基于信息熵的给水管网系统可靠性分析

基于信息熵提出路径熵的概念,分别建立实际路径熵、最大路径熵及相对路径熵计算模型;指出路径熵量度水流对路径选择的不确定性,最大熵反映系统潜在的最大可靠性,相对路径熵量度实际工况下系统实现其最佳潜力的能力,反映系统的可靠性.实际管网分析结果表明,系统的相对路径熵值越趋近于1,系统水力性能越好,可靠性越大.合理地改善管网结构,可增大系统相对路径熵,提高系统可靠性.     

Study on hydrodynamics associated with quality of water in water distribution system

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＦｉｎｉｓｈｅｄｗａｔｅｒｍａｙｕｎｄｅｒｇｏｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｃｈａｎｇｅｉｎｑｕａｌｉｔｙｄｕｒｉｎｇｔｒａｎｓｐｏｒｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｔｏｔｈｅｃｏｎｓｕｍｅｒ.Ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｓｐａｔｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ .Ａｓｉｇｎｉｆｉ ｃａｎｔａｓｐｅｃｔｏｆｕｓｉｎｇｗ…     

供水管网水质监测点优化选址研究

针对复杂管网水质比例矩阵求解困难的问题，利用递归方法求解水质比例矩阵,由此得到给定覆盖标准下的覆盖矩阵.以覆盖水量最大为优化目标，提出基于离散二进制编码的微粒群优化算法(DBPSO)优化供水管网水质监测点(WQMS)的选址方法,并给出了详细的计算步骤.算例计算结果表明，用递归方法求解复杂管网的水质比例矩阵具有较高的时间效率且编程容易实现.基于DBPSO算法的WQMS选址方法具有较高的搜索效率，在给定的监测点数目下能够快速找到最优的监测点位置，通过监控监测点的水质状况能够最大程度地了解整个供水管网的水质信息，为供水管网WQMS的优化选址提供了一种新的途径.     

基于可靠性的给水管网传感器多目标选址

针对蓄意污染事件下给水管网传感器优化选址问题,提出了以污染事件监测比例最大化、污染事件监测时间期望值最小化和选址方案可靠性最大化为设计目标的多目标优化选址模型. 结合一管网算例,利用EPANET2模拟污染入侵后管网结点的污染物浓度时间序列,通过蒙特卡洛方法获取污染事件监测时间矩阵;应用基于整数编码的非支配排序遗传算法-II (NSGA-II)求解该模型,给出了设计目标间的Pareto前沿面并对参数敏感性做了分析. 结果表明,传感器预算数目与可靠性时间标准对传感器选址结果有着显著影响. 提出的模型可用于对给水管网传感器选址问题的多个竞争目标进行权衡分析．     

城市给水管网水质研究与进展

从管网水的水质稳定性、有关消毒剂和消毒副产物的研究、给水管网材质对管网水质的影响、建立管网水质监控数学模型及仿真系统的研究等四个方面系统的介绍了目前给水管网水质研究的国内外现状,提出了今后城市给水管网水质研究的重点和发展趋势．     

城市供水管网抗震可靠性评估的随机模拟方法

在进行管网抗震可靠性评估时,现有方法大多采用相同方式进行管道的渗漏与爆管水力模拟,这会导致管网水力模拟及可靠性评估结果的不准确。考虑到地震时管道破损具有很大的随机性,对城市供水管网抗震可靠性评估的随机模拟方法进行研究。应用蒙特卡洛模拟产生管网震损场景,用泊松随机数与均匀随机数判定管道工作状态,用正态随机数确定管道渗漏系数;利用EPANET软件中喷嘴及管道关闭功能实现管道渗漏及爆管等效模拟,提出将长管道分段并应用"分步迭代"法求解低压管网水力方程,提高震损管网水力模拟精度。以震损场景下节点流量统计平均值与正常时节点流量的比值作为可靠度指标,分别采用所提出算法及GIRAFFE软件对云南某古镇供水管网在VⅢ、IV烈度时抗震可靠性进行评估,评估结果证明了所提出算法的可行性。评估结果还表明,除地震烈度外,管网本身水力条件对供水可靠性影响较大,管网末端、支管服务区域及地势较高区域供水可靠性远低于干管服务区。     

基于瞬变反问题分析的给水管网漏失数值模拟

给水管网漏失问题亟待解决,而漏失的定点及定量是管网漏失控制研究的重要环节.为确定给水管网漏失点和漏失量,提出了基于水力瞬变分析的漏失数值模拟理论框架,指出该问题实质就是求解系统辩识反问题进行参数识别.首先设定漏失系数为系统待识别参数,并给出激励、响应以及二者间的传递模式.然后建立了反问题分析模型,应用特征线法计算雅可比矩阵,运用Newton-Raphson算法最小化压力测量值与计算值之间的偏差求解模型.最后通过算例管网阐明了数值模拟的具体步骤.     

供水管网水质模型校核面临的问题及对策

为解决大规模供水管网系统水质模型校核的难题,分析经验校核与自动校核所面临的问题,提出遗传算法并行化、实测确定模型初始参数、模型参数的有效分组等相应的对策.从而减少模型校核的变量,提高遗传算法运行效率,有效缩短模型自动校核的寻优时间.     

