应用Kalman滤波算法计算供水管网漏失量

目前,国际上对供水管网漏失量化理论研究较少,而常用的计算漏失量的方法也均存在一定不足.为此,基于信息控制领域常用的Kalman滤波分析算法,构建管网系统漏失模型的状态方程与观测方程,并递推计算出管网的漏失量.进一步在实验室进行漏失模拟实验,利用Kalman滤波算法建立漏失模型并分析实验数据,结果表明,应用基于Kalman滤波算法的漏失模型计算供水管网漏失量是可行且可靠的,可为供水行业制定有针对性的供水管理及技术措施、降低漏失量、提高管网控漏水平提供依据.     

基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位

为有效减少城市供水管网漏失,快速、准确确定漏失点的位置及漏失水量,进而实现管网漏失的实时诊断,提出了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位方法.在构建基于反问题分析的微观基础水力模型的基础上,通过对管网漏失量与压力变化的相关性分析,以漏失点所在管网中的位置及漏失点相应的漏失水量为变量,以漏失发生时管网压力监测点的监测值与模拟值的差值最小为目标,建立了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位模型.通过3种工况下的漏失模拟计算,结果表明:所建立的反问题漏失定位模型可以有效地定位漏失点并优化预测漏失水量,可合理高效地制定漏失点检测与定位方案.     

区域供水管网盲源分离漏失量研究

目前,国际上对漏失量化理论研究较少,建立的管网漏失模型多为估算反推微观模型,未能求出供水管网整体精确的物理漏失水量,无法对供水管网漏失现状进行评价,为此,基于供水管网漏失专用实验平台进行不同用户、不同漏点、不同特性管网的漏失模拟,并将盲源分离理论应用到供水管网漏失分离中,对实验管网获取的在线监控数据用快速独立分量分析算法(Fast ICA)进行处理,成功分离出漏失量.为供水行业制定有针对性的供水管理及技术措施,降低漏失量、提高管网控漏水平提供依据.     

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.     

结合夜间最小流量法的减压阀经济效益模型

为了对城市管道漏失进行有效控制,根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法,确定管网节点的漏失系数,建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解,以管道漏失量最小化为目标函数,以减压阀最大安装数量、节点压力流量方程、最大允许漏失率为约束条件,求出减压阀安装数量及安装位置,再从所有可行解里面选择一组花费最小的解作为最优解.并以HJ分区为例详细讨论减压阀经济效益模型的求解过程,对实际的管道漏失控制具有指导意义.     

滁州市给水管网渗漏的检测与分析

给水管道是城市的生命线 ,如何减少漏失、保证供水安全可靠已成为供水企业面临的重要课题。本文介绍了滁州市自来水公司供水管网检测情况、测漏成果及综合效益分析 ,重点从管材、接口、设计施工、管理维护等几个方面 ,分析了造成管网渗漏的主要原因 ,最后探讨了防止供水量漏失的对策     

基于听觉显著图的长输管道漏失检测算法

为解决城市长输管道漏失监测难题,设计了基于听觉信号的管道漏失检测方法,利用瞬态振动信号会引起信号幅值和频率结构发生显著变化的特性,将听觉显著图引入管网漏失监测中,构建了一种基于听觉信号的管道漏失检测识别模型,提出了一种基于听觉显著图的管道漏失监测方法。该方法利用漏失声音引起的瞬态振动信号的幅值和频率结构发生显著变化的特征识别管网漏失状态,通过对信号的滤波、特征提取、听觉神经元的时域感受野特性分析处理后,进行跨尺度整合,得到频域和时域的信号凸显变化特征,识别管道漏失状态。结果表明:该方法能够检测到的管道泄漏最小流量小于等于0.3 L/min。     

城市供水管道失效后果评价模型

为评价城市供水管道发生事故关阀后管网的运行状态,建立了供水管道失效后果评价模型.该模型为二级评价模型,以影响区流量减少情况、非影响区流量减少情况及压力降低情况为3个评价指标;评价模型中所有变量都是节点的属性值,从而易于借助水力模型取值;供水管道失效后果评价模型基于供水管道失效水力模型构建,该水力模型综合运用节点流量初次重分配、节点流量压力驱动自适应调整的方法,并以遗传算法求解.将模型在算例管网中模拟实验,模型应用效果良好,并且根据模型模拟结果,能有效分析管网中阀门布置的合理性及管道担负的角色,可有针对性地提出降低管道失效后果的措施.     

