面向爆管检测的供水管网水压监测点多目标优化

针对单目标优化算法在水压监测点优化布置模型求解过程中计算效率低、解集质量差的问题，提出了一种多目标非支配差分进化算法（NSDE）。首先，对各管段中间添加的节点赋予爆管流量并依次进行模拟，根据各节点压力变化值生成爆管事件判断矩阵；然后，以监测点个数最小化和爆管检测漏损量最大化为目标函数构建监测点优化布置数学模型，利用NSDE算法进行求解；最后对Pareto解集中监测点布局特征展开分析。以net3供水管网为例，采用单目标遗传算法、多目标非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）和NSDE算法分别对模型进行求解，结果表明多目标NSDE算法计算效率更高且优化解质量更好，其Pareto解集对应的多种布局方案可为实际工程中监测点布置提供灵活选择。     

管网压力控制模型与DMA分区减漏探讨

介绍了管网压力控制模型的功能及建立过程,并将其应用于桂城水厂。运行结果表明,采用管网压力控制模型后,桂城水厂平均出厂压力为0.483 4 MPa,千吨水电耗及漏损率分别降低6.28%和3.14%;用管网压力控制模型修正的压力代替宏观模型优化后的压力,有利于在供水调度过程中实现节能节水;管网压力控制模型与DMA分区阀门减漏联合作用,可以有效降低管网的漏损率;基于管网压力控制模型建立压力流量预测控制系统,使泵群按照管网压力曲线运行,可以降低电耗并减少漏损。     

非稳态给水管网的外源污染监测选址模型构建及求解

针对供水管网潜在的突发性外源污染,结合非稳态水力工况特点,改进监测用时的算法并以此构建选址模型,通过借助自适应粒子群k-medoids聚类算法对选址模型进行求解。通过实际案例对比稳态与非稳态工况下水力流通最短时间的路径,得出:非稳态工况下水力流通路径较复杂,改进后的水力流通时间计算方法更符合实际供水管网。经过对自适应粒子群k-medoids聚类算法的调整,模型求解过程稳定性良好,输出结果理想——可直接定位监测点至管网节点。针对该案例提出了一套监测点布置方案:监测点数量为40个(占总节点数的3. 43%),平均监测用时为26. 4 min,污染入侵事件的有效监测率达到71. 67%。     

基于压力监测的负压波法用于供水管网检漏及定位

供水管网的泄漏会造成经济损失及环境危害,及时、准确地检漏并确定漏点位置是减少漏损率的关键。本文介绍了基于瞬时压力监测系统的负压波法在供水管网中的检漏、定位及确定漏口面积的方法,给出了详细的公式算法。     

面向故障诊断的供水管网水压监测点优化布置方法

为解决供水管网故障诊断中准确率不高、经济性不佳的问题,设计了一个基于改进的果蝇优化算法核极限学习机的供水管网故障诊断模型。经验证,该模型具有学习速度快、故障识别率高等优点。以该模型为核心提出了基于果蝇优化算法的供水管网水压监测点优化布置方法。该方法首先利用果蝇优化算法形成多组水压监测点方案,然后用供水管网故障诊断模型计算每种方案的诊断准确率,选择其中诊断准确率最高、经济性最好的方案作为候选最优方案,并以此方案为基础,使用果蝇优化算法不断循环迭代,最终找到故障诊断准确率高且经济性最好的水压监测点布置方案。利用Matlab语言代码对提出供水管网水压监测点优化布置方法进行了编码实现,使用实际管网数据进行了实验,结果表明,所提出的供水管网水压监测点优化布置方法是一个有效的水压监测点优化布置方法。     

基于极限学习机算法的供水管网爆管识别研究

供水管网爆管具有定位难、影响范围广的特点,长期困扰着供水企业。针对供水管网爆管区域识别问题,综合考虑多种影响因素下的爆管工况,利用爆管特征值矩阵构建爆管样本数据集,采用极限学习机算法（ELM）建立爆管区域识别模型;应用K-means聚类算法分析节点水力变化特征的相似性,并在此基础上对管网进行监测区域划分与监测点布设,形成多种监测方案;综合爆管识别率等参数,分析ELM在不同监测方案以及在噪声影响下的识别性能。采用实际管网算例进行了爆管区域识别分析,结果表明：该模型可以进行有效的爆管区域识别,同时结合不同分区方案可以提高爆管识别率;监测点的增加可以减小压力监测数据的噪声影响。     

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。     

我国西南地区城市供水管网漏损分析及控制研究

城市供水管网是城市经济发展的命脉。以我国西南地区城市管网漏损现状为研究对象,结合近九年的西南地区供水管网运营数据,采用MATLAB软件,运用统计回归法,对影响供水管网的五大因素包括年代、管网密度、管径、管材、管网压力进行分析并建立西南地区城市供水管网漏损估计模型。根据所建立的模型,提出降低我国城市供水管网漏损的意见和建议。     

管网宏观模型的完善及节能减漏应用

宏观模型可求解多水厂优化流量,但未提供相应计算优化压力子模型,难以实际应用。基于宏观模型优化工况点,应用多种优化算法可建立优化压力计算模型,即管网压力控制曲线模型,并在桂城水厂试运行表明:千吨水电耗及漏损率分别降低了7.62%和3%,远端压力精度为±0.001 MPa;控制泵群工况点沿管网压力控制曲线运行,调节流量压力能满足用户要求,同时可使少数区域阀门减漏效应扩展至整个管网以降低漏损;可修正宏观模型及水力模型调度预案压力,有利于供水调度节能节水。     

