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。     

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。     

燃气管网水力计算图节点计算机自动编号的方法

在利用Visual C＋ ＋6.0完成燃气管网水力计算图人机对话计算机输入的基础上,管网节点实现了计算机自动编号.建立双向链表的数据结构,解决了管网节点计算机自动编号的两个关键技术：点捕捉和线捕捉.探讨了绘制管段、删除管段、截断管段和改变管段流向时节点编号变化的规律.采用数组记录管网节点编号,根据这个数组就可以生成管网的节点关联矩阵和环路矩阵,记录管网的拓扑信息,生成管网水力计算所需数据文件,并为水力计算图的输出提供图形准备.     

燃气管网水力计算图节点计算机自动编号的方法

在利用Visual C+ +6.0完成燃气管网水力计算图人机对话计算机输入的基础上,管网节点实现了计算机自动编号.建立双向链表的数据结构,解决了管网节点计算机自动编号的两个关键技术点捕捉和线捕捉.探讨了绘制管段、删除管段、截断管段和改变管段流向时节点编号变化的规律.采用数组记录管网节点编号,根据这个数组就可以生成管网的节点关联矩阵和环路矩阵,记录管网的拓扑信息,生成管网水力计算所需数据文件,并为水力计算图的输出提供图形准备.     

住宅生活给水管网水力计算程序设计

根据住宅建筑给水管网的水流特点及其水头损失计算公式，确定了采用有限元法分析住宅建筑给水管网水力平衡计算的数学模型，将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求解管网整体矩阵方程——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住宅建筑给水管网的水力平衡计算，满足设计计算要求。     

供水管网微观水力模型简化技术研究

针对目前管网微观水力模型简化技术无法自动实现或简化计算目标单一等问题,提出了"按指定精度简化,枝状管简化,同水流方向、同属性串连管道简化"的方法。达到了精简管段、节点,同时最大限度保持简化前后模型平差结果一致性的目的。在节省管网水力平差计算时间的同时又很好的保存了原始管网的拓扑信息,使得简化后模型仍然具有微观模型的特性,可以应用于管网优化改造、优化调度等优化计算。     

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。     

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.     

环状给水管网设计和调度的虚拟仪器

基于矩阵运算和迭代平差方法，在LabVIEW的编程平台上，开发环状给水管网水力计算的虚拟仪器。对管段流量基础解系赋值，代入节点连续方程求解管段流量。并由管段上的水头损失形成的闭合差获得环及管段的校正流量，经迭代逼近真值。闭合差可控制在给定精度。虚拟仪器的监控盘面和操作象是普通仪器。管长、管径和节点流量等设计参数能够成批传入，或在界面上写入。不需了解编程方法和数据库结构，既可开展设计，又能应用于生产现场的优化控制和调度，也是制定检修预案和进行管网技术改造的有力工具。     

基于图论的环状管网慢变流的计算研究

管网负荷变动的水力过程可以抽象成非恒定流中的慢变流进行研究,这是大量管网运行中的现实现象.对基于图论的环状管网慢变流模型进行分析,利用矩阵论导出了采用链支流量矩阵计算慢变流过程的解析表达式,并在此基础上得到了适于数值模拟的离散求解模型.通过实际算例计算了管段流量和节点水头等水力要素随时间的演化过程.慢变流理论不仅对分析管网系统的水力工况有很大作用,还由于其时间过程所包含的丰富信息使其在管网的水力摩阻识别及漏失故障诊断中具有重要意义.由于引入链支流量矩阵作为因变量,在很大程度上简化了定量计算,将会非常有利于对上述系统识别问题的搜索求解.     

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．     

考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析

给水管网运行环境的随机性与复杂性,导致管网水力模型参数存在不确定性.为分析模型参数的不确定性对模拟结果的影响,基于Monte Carlo随机模拟方法,提出考虑参数相关性的给水管网模型不确定性分析方法.将存在相关性的参数视为具有一定相关系数的随机变量,在Monte Carlo随机抽样阶段,先进行独立正态随机数抽样;当计算随机样本对应的管网模型结果时,通过逆-正交变换和逆-Nataf变换,把独立正态随机数转换为相关随机数,将相关随机数作为管网模型参数值进行水力计算.以管道摩阻系数的相关性和不确定性对模型计算结果中的节点压力和管道流量的影响为重点进行探讨.算例分析结果表明,管道摩阻系数的相关性对不确定性分析结果有显著的影响,考虑相关性与不考虑相关性的计算结果相比,节点压力、管道流量的平均波动值相差比率分别可达70%和60%以上.所以,在给水管网模型的不确定性分析中应该考虑模型参数间的相关性问题.     

