小波分析在输水管道泄漏检测系统中的应用

山西引黄工程是山西省的生命工程,其输水管道担负着输水的重要角色,在工程中被大量应用。然而由于一些自然因素和人为因素不可避免地会造成管道泄漏,这不仅会造成水资源的严重浪费,而且还可能威胁到人类生命财产的安全。建立输水管道实时泄漏检测系统,及时定位故障点,可以最大限度地减少经济损失。文中应用小波分析理论,介绍了输水管道泄漏自动监控系统的工作原理和构成,并将之运用到引黄工程实践中。     

管道泄漏检测的水力瞬变全频域数学模型

输水管道泄漏孔的存在及其位置直接影响着系统压力波形的畸变和衰减特性,通过分析有、无泄漏时任意位置处的压头频域特性可使泄漏检测成为可能.在考虑非恒定摩阻影响的基础上,提出基于水力瞬变全频域数学模型的泄漏检测反问题分析方法.用拉氏频域变换处理边界条件和实测数据,并将遗传算法用于频域反问题模型的求解,在寻优速度上比传统的瞬变时域分析的方法有了较大的改善.算例表明基于水力瞬变全频域数学模型分析的管道泄漏检测是一种有效的新方法.     

基于多尺度卷积神经网络的管道泄漏检测模型研究

如何有效检测管道泄漏是节水型社会建设迫切需要解决的关键和热点问题之一。近年来基于深度学习的管道泄漏检测方法发展迅速,本文针对传统单尺度卷积神经网络对泄漏特征提取不充分的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS1DCNN)的管道系统泄漏检测模型。该方法利用多个不同卷积尺度的卷积通路并行提取管道泄漏的特征并进行泄漏信息的分类预测。基于经典的管道系统布置,利用瞬变流模型生成管道泄漏工况下的三个水压数据集对模型进行验证,三个数据集分别用于预测管道的泄漏位置、泄漏量和非恒定摩阻系数,对应样本数为39601、3980、4900,并将预测结果与其他深度学习方法和传统的机器学习方法进行对比分析。结果表明：MS1DCNN模型对数据集样本下泄漏位置、泄漏量、非恒定摩阻系数的分类准确率达到99.96%、98.48%、100%,三者平均预测精度比传统一维卷积神经网络(1DCNN)、BP神经网络、支持向量机(SVM)和k近邻算法(KNN)提高0.31%、2%、1.27%、22.8%;MS1DCNN在信噪比为-4～12 dB的噪声环境下各数据集的平均F₁分数分别为99.2%、97.02...     

管道系统泄漏检测的全频域法

针对长距离管道输水系统的特点,建立了适合各种边界条件的管道水击频域数学模型,并应用拉氏变换原理导出了实测离散函数的频域数学模型。在此基础上,提出完全在频域中检测管道泄漏的新方法,即管道泄漏检测的全频域法。全频域法与之前频域法的差别有两点:一是边界条件不受限制,二是泄漏检测完全在频域中完成,无需求解任何一点的傅里叶逆变换时域函数。最后通过数字算例检验了管道泄漏检测全频域法的可行性。     

供水管道泄漏的无损检测技术综述

对各种无损检测技术进行了分类、比较、介绍,并讨论了各种方法的原理、适用范围、优点和缺点等。阐明了目前应用于我国供水管道的检测技术发展状况,以及对今后技术发展的展望。     

黏弹性输水管道中含气瞬变流压力衰减分析

基于瞬变流理论对管道漏失、堵塞等进行检测是国内外管道故障辨识的热点和前沿,但在黏弹性输水管道中由于空气的存在将影响该技术的推广应用,因此有必要对黏弹性管道中的含气瞬变流及其压力衰减畸变过程进行分析。本文首先通过装置实验验证了用含气率(α)修正波速的一维瞬变流模型的有效性,其次基于模型通过能量和傅里叶分析研究管壁摩擦和黏弹性对含气瞬变流压力衰减的影响,最后针对应用背景提出模型参数校核的建议。研究表明:当α≤2.37%时,由管壁摩擦引起的压力衰减速率随着α和管径壁厚比的增加而增大,而由黏弹性效应引起的压力衰减速率则相反,但两者都会随着管长的增加而变小;在对模型进行参数校核时,建议当1%≤α≤2.37%时,不必对黏弹性参数进行校核。     

考虑动态摩阻的管道泄漏水力瞬变数值模拟

为了提高管道系统泄漏的模拟和判断精度,将瞬态加速类(Brunone模型)和加权函数类(Zielke模型和Vardy模型)两类动态摩阻模型用于水力瞬变泄漏建模和模拟,并将计算结果与已有的试验数据、模拟结果进行对比分析.结果表明:与传统摩阻模型和存在简化误差的Brunone模型相比,Zielke模型和Vardy模型能更加精...     