谱聚类在给水管网分区优化中的应用

利用图划分技术和图论算法实现给水管网分区。根据给水管网分析,确定分区数量,建立权重邻接矩阵并计算图拉普拉斯矩阵及其特征向量,通过多路图划分对隐藏在特征向量中的聚类信息进行数据挖掘,采用遗传算法和K均值方法实现最佳节点聚类。利用PageRank和最短路径算法确定水表和阀门位置,最终实现给水管网优化分区。实际给水管网模型分区实例表明所提方法在给水管网分区的有效性。     

Research on corrosion mechanism of water distribution system

Pipes serving for water distribution system for different years in northern city,were chosen as objectives for study.The shape and component of corrosion scales were measured,and formation mechanism of corrosion was also analyzed.The corrosion mechanism of pipes was studied on the sides of electrochemistry and microbe.The solution to eliminate corrosion scales in water distribution system was also proposed.The results show that the specific surface areas of five corrosion scales are between 41.35 and 132.3 m2/g and the dimension of corrosion scales enlarge with the increase of serving age,which could induce the decrease of water flow cross-section.     

压力决定的给水管网需水量计算方法

现有的一些给水管网水力计算是基于用水量不随水压变化而变化为前提条件进行的,但是当管网水压不足时,实际的节点供水量小于原需水量要求.这种情况下水力计算应该反映出水压不足时的实际用水量受节点水压的影响.根据对二者关系的不同模拟方法,产生出多种不同的计算方法.本文就这一问题的主要计算方法作了一个总结和回顾,并分为显函数法和虚拟水池法两大类,同时对各种方法的特点做了评述,并对不同方法造成的计算结果的差异、收敛性和计算效率做了分析.最后指出,实测数据是提高模型精度的根本,算法的收敛性和效率还值得进一步研究.     

基于水质指数的给水管网属性识别模型

给水管网中各监测点的水质因子项目繁多,仅仅靠单因子指标不能反映出监测点的水质总体情况,也不利于将水质状况对外发布.为了对给水管网水质进行总体的综合分析,需要进行综合性的科学评价.本文讨论了三种水质指数评价模型:原始水质指数模型、水质综合指数模型、Nemerow水质指数模型,阐述了不同水质指数的原理并给出了具体计算公式.结合实例分别应用三种水质指数模型对管网水质进行评价.实例证明:水质指数模型具有综合概括、简明扼要的特点,使给水管网水质的评价结果更加客观、合理.     

城市给水管网可靠性分析初探

本文在解节点方程求节点可用流量的基础上,将给水管网中的取水节点划分为三种状态：满足、断水和剖分满足,并在给水管网的可靠性分析中采用节点可靠度,体积可靠度,网络可靠度三个可靠性指标,对城市水管网和可靠性分析作了初步尝试。     

管网在线-人工监测系统余氯预测Logistic回归模型

根据国内管网水质监测现状,对南方某城市供水管网多项水质指标进行检测,选择余氯为预测指标,以在线监测水质指标为影响变量,建立在线-人工监测系统的Logistic回归模型,对管网末梢余氯达标与否进行概率预测.经实例验证,预测结果达到了较高的准确度,可通过少量在线监测点预测并了解整个管网水质状况.     

给水管网水质模型管壁余氯衰减系数校正

针对给水管网水质模型中各管道管壁余氯衰减系数难以确定的问题,采用余氯衰减一阶反应模型以及拉格朗日时间驱动动态水质模型,以管网节点余氯浓度作为校正数据,建立了在多工况下管壁余氯衰减系数校正数学模型.提出了基于极大极小蚁群算法的管壁余氯衰减系数校正方法,将可视度与经验余氯衰减系数值相对应,选择最优蚂蚁进行信息素更新.为避免陷入局部最有解,将信息素值限定在一定范围内.在优化求解过程中采用国际通用水力水质模拟软件EPANET2获得所需的校正数据.算例结果表明,在管网水力模型准确和节点流量已知的前提下,采用极大极小蚁群算法对管壁余氯衰减系数进行校正,能够使模型节点余氯浓度的计算值与测量值更好地吻合.     

东昌湖水质评价分析

东昌湖是山东省著名城市湖泊风景区，根据2006年水质监测数据，从地表水水质级别、景观娱乐用水标准和湖泊富营养化级别3个方面出发，分别利用模糊模式识别方法，浓度指数法和评分法对东昌湖现状水质进行了评价分析．评价结果为东昌湖水体水质为Ⅳ类，部分污染物指标不满足景观娱乐用水要求，水体呈富营养化状态．最后提出了建议和措施．     

地表水水质监测指标体系现状综述

我国水资源状况越来越严峻,可利用地表水量越来越少,为改善这一状况,加强地表水水质安全监测已刻不容缓.结合我国地表水水质安全现状,对我国地表水水质安全的监测方法、技术、指标等方面进行了系统的归纳与分析,并在此基础上参考国外的地表水水质监测的相关研究,展望我国在水质安全监测的技术提升和指标选取的合理化.     

对地面水水质综合特征模式的改进

对“水质综合特征模式”提出了改进方法，在原模式中，增加１项，以表达用ＧＢ３８３８－８８中某一水域水质标准作评价标准时评价水质所得的超标信息量。改进后的模式对水质评价结果表达得更全面。     

最大裂缝宽度公式在受弯构件中的可靠度分析

应用混凝土结构最大裂缝宽度公式的可靠度指标β的计算程序,结合《钢筋混凝结构裂缝宽度界限值的概率分析》给出的受弯构件的裂缝宽度的试验数据,计算最大裂缝宽度公式的可靠度指标β,对规范公式中各因素的影响程度进行定性分析。     

水质量评价的物元分析法

为了对松花江哈尔滨江段的水质量进行评价,将水质量标准、评价指标及其特征值作为物元,对评价标准及实测数据进行归一化后,得到模型的经典域、节域、权系数及关联度,进而建立了水质量评价的物元模型,评价结果显示松花江哈尔滨江段水质量已达Ⅲ级,这一评价结果与层次分析法和灰色关联分析法取得了有较好的一致性,而且评价结果符合客观实际.