异程布置的冷冻水系统管网水力特性计算方法

大型中央空调冷冻水系统管网水力特性精确计算是研究其优化设计和运行的必要条件,简化模型因计算误差大而无法应用于大型管网拓扑结构的水力计算。以异程布置的冷冻水系统为研究对象,在充分考虑末端支路温度调节阀调节特性的基础上,建立了管网水力特性精确数学模型,提出了虚拟流量的计算机逻辑算法。以10个AHU支路的异程式管网为仿真计算对象,计算该管网最小供回水压差以及不同供回水压差条件下的各支路温度调节阀开度和实际流量,计算结果符合异程式管网存在较大压力不平衡的固有特性。该计算方法能够确保计算收敛,实现了利用一个逻辑程序计算管网各种水力特性,为异程式管网水力特性研究提供了参考价值。     

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.     

住宅给水管道工程中PP-R塑料管的设计与施工

无规共聚聚丙烯管(PP—R塑料管)是一种无毒无害的新型管材，在住宅给水工程中的应用是传统管道的一次革命。本文简单介绍了PP—R塑料管的特点及使用范围，并论述了PP—R塑料管的设计与施工，包括水力计算、施工安装、管道敷设与水压试验等，最后简单探讨了PP—R塑料管的事故处理与维护。     

银川市供水管网水力数学模型的建立及应用

根据水力学和数学原理,利用现代化的信息技术建立与实际运行管网系统特征相符的供水管网水力模型．该模型能够对现有管网的水力运行状态进行多工况模拟,对供水管网改建、扩建方案的合理性进行评价,为银川市供水管网的运营、管理提供参考．实践证明,该系统对银川市自来水总公司的管网运行管理起到积极作用,是解决目前银川市供水系统中突出问题的根本方法,也是该公司科学化管理的必行之路,是实现节能降耗的有效途径．     

Optimal operation of water distribution networks under local pipe failures

The optimal operation of water distribution networks under local pipe failures, such as water main breaks, was proposed. Based on a hydraulic analysis and a simulation of water distribution networks, a macroscopic model for a network under a local pipe failure was established by the statistical regression. After the operation objectives under a local pipe failure were determined, the optimal operation model was developed and solved by the genetic algorithm. The program was developed and examined by a city distribution network. The optimal operation alternative shows that the electricity cost is saved approximately 11%, the income of the water corporation is increased approximately 5%, and the pressure in the water distribution network is distributed evenly to ensure the network safe operation. Therefore, the proposed method for optimal operation under local pipe failure is feasible and cost-effective.     

基于先验信息的供水管网阻力系数识别

供水管网阻力系数识别是指通过调整管网水力模型中管道阻力系数,使模型计算值与监测值相符的过程。由于实际中监测点数量有限,管网阻力系数识别为欠定的优化问题。现行方法通常采用管道分组这一参数化方法将欠定问题转换为超定,应用遗传算法或其它随机搜索算法求解。提出了基于先验信息的供水管网阻力系数识别算法,所提出算法根据管道管材、管龄等先验信息对管道阻力系数进行估计,并将估计值作为伪观测值引入目标函数将欠定优化问题转换为超定,采用高斯-牛顿算法进行求解。与现有方法相比,所提出算法避免了管道分组不唯一的问题;再者,推导了供水管网阻力系数雅克比矩阵解析式用于搜索向量构造,提高了参数识别计算效率。采用小型管网阐明了雅克比矩阵计算及搜索向量构造,利用大型管网验证了算法的实用性。     

Three-phase flow of submarine gas hydrate pipe transport

In the hydraulic transporting process of cutter-suction mining natural gas hydrate, when the temperature-pressure equilibrium of gas hydrate is broken, gas hydrates dissociate into gas. As a result, solid-liquid two-phase flow(hydrate and water) transforms into gas-solid-liquid three-phase flow(methane, hydrate and water) inside the pipeline. The Euler model and CFD-PBM model were used to simulate gas-solid-liquid three-phase flow. Numerical simulation results show that the gas and solid phase gradually accumulate to the center of the pipe. Flow velocity decreases from center to boundary of the pipe along the radial direction. Comparison of numerical simulation results of two models reveals that the flow state simulated by CFD-PBM model is more uniform than that simulated by Euler model, and the main behavior of the bubble is small bubbles coalescence to large one. Comparison of numerical simulation and experimental investigation shows that the values of flow velocity and gas fraction in CFD-PBM model agree with experimental data better than those in Euler model. The proposed PBM model provides a more accurate and effective way to estimate three-phase flow state of transporting gas hydrate within the submarine pipeline.     

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。