复杂河流网络节点重要度分析

流域中,具有一定水力联系的河流、交叉口、水利工程设施等纵横交错地构成了一个复杂的河流网络.应用复杂网络理论,建立了河流网络模型,并描述了节点的重要度.将该网络模型应用于海河流域,建立了含有565个节点的海河流域网络.计算了海河流域网络节点的度指标和介数指标,并分别划分为8个等级和12个等级,对不同等级的节点进行节点重要度分析.通过对比分析节点的度指标和介数指标,证明了介数指标更能准确刻画河流网络节点的重要性.复杂网络中节点重要度分析可以为水利规划提供理论依据.     

基于Leaderrank的高拱坝场内施工道路复杂网络重要节点挖掘与分析

高拱坝施工道路是保证高拱坝工程顺利实施的重要条件之一,由于其所处的环境较为复杂,不确定性因素很多,使得施工道路经常受到损坏。为使施工道路受到损坏后尽快恢复其应有的功能和运输强度,应用复杂网络理论,根据高拱坝施工场地特征,建立了高拱坝场内施工道路网络模型,并采用Leaderrank算法对道路网络的重要节点进行挖掘和验证。最后,运用工程实例,建立了一个具有23个节点的施工道路网络模型,通过对网络模型特征进行分析,并经节点失效验证,发现重要节点排序结果符合高拱坝施工道路实际情况。研究结果可以为高拱坝施工道路管理、抢修提供理论依据。     

基于复杂网络理论的输电线路脆弱度评估方法

为快速评估线路故障对系统静态安全的影响,基于复杂网络脆弱度理论,构建了互补性脆弱度指标集和综合脆弱度指标,进而提出一种输电线路脆弱度评估方法。该方法可从全局和局部、有功和无功两方面综合衡量输电线路的脆弱度。根据电力网络有功功率传输的特点构建了平均传输距离指标,从全局的角度衡量输电线路故障对有功功率全网传输效率的影响;其次,提出了局部变化量指标,从负荷节点和发电机节点的角度有效评估局部无功平衡受影响的程度。上述两类指标构成了互补性脆弱度指标集。对互补性指标集进行了归一化处理,得到综合脆弱度指标。通过对IEEE 30节点系统的仿真分析,验证了所提出的互补性指标集和评估方法的有效性。     

基于复杂网络社团结构理论的同调等值算法

基于复杂网络社团结构理论,提出了一种同调等值的新算法。首先构造动态电力网络的加权Laplace矩阵,在此基础上利用谱平分法分析系统故障后的Laplace矩阵,将系统划分为2个区域,其中同步能力弱化系数最小的机组所在的区域被选为研究区域,另一个则为外部区域。然后基于模块度的概念构建分区评价指标,并利用凝聚算法分析故障前的Laplace矩阵,将外部区域划分为多个等值分区。对IEEE 39节点系统的仿真分析表明,所提出的同调等值算法能够自动确定研究区域和外部区域,自动确定外部区域中等值分区的数目,而且计算量小,迅速准确。     

基于加权复杂网络模型的恢复路径优化方法

输电网络重构是电力系统大停电或部分停电后进行恢复的第2个阶段,如何确定恢复的目标骨架网络及其恢复路径序列是该阶段的主要任务。文中提出了一种新的基于加权复杂网络模型的输电网络重构优化算法,考虑了节点有功发电出力和有功负荷（特别是重要负荷）的大小以及各节点在网络中的分布情况和重要性程度,并利用了加权复杂网络模型中衡量网络枢纽性的介数指标来优化恢复路径。该算法可以得到最优的恢复路径序列和目标骨架网络,克服了现有方法在确定目标骨架网络和优化恢复路径序列这2个输电网络重构环节严重脱离的缺点,并在一定程度上解决了现有的恢复路径优化方法采用专家经验或分段寻优策略而无法得到最优解的问题。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所提出的方法的基本特征。     

基于复杂网络模型的广州市增城区洪涝灾害风险评估

在气候变化和城市化发展的双重影响下,城市洪涝灾害频发,洪涝引发的链生灾害使损失进一步加剧,严重威胁民众的生命安全与城市的健康发展。以暴雨为灾害源,基于广州市增城区1980—2020年灾害数据,构建灾害演化复杂网络模型,开展灾害风险分析:通过网络平均灾害路径、边介数和连通度评估灾害网络的脆弱性;通过灾害事件共现率分析灾害事件之间的相关性。研究结果表明:高强度、短历时的暴雨是广州增城洪涝灾害的源头,水利设施损坏是影响灾害网络脆弱度的关键节点,农田受浸是引发重大经济损失的主要原因,路面积水导致房屋受浸是风险最大的灾害问题。研究成果可为广州增城洪涝灾害链风险管控与相关应急管理决策提供参考。     

基于复杂网络社团结构的恢复子系统划分算法

并行恢复对加快大停电后系统的恢复具有十分重要的意义,而恢复子系统的合理划分是并行恢复的基础,但到目前为止在理论上还没有成熟的方法来指导恢复子系统的划分。在此背景下,提出了一种新的基于复杂网络社团结构理论的恢复子系统划分算法。该算法根据黑启动机组在电网中的分布情况以及电网自身特点来划分子系统,利用模块度指标来衡量划分结果的合理性,并根据各个子系统分裂出来的先后次序来确定子系统之间同步并列的先后次序。克服了传统方法无法衡量划分结果合理性、不能适当确定同步并联规则或策略的缺点。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所述方法的基本特征。     