液体管道高频水力瞬变过程的数值模拟

目前在液体管道高频水力瞬变分析中,人们通常采用经典的拟稳态摩阻模型进行分析.但这种方法针对管壁切应力具有拟稳态特性的缓慢瞬变的分析是可行的,而对高频瞬变流动过程而言却不能准确预测水击压力波具体的衰减过程以及出现的波形畸变现象.介绍了一种新的考虑瞬时加速度对高频水力瞬变过程影响的非恒定摩阻模型,并结合特征线法给出了其数值解法,最后通过实例验证了该模型能比经典的拟恒定摩阻模型更为准确地模拟液体管道中高频瞬变流压力波的衰减和波形畸变.该模型对计算机的要求和计算耗时与经典的拟稳态摩阻模型相差不大,是一种具有良好工程应用潜力的液体管道高频瞬变分析数学模型.     

热力管网泄漏检测数学模型

本文研究了基于恒定流动模拟的静态泄漏检测方法和基于水力瞬变模拟的瞬变泄漏检测法，分析了瞬变泄漏检测法用于热力管网的可行性，建立了瞬态泄漏检测法的数学模型，误差准则，以及泄漏位置的确定方法，并通过实际供热管网泄漏检测数值仿真作了比较，表明用瞬态泄漏检测法可显著改善热网微机监控系统泄漏检测的能力。     

输水管道泄漏的探地雷达检测原理和现象机理分析

基于探地雷达检测输水管道泄漏是近年发展起来的一种很有前景、实用性很高的无损检测技术,国内在这方面的研究处于起步阶段,尚缺乏仪器设备研发和对漏水的现象、机理与反馈图像的比对研究。本文搭建了输水管道漏损雷达检测试验平台,开展了输水钢管漏水试验和检测试验,对比研究了无泄漏、有泄漏以及泄漏后、泄漏时等工况下典型测线雷达回波图像的异同,并反演了漏水工况的泄漏范围。结果表明:当管道泄漏后,泄漏水引起管道周围土壤介电常数显著变化,湿沙状态下平行管道测线雷达回波下移,呈明显的"V"型,垂直方向测线的回波双曲线形态更加陡峭,斜率更大,该畸变规律有利于锁定大致泄漏范围。"箭形回波"和"孔下回波"是区分管道泄漏时和泄漏后的雷达回波关键典型特征,尤其较为清晰的孔下回波亮斑是正在发生小泄漏的典型回波图像特征,且具有规律性。对于管道不停水泄漏的检测,如能辨识出箭形回波和孔下回波,即可实现泄漏的快速定位。试验验证了利用探地雷达检测输水管道泄漏的有效性,并为漏损探地雷达检测设备和软件的研发提供支撑。     

Equivalent pipe algorithm for metal spiral casing and its application in hydraulic transient computation basedon equiangular spiral model简

For the metal spiral casing of water turbines, a new equivalent pipe algorithm is developed based on the idea of equiangu-lar spiral. Prototype tests and computations are carried out to investigate the hydraulic transient characteristics. The computation re-sults by using the new model are in a good agreement with the prototype test data with respect to the maximum speed of the tur-bine-generator unit, the maximum water hammer pressure in the spiral casing and the maximum vacuum in the draft tube. The propo-sed method is a significant improvement over the conventional algorithm with the accuracy increased and the error reduced by about 3%.     

