给水管网故障实时诊断方法

本文提出了城市给水管网故障实时诊断的一个快速、有效和实用方法。方法通过实时监测给水管网中3个位置的水压变化，利用人工神经网络技术来诊断故障位置、故障程度和故障影响范围。方法可适用于我国北方冬季严寒气候等常常导致的给水管网爆管事故及日常故障的实时诊断。作为给水管网故障诊断的重要内容之一，本文还建立了给水管网局部破坏状态下水力分析的方法。最后，本文以一小型给水管网为例对方法进行了验证，并就实际应用中的几个问题进行了讨论。     

研究生论文摘要

给水管网分段线性优化模型硕士生 :邵知宇　导师 :俞国平(同济大学环境科学与工程学院　 2 0 0 0 92 )本文综合叙述并比较了给水管网优化设计中常用的几种算法的优点及其不足之处 ;对标准优化法没有能在实际工程中广泛应用的原因进行了分析 ;在此基础上提出了以管段分档为基本思想的分段线性优化模型。该优化模型可以避免标准优化法结果为非标准规格管径的不足 ,而且可以与现有的设计方法相结合 ,将线性规划的理论应用于现有的设计过程 ,为优化技术在实际工程中的推广提供了一种新思路。在管段管径分档的基础上 ,将各个子管段的长度作为优化…     

基于蒙特卡罗法的城市给水管网可靠性分析

基于蒙特卡罗法对给水管网的可靠性进行了分析.提出了新的可靠度指标计算方法,对管网和各节点分别建立评价指标,并得出了定量的计算结果.通过对可靠性计算结果的分析,能有效识别出给水管网中的关键管段,模拟多管段同时处于故障状态的情况,可以作为给水管网可靠度优化设计的参考.     

给水管网实时故障诊断的支持向量机模型

为实时诊断给水管网故障,提出了一种基于支持向量机(SVM)的宏观关系模型,用以建立实时监测故障前后给水管网3个节点的水压变化与管网中其他所有未监测节点水压变化的非线性关系,通过对水压变化和等值线分析,可以快速和准确地诊断出故障位置和故障程度.最后,运用给水管网局部破坏状态下水力分析的算法求解一个小型给水管网.     

给水管网渗漏影响因素关联度的灰色评价分析

提出给水管网渗漏的灰色系统理论评价分析方法,并利用灰关联矩阵对各影响因素进行分析,得出给水管网中埋深、管径、压力、管材等项对管网渗漏影响的大小次序为:管径>压力>管材>埋深>管龄。     

给水管网水力计算及优化设计研究

本文依据水力学基本原理推导了有压管网水流的最小能量损失原理，并利用网络图论及其矩阵对给水管网进行表示，借助连支、树支管段概论，提出适用于给水管网水力计算和优化设计计算的数学模型。在管网水力计算时，管段初流量分配由计算机自动完成，不需编环号，手工预处理数据量少，当所计算管网的节点或管段数需要增减时，原始输入数据调整量小。在管网优化设计中，采用建立在动态技术经济分析理论基础上的管网等额年费用现值最小作为目标函数。约束条件中还考虑了现有管段管径约束，以使该计算模型也适应于扩建、改建管网设计计算。优化计…     

用遗传算法求解给水管网系统优化改扩建模型

针对给水管网系统所面临的改扩建问题 ,建立了给水管网系统实用优化改扩建模型。采用遗传算法求解 ,一次性解决了求解管径标准化的难题 ,同时计算得到水源最优分配流量。在不影响水力模型计算精度的前提下 ,引入管网简化 ,对非改扩建区域的管网实现任意程度的简化 ,大大提高了计算速度 ,并用实例进行了验证     

苏州市某区给水管网微观水力模型的建立与应用

以苏州市某区给水管网为例,介绍了给水管网微观水力模型的建立过程、方法、校核及水力模型构建后对城市供水系统的作用。通过水力模型对给水管网运行工况进行了评估,发现供水管网普遍存在流速偏低、水龄偏大的问题,对由此可能产生的不利情况进行了分析。通过水力模型模拟了供水量从平均日到最高日管网自由水压线、流速变化情况,指出当前管网管径整体偏大是造成流速偏低、水龄偏大的主要原因,是管网水质二次污染的原因之一。     

给水管网管径管材联合优化算法的设计及应用

给水管网设计中经常面临管径和管材的联合优选问题。针对传统管径优选技术的不足,提出了管材管径联合优化方法,改进了遗传算法的染色体编码方式,并以我国北方某县镇的供水管网扩建工程为例,对改进后的算法进行了应用。     

GIS环境下动态生成给水管网水力模型的方法研究

提出了在GIS环境下动态生成给水管网水力模型的方法。根据水表和给水管段的拓扑关系 ,通过水表抄表的水量分析 ,实现了给水管网水力计算模型的动态生成。该方法已经应用于自来水公司给水管网GIS ,实践证明该方法对提高GIS在给水管网管理中深层次应用具有一定的实用价值     

基于多传感器数据融合的供水管网故障报警系统

针对传统的供水管网故障监控系统存在的误报次数多、抗干扰能力差、可信度低等缺点,研究利用多传感器监测供水过程的压力、电流、流速和液位等参数,采用基于D-S证据理论的多传感器数据融合技术,并对D-S证据理论进行了时间域和空间域融合方法的改进,以实现对供水管网故障的早期检测报警。结果表明:该方法可以有效避免监测数据的失误,解决了多传感器鲁棒性导致的证据冲突问题,提高了供水管网故障报警的可靠性。     