基于复杂网络的洪涝灾害链风险评估

为研究洪涝灾害演化过程对流域居民生活和社会经济的影响,从灾害链和复杂网络视角对洪涝灾害链演化风险开展评估。通过收集洪涝灾害典型案例,结合事件树分析法,搭建了洪涝灾害链演化网络。基于贝叶斯网络和网络传播模型,构建了洪涝灾害链风险评估模型,并应用于秦淮河流域。结果表明：洪涝灾害链综合风险由节点风险累积或叠加构成;秦淮河流域“2016·7”洪涝灾害链综合风险水平在洪涝灾害发生后约103 h达极大值,约173 h达第二峰值,综合风险水平约为原生洪涝风险的7倍;公路事故、供排水事故、生态环境破坏事故、水污染事故为关键节点,洪涝灾害→水土流失灾害→水污染事故→生态环境破坏事故为关键传播边,通过对关键节点加强监测应对,对关键链条进行阻截断链,可有效减灾降损。     

SWMM模型在内涝灾害防治中的应用——以宁波市溪口镇为例

浙江省宁波市溪口镇经常发生内涝灾害现象,造成了严重的经济损失。为解决此问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模型对溪口镇中心城区现状雨水管网系统进行模拟,通过分析模拟结果中检查井的溢流量和溢流位置,找出了造成节点溢流的原因并提出了相应的改造措施。研究结果表明:由于管网淤堵和管径过小的问题,中心城区现状管网系统排水能力较弱,不足以抵御2 a一遇的降雨事件。针对以上问题,提出了清淤和增大管径的改造措施,其中清淤措施可在一定程度上提高管网排水能力,改造措施1(49个管段管径由原来的400 mm增加到800 mm)和措施2(57个管段管径由原来的400 mm增加到800 mm)分别可抵御3 a一遇和5 a一遇的降雨事件。研究结果可为溪口镇中心城区排水系统改造提供参考依据。     

基于电网状态与结构的综合脆弱评估模型

系统规模的不断扩大及元件的日益复杂,使得电网安全问题成为关注焦点。在已有脆弱性 研究基础上,给出了状态脆弱性及结构脆弱性的准确定义及新评估模型;提出了结合两脆弱因子的 评估思想,即在考虑元件运行状态的同时,兼顾其网络结构特性,由此建立了可基于不同运行状态 变量以获取不同脆弱评估目的与结果的评估模型通式。算例结果表明所提出的模型可基于不同状 态变量对电网进行脆弱性评估,且对电网中的薄弱环节有较好的辨识能力及较高的辨识精度,可为 电网脆弱性评估及电网运行维护提供参考,验证了模型的合理性及有效性。     

分流制雨水与合流制溢流水质的比较

排水管道系统是城市基础设施的重要组成部分,它的完善程度影响着整个污水处理和水污染控制系统的运行状况和效率.而排水体制的选择需要结合当地的地形、降雨类型、管理情况等实际情况出发,综合分析确定.从实测数据和理论计算两个方面对分流制雨水和合流制溢流的浓度和污染负荷量进行了初步的比较,简要地讨论了两种排水系统的适用条件,为排水体制的选择和城市水污染控制的战略决策提供参考.     

基于MapObjects实现排水管网的水力计算

目前国内外虽然有若干重力流雨、污水管道的计算程序,但是大多没有实现设计与计算的“一体化”。采用面向对象(OOD)的设计思想,建立了管网计算模型,并利用COM技术与GIS组件MapObjects结合,开发了辅助规划系统,实现了从管网规划设计图层直接提取必要的数据进行管网计算的自动化与结果的可视化表达。     

基于分区水质监测的污水管网收集效能评估

为评估城镇污水管网收集效能,提出了污水管网分区水质监测与化学质量平衡模型相结合的污水管网诊断评估方法,并联合贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡洛模拟算法解决了溯源解析的不确定问题,对污水处理厂进水有机污染指标质量浓度偏低和可生化性低的原因进行了解析。以武汉市某污水处理厂服务区域为研究对象,建立了生活污水、工业废水和地下水的属地化水质特征因子数据库,并开展了污水干管分区水质特征因子监测。结果表明：通过耦合贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡洛模拟算法与化学质量平衡模型,实现了基于水质监测的水量来源占比合理解析;研究区污水干管中电子工业废水量占比高达53.2%～74.4%,地下水入渗量占比为14.3%～29.5%,污水处理厂进水可生化性低的主要原因是大量无机工业废水排入污水管网;应加强对工业废水排入污水管网的监管,重点对研究区域上游污水管段的破损状况开展排查,通过精准化手段提高污水治理效能。     

浅论上海城市排水系统体制规划的可持续性发展

上海以"治水为中心,治污为核心"的截污治污和河道整治,在水环境治理和保护上确实获得一定的成效,实现了近期规划目标。但排水系统改造在工程实践中也暴露出许多矛盾和问题,严重制约了水污染控制和水生态环境保护效果。围绕成功举办2010年上海世博会而亟待解决的重大水问题,作为上海世博会的建设,城市让生活更美好,迫切需要建设一种可持续性的、生态型的新型城市排水系统