城市供水管道更新时间预测模型

目的 建立城市供水管道更新时间预测模型,通过经济有效的管网修复和更新策略,减少爆管事故的发生率,提高供水系统安全性.方法 利用Shamir和Howard提出的爆管预测发生率模型和极限爆管发生率方程,建立换管时间预测模型,并对模型中计算参数进行分析.结果 在预定服务期内,可以管道修复和更新总费用最小来确定最优更换时间.计算结果 表明:最优更换时间t值对管道折旧率γ值的变化不敏感,而对爆管发生率增长的系数A值的变化非常敏感.结论 爆管发生率增长的系数A值减少可延缓管道更新时间,对于不同材质、管径、管龄、压力和土壤腐蚀性的管道应取不同的A值.     

大起伏长距离供水管道水锤计算与分析

针对大起伏长距离供水管道运行中极易发生水锤破坏,结合某区域供水工程实例,通过模拟计算,重点分析了大起伏供水段非稳定流工况下压力变化情况,并提出了相应的水锤防护措施,结果显示,指定桩号处安装普通排气阀和喷孔式高比例减压阀,突然停泵会导致管段内压力急剧增大,管段水锤升压超出管道承压范围,对安全运行存在隐患,需要采取进一步的水锤防护措施来降低管道中的水锤升压.桩号16700处增设箱式双向调压塔后,管段的水锤升压控制在安全承压范围之内,降压效果明显,且管道中不出现断流空腔.     

供水管网地震漏损蒙特卡洛模拟分析

为研究供水管网在不同地震烈度下的漏损情况和水力特性,基于管道地震破坏评估模型和概率分析方法,对不同地震烈度下管线的破坏概率和渗漏状态进行了计算分析,引入折减系数对管段抗震可靠度分析方法进行改进,并与传统计算方法比较,验证了其合理性。发展了Monte Carlo模拟技术在供水管网流分析方面的应用,并考虑带渗漏和爆管两种出流方式。编制程序对一大型管网进行了模拟分析,给出了震后带漏损情况下管网的漏失率和破坏情况,结果与实际地震灾害情况相符。     

结合图论的供水管网PMA分区方法

供水管网压力分区(PMA)以压力调控为主,兼顾区域计量,可有效地控制城市管网漏失,为此,提出结合图论的PMA分区方法,首先运用自适应AP聚类算法结合经济性计算对供水管网进行初步分区,确定分区数目;然后运用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法计算各个聚类中心点到水源的最短路径,确定各个分区的供水管段;建立分区边界优化模型,运用模拟退火算法求解该模型;最后结合人工经验对部分分区进行适当合并,形成最终方案并运用于Y市供水管网实例,取得良好结果.该种分区方法是以计算机算法为主体并结合人工经验,很大程度降低分区的工作量,并且比传统的人工试错分区具有更大的搜索空间,可用于指导实际供水管网的PMA分区.     

住宅给排水工程管材更新问题探讨

讨论建筑工程住宅楼给排水管材更新的必要性,分析了UPVC和PVC管的优缺点,以确保使住宅塑料给排水管安装质量提高,达到优质工程。     

我国城市供水管网规划改扩建研究探析

供水管网规划改扩建是解决目前存在的供水管网严重老化、漏损率高、局部地区供水压力低、供水安全性差等问题的有效办法.合理地进行管网改扩建规划对节约投资、降低供水能耗、提高投资效益有重要意义,面对不同的供水需求,供水管网存在的问题越来越突出,亟需通过改扩建规划来解决.结合供水管网规划改扩建应用需求案例,通过展望多种供水管网规...     

