波引起土层位移的相互作用,建立极限状态函数.假设其随机矢量正态分布和线性无关或非正态分布和非线性无关.对于这两种情形,可采用电子表格的规划求解方法,或采用可靠度指数的Hasofer-Lind公式,都可得到管线的可靠度指数.用电子表格法对于用户无需求偏导数等复杂的数学运算,而采用H-L公式则要涉及偏导数和R-F变换等的运算,通常这是很困难的.本文借助MATLAB的符号运算程序可给出偏导数和其他相关函数,使得可靠度指数计算变得容易.在给出所有管线的失效概率后,就可对震后管网的可靠性及供水功能进行分析.管网的连通性估计是由Monte-Carlo法进行模拟计算得到的,可以给出任意两节点间的可靠概率估计.供水管网在地震时由于受损可能出现渗透漏,它的供水功能可能降低,可以通过管网的水力分析进行评价.本文采用点式渗漏模型模拟震后管线的渗漏,提出用管线损坏概率的反正弦函数来表示渗漏面积,实现对震后供水管网的水力计算.基于地理信息系统的供水管网抗震能力分析方法已经建立.依据来自GIS的管线失效概率、管网的可靠性和供水功能的分析信息可以对供水管网的抗震能力做出全面的评价.     

有接头埋管在地震行波作用下的弹塑性分析

针对具有柔性接头的地下埋管在地震波作用下的反应分析问题,基于反应位移法,将管体和接头进行等效均匀化处理建立简化的弹塑形管单元模型,推导了由这样的简化管单元模型构成的直管段在地震位移波作用下的位移计算公式。在求得等效管模型位移的基础上,再对每个管段和接头进行精细分析,求得管体及其接头的真实内力和变形。利用该方法对PVC管和铸铁管两种类型埋管进行了地震波作用下的反应分析,并与基于有限元分析的结果进行对比验证了方法具有充分的计算精度,可在地下埋管抗震设计中应用。     

Prediction of earthquake damage to urban water distribution systems: a case study for Denizli,Turkey

Prediction of damage to water supply lines during an earthquake is a critical part of seismic planning. This study evaluates the performance of the water supply system in Denizli, Turkey, in the event of an M6, M6.3, M6.5 and M7 earthquake associated with the Pamukkale and Karakova-Akhan Faults. The relative effects of transient ground deformations and permanent ground deformations based on maps of liquefiable soil and zones of predicted lateral ground displacements are compared. The relative effects of the different magnitude earthquakes and pipeline damage relationships on the pipeline performance following a seismic event are assessed.     

试论城市供水管道抗震加固

为保证现有城市供水管网系统在短期内恢复部分供水,根据管线工作区的自然状况,地震设防烈度及管线工程质量,运行状况,对管线在地震剪切波作用下发生的位移幅值进行了分析,推算出半个视波长度内管线应承担,的拉伸变形量,从而可演算现有管线能否达到抗震要求,并通过实例演算,使公式的运用更加直观化,实用化。     

加强大震下我国城市用水保障能力的建议

针对城市供水管网的重要性,分析了城市供水管道在大震下的破坏特征、破坏形式,提出了有利于全面提高在大震下我国城市用水保障能力并适合我国基本国情的建议。     

汶川大地震对西安市安全供水的启示

2008年5月12日发生的汶川大地震导致重灾区多座城市供水中断,使得重要基础设施的抗震以及震后应急和恢复成为社会焦点。西安市紧邻汶川地震区,地处地震频发带,结合汶川及数次大地震对供水系统的震损统计和应急经验,模拟西安发生类似汶川地震的情景,对地表水源（金盆水库）、输水渠道、水厂、管网系统等进行了地震脆弱性分析,有针对性地提出了提高系统抗震能力的技术措施,结合西安市供水系统的特点确定了震后临时、应急及恢复供水方案。     

基于WebGIS的供水管网防震减灾信息系统研究

应用WebGIS技术建立供水管网防震减灾信息系统是提高供水管网综合防灾能力的一条有效途径。本文阐述了系统的组成部分及其功能,介绍了基于WebGIS的供水管网地理数据库的形成,建立了地震危险性分析、震害预测专业模型,利用MapX技术和VB＋ArcObject服务器组件开发技术建立供水管防震减灾信息系统,实现了地地震危险性分析、震害预测、应急反应决策等信息网上发布、检索和分析,提高了供水管网的防震减灾能力。     

城市燃气管网的震害分析及减灾对策

通过分析地震对城市燃气管网的破坏作用及其引发的次生灾害,给出了燃气管网的震害特征和主要影响因素,包括地震动强度、场地条件、管道特性等。有针对性地提出了相应的抗震减灾对策,包括加强燃气工程设施的抗震设计,对燃气管网实施腐蚀监测和剔旧更新,设置燃气紧急自动切断系统与分区域供气,开展受损管网故障排查与恢复供气,建立地震实时监测和震害快速分析系统,制定能反映震后真实情景模式的应急反应预案,建立城市燃气管网震害风险评价和模拟仿真系统等。