基于热-流耦合的冷却水管降温效果及其参数敏感性分析

水管管径、水管长度、管内流速、流量等因素影响着冷却水管降温效果,为了对上述因素进行优化,基于Ansys中的Fluent和Workbench平台,建立包含热流耦合与湍流模型的三维有限元模型,获得精细的混凝土温度场及水管水温沿程变化,以探讨冷却水管降温机理,以及降温效果与管内流速、管径、管长等变量之间的关系。结果表明,冷却水的流速或流量存在能够使降温效果和成本控制达到最优的值;冷却水管的降温效果与管径呈正相关;冷却水管长度、交替通水流向变换间隔与沿程效应的强度均呈线性关系。无论是流速还是流量,都存在获得较优降温效果时的合理量值;合理控制冷却水管的长度且进行交替通水,可解决沿程效应带来的降温不均匀问题。管长不大于200 m的水管,流向变换间隔时间可选择1 d,通水流量不宜大于2. 5 m3/s。研究成果对于混凝土温控措施中各参数的优化选择具有借鉴意义。     

基于因子分析的供水管网健康状态评价指标遴选

为筛选出代表性强、敏感度高的指标用于供水管网健康状态评价,对11个供水管网健康状态评价指标进行层次划分,并基于因子分析进行贡献度计算和敏感性分析。层次划分结果表明,评价体系包括外部环境对管道静态结构影响因素、管道内部静态结构影响因素、水质影响因素、水力影响因素;贡献度和敏感度分析结果表明,内外衬层、管径、节点流量与总流量比值、余氯、节点压力与服务最低压力比值、覆土厚度、管材、管龄8个指标应该作为基础的必选指标,并且应尽量提高内外衬层、管径、节点流量与总流量比值、余氯、覆土厚度、管龄数据的精度。     

基于整数编码遗传算法的树状灌溉管网优化设计方法

针对树状管网布置中较多依赖设计人员经验的特点,提出了一种基于整数编码遗传算法的树状管网两级优化方法.第一级优化是根据树状管网单点供水的原则,建立了融合工程设计经验的树状管网优化布置整数编码遗传算法模型,克服了传统二进制编码方法易产生不可行解的问题,可快速寻找出一组符合工程实际情况的管网布置方案.第二级优化在确定管网布置方案组的基础上采用整数编码的遗传算法,以投资最小为目标,建立了管径优化模型与算法.编制了灌溉管网两级优化设计Matlab程序,进行了工程实例验证.与单亲遗传算法(SPGA)和管网布置经验设计方法进行了比较,表明本文提出的基于整数编码的管网优化设计方法可方便地将设计经验融合到优化计算过程中.能降低管网优化设汁的复杂性和求解难度,快速有效求解符合工程实际的管网优化方案.     

管网水力计算及其在给水工程中的应用

在管网规划布置及用水量已知的前提下,根据管网布置形式的不同。建立相应的数学模型,实现程序化．从而计算树状网和环状网的管道流量、管径、水头损失和节点水头值．以及水泵的扬程和水塔的高度等．为给水工程的设计提供了依据。     

国外城市供水管道最佳更换时间预测的经验与借鉴

采用合理且经济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,是目前管网运行中亟待解决的问题.通过借鉴美国城市供水管道更换时间预测的相关方法,将爆管发生率预测模型和极限爆管率模型相结合,建立换管时间预测模型,得出了确定最佳换管时间的方法.     

城市供水工程经济管径的确定

本文阐述了影响城市供水压力管道、管径选择的四个因素:水压力、流量、流速及强度。建立了一个城市供水计算经济管径的数学模型,从而减小了工程投资。该模型已经在大禹渡城市供水工程设计中得到运用     

供水管道压力调控对漏水量影响的试验研究

在某城市供水管网中,以消火栓模拟管道漏水点,利用减压阀在供水高压区进行管道压力调控,分析不同管径的管道压力变化对漏水量的影响,以及不同减压区间的漏水率降低效果。试验结果表明,压力管理是一种行之有效的漏损主动控制方法,利用减压方式供水在优化管网运行条件的同时,可以有效地减少管网漏水量;漏水量与管道压力呈指数规律变化,该指数随减压阀所安装管道的直径不同而异;降压减漏效果对相同管径的管道在高压区更有效,而对基本相同的压力降压范围,管径越大效果越明显。实际操作中采用何种减压方式及降压范围和管段须结合管网具体情况优化选择。     

基于GIS的供水管网爆管分析的算法

根据系统和爆管分析的需求以及供水数据的特点建立逻辑网络模型,基于逻辑网络模型与图论的方法进行爆管分析的算法设计,通过对拓扑邻接表进行广度优先搜索,初步寻找需要关闭的阀门,然后通过分析这些阀门间的控制关系和与水源的连通性,剔除了可关可不关的阀门,得到正确、经济的关阀门方案,并列出了受影响的用户.并将上述思想与设计方案应用于"新疆克拉玛依供水地理信息系统"中,成功地实现了爆管分析,验证了上述方法的正确性与可行性.