基于压力驱动节点流量模型的供水管网漏失控制

为实现供水管网漏失控制,建立了阀门漏失控制模型,并将压力驱动节点流量水力模型嵌入其中,形成压力驱动节点流量漏失控制模型。模型以漏失总量为目标函数,以遗传算法为优化算法,求解得到最佳阀门设置,然后操作阀门动作,达到在正常供水的前提下最大程度降低漏失的目的。     

基于风险评估的供水管网水质监测点优化模型研究

供水管网内源污染和外源污染协同监测下的水质监测点优化选址一直是供水领域的研究难点。为进一步提升监测点选址的科学合理性,采用模糊数学集法分析管网区域污染物、管道完整度以及管网低负压情况,量化确定管网的风险评估指数。将基于风险评估的节点监测用时期望值纳入监测点优化选址模型,结合监测失效率、水量覆盖度和监测点占比这3个优化目标,完善选址优化体系并建立多目标优化选址模型。使用MATLAB软件搭载基于参考向量的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅲ)成功求解该多目标优化模型,得到帕累托(Pareto)前沿解集。最后,基于Modena算例管网进行研究,与传统复合监测目标优化模型选取的选址方案进行对比发现,基于风险评估的供水管网优化选址模型选取的方案能有效降低监测用时,提高了监测效率。     

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。     

整治非法用水的实践与控制管网漏损的对策

2002年建设部颁布了《城市供水管网漏损控制及评定标准》,提出了城市供水企业管网基本漏损率不应大于12%的评定标准。《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》中提出到2020年大中城市的管网漏损率应控制在10%以下的目标。漏损水量分为账面漏损和管网漏损两个部分,账面漏损又包括非法用水和水表计量误差。本文分析了北京市区产销差率、漏损率的状况,总结了供水稽查大队12年来整治非法用水（违章用水）取得的成效和为降低产销差率做出的贡献,分析了非法用水的种类和查处方法,认为北京市区管网漏失率仍存在降低空间。提出了以DMA（District Metering Area）独立计量区为管理平台,利用水量平衡测试、用户管理和网格化稽查等方法,发现并整治非法用水问题,通过精细化管理进一步降低漏损率的措施。     

供水管网水力模型的建立与校核结果分析

采用Water GEMS软件对自行搭建的供水管网进行模拟,利用压力传感器和超声波流量计实时监测管网的节点压力和用户流量,并将上游节点压力和用户用水量导入模拟软件,通过调节仿真模型中的参数来校核管网压力,使整个管网的模拟压力与实测压力具有较高的拟合度,从而实现对管网压力的实时模拟,为预测爆管、优化调度、降低漏损等提供依据。结果表明:利用Water GEMS软件可以快速搭建供水管网压力模型,通过逐段校核,利用压力模拟供水管网的实际运行可以达到较高的拟合精度。     

基于NB-IoT的DMA用于供水管网漏损控制的研究进展

供水管网的分区计量在国内已有许多应用案例,但受到无法进行实时数据传输的制约,致使其在定量漏损管控和进一步降低漏损率等方面遇到瓶颈。基于窄带物联网技术的分区计量用于漏损控制便应时而生,其可将供水管网分区计量在线监测的海量数据实时传输至漏损平台,自来水公司根据平台上长期连续监测数据,确定每个独立分区的最小夜间流量检测限值,协助判断新增漏损点,相关部门可快速而针对性地排查并及时修复漏损点。因此,基于窄带物联网的供水管网分区计量管理将城市供水管网化整为零,适用于供水管网的定量漏损控制,并已在福州试点成功运行,有效地降低了供水管网漏损率,值得推广应用。     

压力驱动水力模型对供水管网漏损的改进

本文主要对建立基于压力驱动的供水管网漏损水力模型进行阐述,并以算例讲解了如何建立合适的水力模型,结果表明在尚未满足一些节点需水量的管网中,用本文提出的方法较以需水量驱动方法建立的模型更为准确,并且更适应实际情况。     

基于压力驱动的管网漏损模型

提出了一个基于压力驱动建立管网漏损模型的方法,首先利用EPANET中EMITTER(扩散器)特性建立压力驱动水力模型,然后在模拟结果上建立管网漏损模型。通过具体算例阐述了建立符合实际的管网漏损模型的过程。结果表明,对于部分节点需水量不能全部满足的管网,压力驱动分析方法比需水量驱动分析方法得到的水力模型更符合实际,并且在压力驱动水力模型基础上建立的管网漏损模型更准确。     

供水管网多级压力调控方法研究与应用

供水管网压力调控是减少管网漏损的重要技术手段,《城镇供水管网漏损控制及评定标准》(CJJ92-2016)在对漏损率提出明确控制要求的同时,也对管网压力调控提出了指导意见。本文从管网压力与漏损的关系、管网压力多级调控方法研究与应用方面阐述了管网压力控制的必要性,及其对漏损控制的有效性,以期为行业提供参考。     

基于Metis库的供水管网自动分区软件设计与实现

近年来,供水管网的漏损问题日益严重。DMA分区管理是指通过对管网进行合理分区,对各个子区域进行监控管理漏损的控制方法,能有效控制管网的漏损。开发基于Metis库的自动分区软件,通过此软件集合最短路径分区法、递归分区法和遗传算法,能够进行供水管网的DMA分区。将自动分区软件应用于MD镇的供水管网工程,取得较好的应用效果。     

管网宏观模型的完善及节能减漏应用

基于宏观模型可建立管网压力控制模型,并将其应用于桂城水厂。运行结果表明,采用管网压力控制模型后,水厂供水范围合理,远端压力精度为±0．001MPa;控制泵群工况点沿管网压力曲线运行,调节后的流量和压力均能满足用户要求,同时使小区阀门减漏效应扩展至整个管网,可有效降低管网的漏损率;修正宏观模型及水力模型调度压力有利于在供水调度过程中实现节能节水。