管网故障水力瞬变检测实验系统研发

为克服传统管网故障检测系统模型校验误差较大及基于恒定流模型检测的不足,尝试基于瞬变流模型方法设计开发一种能够兼顾模拟泄漏孔、局部阻塞在内的管网实验平台系统,用于水力建模的校验测试和故障检测,并提出相应故障辨识方法。该平台包括常规供水水箱、简单管网、实验控制系统、变速泵、管网故障模拟装置、低强度瞬变流激发器等,以RSView组态软件为基础研发了管网故障水力检测实验平台的SCADA系统,实现水位、流量、压力和阀门激励动作等计算机自动控制以及实时监测和采集。其中新的可控式低强度瞬变流激发器可取代传统阀门,能够产生阀门关闭激发瞬变水击波的类似效果,克服了传统管道试验平台末端关阀造成的水锤压力波动过大和不易控制的缺点。该实验平台拓展了管网实验室故障控制模拟和检测的思路,为支撑和推广实用化的智慧供水管网及故障检测技术研究提供了手段。     

有压输水管涵检修时的气液二相流瞬变研究

结合wylie的自由气体离散模型,构建了分段低压输水系统因检修操作导致检修箱涵进气的瞬变流数学模型,并结合实例对计算结果进行了分析。该研究可以为长距离有压输水系统的设计和运行管理提供理论依据和技术支持,同时也为二相流的气泡模拟提供一种可供借鉴的思路和方法。     

基于慢变流理论的管网泄漏检测模型的建立

提出一种基于慢变流理论的给水管网泄漏诊断与定位模型,即首先对管网施加随时间缓慢变化的压力激励,如果管网中存在泄漏,随着压力的不同泄漏程度也不一样,进而影响到管网中其他节点压力和管段流量等参数的变化;依据系统辨识反问题分析方法,实时监测管网监测点处的状态参数,运用贝叶斯算法对模型的预测参数——泄漏位置和泄漏量的概率值大小进行寻优,寻找模型计算值与测量值之间吻合程度最好的预测参数,得到最可能的泄漏位置与泄漏量。通过对算例管网的计算结果表明,采用该模型能够对漏失点和漏失量进行满足概率要求的准确诊断。     

基于跳跃分析的非一致性水文频率计算

气候变化和人类活动等因素的影响使得洪水及径流的生成和孕育环境发生了变化,致使实测洪量系列的一致性受到干扰或破坏,对频率分析成果产生了一定的影响.本文以金沙江流域某站点资料为例,采用滑动秩和检验法和有序聚类分析法对其跳跃性进行分析,并进行系列的一致性修正及水文频率分析.结果表明,基于未修正系列和修正系列进行频率分析得到的...     

基于实测频响函数水下航行器附加质量识别方法研究

附加质量对水下航行器的结构设计有着重要的影响。针对水下航行器在流体中由于流固耦合所产生的附加质量问题,在用高等流体力学对附加质量进行描述的基础上,提出了根据实测频响函数来识别水下航行器附加质量的方法。该方法不但可以计算总的附加质量,而且可以计算其分布情况。仿真算例证明了该方法的正确性和可行性,结果表明该方法有效且有很高的精度,满足工程应用的需要。     

基于量纲分析的爆破振动频率公式

本文采用量纲分析法,建立了影响爆破振动频率各物理量之间的函数关系,并结合瀑布沟水电站爆破振动的实测数据进行回归分析。在浅孔爆破和深孔爆破的条件下讨论了振动频率的规律,并建立起特定条件下的爆破振动频率的预测公式。为爆破振动频率衰减规律的研究和对类似爆破工程进行主频率预测提供了理论和实际依据。     

PCCP受载响应全过程有限元分析

基于陕西杨凌供水工程,建立预应力钢筒混凝土管(PCCP)的三维非线性有限元模型,研究了PCCP在全寿命各个阶段的受力特性和结构性能,得到PCCP各阶段应力状态和裂缝开展的规律。分析结果表明:(1)缠丝后由于管芯在预应力作用下的收缩变形,钢丝可能发生4%的预应力损失;(2)在预应力作用下管芯混凝土全截面受压,最大压应力在管道内侧,且由内到外线性递减;(3)在土荷载和管道自重作用下,砂浆层出现裂纹,管道发生椭圆形变形,在内水压力作用下,管道有外扩的趋势。     

圆管内流体进入多孔介质的流动分析与计算

本文对圆管内不可压缩流体从自由空间区域进入多孔介质区域的流动进行分析,首先分别得到两种区域中充分发展流动的理论解,然后对整个区域采用流线迭代法进行数值计算。