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。     

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．     

给水管网水力瞬变分析(1)

以流体瞬变流理论为基础,应用特征线法,导出了供水管网水锤分析数值求解方案,并采用幂律处理水力摩阻问题以适应输送不同性状液体的管网分析。按文中数值公式编制的计算机程序为包含泵、水池、水塔及多分支管结在内的复杂管网的水力瞬变分析提供了有用的工具。     

给水管网水力瞬变分析（1）

以流体瞬变流理论为基础,应用特征线法,导出了供水管网水锤分析数值求解方案,并采用幂律处理水力摩阻问题以适应输送不同性总而言之 液体的管网分析。按文中数值公式编制的计算机程序为包含泵、水池、水塔及多分支管结在内的复杂管网的水力瞬变分析提供了有用的工具。     

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。     

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。     

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。     

加油系统的管网布置对水力瞬变的影响

以机场加油系统管网为例,针对环状管网和枝状管网的特点分别建立了水力瞬变数学模型,并采用特征线法对不同布置的加油系统管网进行了水力瞬变数值模拟,实例模拟结果表明环状管网比枝状管网的水力瞬变压力峰值低,且管道各部分的压力较为均衡,稳定性和可靠性较好,可有效减弱水力瞬变的破坏和影响。因此,机场加油系统更适合采用环状管网。     

地形起伏条件下的煤层气管网稳态计算模型

鉴于煤层气“多点介入,柔性集输”的集输特点与管内气-水两相流复杂多变的流动形态,复杂地貌下的集输管网压力波动频繁,严重影响了集输系统的输气效率与运营安全。为了更为精准的对管网压力状况进行模拟计算,基于多相流水力热力计算方法,利用管网节点法建立了煤层气管网稳态计算模型,提出了考虑地形起伏情况下的分段计算管网稳态模拟方法。通过对算例管网的计算与分析,可得出考虑地形起伏的管网计算模型的压力计算结果更为准确可靠,为地势复杂区域煤层气管网的合理设计与操作提供了一定参考作用。     

基于加权最小二乘法的供水管网节点流量校核

管网水力模型是实现供水系统现代化管理的重要工具,要使水力模型能比较准确地反映管网真实运行状态,达到预期使用目的,其中的参数需要校核。将管网节点流量校核作为优化问题,采用加权最小二乘法逐步迭代求解,与已有研究相比,采用矩阵分析法推导供水管网雅克比矩阵解析式,引入水量分配矩阵聚合节点流量,将欠定问题转化为超定,提高了校核的计算效率和结果的可靠性。采用简单管网阐明了雅克比矩阵的计算、节点流量的聚合及梯度向量的构造,利用实际管网验证了方法的实用性。     

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。     

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.     

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.     

成品油管网水力计算的有限单元法

借鉴给水工程中管网水力计算有限单元法的基本原理，并结合油品管路的摩阻计算方法，探讨了利用有限单元法对成品油管网进行水力计算问题．研究表明，有限单元法用于成品油管网的水力计算切实可行．具有计算速度快、上机前准备工作量小和编程简单等优点．     

给水管网双向流管段水力计算分析

管网水力模型的准确性是管网设计的基础。通常传统均匀配水模型认为模型管段内仅存在单一流向,这与实际情况不符,会造成管段水头损失计算误差。针对传统均匀配水模型中的单一流向和双向流管段的水力计算做了对比研究,论证了双向流计算方法的必要性,并推导出了给水管网管段水头损失计算的通式。     

城市透水式雨水管道的试验研究

通过带孔眼的透水式雨水管道实验，对单位管长的自由稳定渗水量与各影响因素间的关系进行了探讨，给出了管道不同开孔条件下，单位管长的稳渗量公式，以及判别管道开孔情况的临界面积公式。试验结果表明，透水式雨水管道对减小管道的流量负荷，补充地下水源有显著效果，具有很大的经济效益，环境效益和社会效益。     

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.