极小降压空间下城市供水管网的DMA分区方法

在实施独立计量区域（DMA）分区时关闭边界阀门会造成管网中局部压力不满足管网规定最小服务水压.针对上述问题,以谱聚类算法分区后边界管段(BPs)的数量及其平均体积流量、管径和长度作为目标函数,通过MATLAB中的函数gamultiobj得到最优分区BPs.设置一系列不同的最小服务水压并将它们作为约束条件,以分区后节点平均水龄和分区成本为目标函数,经gamultiobj优化计算得到Pareto最优解,根据解的情况确定BPs上设备的最优布置方案.采用模拟退火算法找出最佳管段更换方案,使得管网水压满足要求.以仅有0.09 m降压空间的Modena管网为例,采用本研究方法,在顺利完成分区的基础上还使分区后大体积流量用户和管网末梢用户的水质得到改善.该方法可以实现极小降压空间下管网的DMA分区,且在分区后仍能保证管网正常运行.     

给水管网水力瞬变分析（2）

继文（１）提出数值方案后,本文完成了计算程序编制,并对典型环状给水管网总管及网间管段阀门关闭的产生的水力瞬变进行了计算分析。结果表明：阀门阀后管段中的关闭水狂较管网其它管段裂大得多;按本文计算所用的阀门特性,水遥压力急剧上升时的阀门开度低于２％,控制好此后的关闭过程对降低水狂有利;延长给水总管阀门关闭时间有利于降低关闭瞬间水锤,本文人有良好的收敛性,可用于实际进行工程问题分析。     

管幕预筑法中大直径顶管施工地表沉降研究

管幕预筑法顶管工程相比于传统管幕法顶管工程具有顶管间距小、顶管直径大等特点。目前对于密排大直径顶管的应用较少,对管幕密排顶管施工顺序和顶管施工地表沉降规律理论研究不足,密排顶管施工土体的变形趋势与单一顶管相差较大,传统的Peck公式预测地表沉降难以适用。为了解决密排顶管的施工顺序以及顶管施工地表变形规律,采用大型模型试验对三种典型的顶管施工方案进行试验,研究大直径密排顶管之间的相互影响作用和顶管施工过程中的地表变形特征。通过试验发现密排顶管之间不仅存在相互支挡现象,而且顶管与周围土体共同作用形成的管土拱效应对施工下排顶管形成“保护”,从三组模型试验方案来看,考虑管土拱效应的顶管施工方案管幕中轴线位置处地表沉降最大值仅为6.09 mm,小于其他两组方案,根据这一实验结果提出管土拱效应对于封闭管幕下排顶管的“保护”作用,确定管幕预筑法密排顶管施工最佳的顺序是先施工管幕上排顶管再施工管幕两侧以及下排顶管;同时改进Peck公式来预测密排顶管施工产生的横向地表沉降,改进的peck公式考虑了相邻顶管支挡与管土拱效应的支挡效应,修改Peck公式参数取值的具体办法,改进的peck公式预测结果与模型试验横向地表沉降曲线吻合良好。     

给水管道材质对供水水质的影响

详细探讨了给水管网中金属管、石棉水泥管、水泥管、以及管道内壁沥青涂层、水泥沙浆衬里等供水水质的影响;这些影响因素包括管材的腐蚀、细菌的再生长、化学物质的渗入,等等,结合实验室及现场测试研究了供水水质在管道输送过程中所发生的变化等问题,指出采用经过严格毒物学及微生物学测试的管网材料才是解决管网水质污染的有效途径。     

深水海底管道极限承载能力分析

在深水海域铺设海底管道的环境条件往往比浅水区域更加恶劣,将会在管道垂弯区产生较大的荷载组合,可能导致管道发生屈曲破坏.为确保管道的安全,将深水海底管道简化为理想弹塑性材料,对管道铺设时的受力状态进行理论分析.以最大变形能密度为屈服准则,推导出海底管道在弯矩、轴向拉力和外压共同作用下的极限承载能力公式,并应用到S型深水铺管施工受力分析中.结果表明,水深越深则管道上的荷载组合越大,径厚比越大则管道的极限承载能力越小.使用推导出的深水管道极限承载能力公式可以快速、有效地判别管道是否安全.当铺设水深超过3 500 m时,算例中径厚比为20的管道将发生屈曲破坏,而在2 000 m水深时,径厚比超过30的管道才会发生屈曲破坏.