供水管网全网关阀预案与关键阀门分析

研究供水管网全网关阀预案一次性生成方法并评估阀门和管线的重要性,可为实施管网快速抢修和增强管网可靠性奠定技术基础.为此,应用图论传递闭包理论和Warshall算法计算识别管网子区(关闭阀门隔离事故管线后形成的管网最小隔离区域)和多余阀门,建立阀门-管网子区拓扑模型.然后应用该模型分析管网隔离子区的关联子区(阀门关闭后下游关联影响停水区域)及其非必关阀门(下游阀门),生成面向单事故点和多事故点的供水管网全网关阀预案,进一步分析了阀门失灵后的拓展关阀方案;以用户缺水量(位于事故子区及其关联子区)为指标评估管网子区和阀门重要性,识别关键子区(管线)和关键阀门,辅助管网科学巡检与阀门养护,提高阀门可靠性.天津市供水管网实际应用表明,管网子区为全网关阀预案制定及阀门与管线重要性分析提供了捷径.     

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。     

基于先验信息的供水管网阻力系数识别

供水管网阻力系数识别是指通过调整管网水力模型中管道阻力系数,使模型计算值与监测值相符的过程。由于实际中监测点数量有限,管网阻力系数识别为欠定的优化问题。现行方法通常采用管道分组这一参数化方法将欠定问题转换为超定,应用遗传算法或其它随机搜索算法求解。提出了基于先验信息的供水管网阻力系数识别算法,所提出算法根据管道管材、管龄等先验信息对管道阻力系数进行估计,并将估计值作为伪观测值引入目标函数将欠定优化问题转换为超定,采用高斯-牛顿算法进行求解。与现有方法相比,所提出算法避免了管道分组不唯一的问题;再者,推导了供水管网阻力系数雅克比矩阵解析式用于搜索向量构造,提高了参数识别计算效率。采用小型管网阐明了雅克比矩阵计算及搜索向量构造,利用大型管网验证了算法的实用性。     

城市供水管网现状与技术改造探讨

对于城镇供水管网来说,在公共服务和企业生产等方面发挥着重要的作用,在城镇基础设施中占据着举足轻重的地位,对于城市生存发展产生极其深远的影响,其规模大、结构复杂等特点不容忽视。因此,对于供水企业来说,要想满足优质供水需求,更好地服务社会,必须要对供水管网优化和维护工作高度重视,确保水质安全运行水平的稳步提升。对城市水资源...     

城市供水管网维修维护的探讨

伴随着城市现代化进程的加快,城市给水管网规模的不断扩大,作为维持人们正常生活的命脉,对城市供水管网的维护管理工作就显得尤为重要。因此,应大胆更新城市供水管网维修管理理念,推动抢修工作和有效的预控行为,向管道维修、阀门维修、消防栓维修、管线巡检等综合管理一体化方向发展。该文便对管道维护、管道巡检、阀门维护、消防栓管理...     

面向大规模供水管网的水质监测点布局优化

在供水管网的重要位置布设一定数量的水质监测点,对管网水质进行实时监测,是保障水质安全的有效途径。现有水质监测点布局优化方法的研究大多针对小规模管网,在复杂的大规模管网中迭代求解效率和解集质量低,难以实际应用。为此,针对大规模供水管网节点数量众多且邻近节点相似程度较高等特点,以最小化监测时间和最大化污染事件覆盖比例为目标,建立水质监测点布局优化求解框架。该框架使用基于复杂网络重要性指标和耦合水力特征综合评价的节点筛选模型,对大规模管网中的重要节点进行污染事件模拟,并基于节点空间相似性改进遗传算法的演化策略,提升解集质量。针对实际大规模管网的模拟实验表明,此方法能解决供水管网规模较大时迭代效率和解集质量低的问题,获得有效的水质监测点布局。     

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。     

考虑土体参数不确定性的供水管道地震响应分析

埋地管道周围土体性质沿管道纵向存在不确定性,直接影响到埋地管道的地震响应规律和抗震性能。为此,基于设计反应谱合成不同抗震设防烈度下的人工地震动,采用简化弹性地基梁模型,分析地震行波作用下的管道接口动力响应。考虑因安装环境差异、管道老化等因素引起的球墨铸铁管道接口强度的折减,分析土体重度、内摩擦角、黏聚力和土弹簧屈服位移4个不确定性参数对埋地球墨铸铁供水管道地震响应的影响规律,并对不同地震烈度、不同薄弱接口抗拉强度折减系数土参数不确定性规律进行总结归纳。算例分析表明:与确定性参数模型计算结果相比,4个不确定性参数对接口峰值动力响应的影响程度依次为黏聚力、内摩擦角、土体重度、土弹簧屈服位移,同时考虑4个不确定性参数的模型对结果影响最大,最大接口张开量的变异系数可高达9.54%;考虑土体参数不确定性的均值与确定性工况基本一致,最不利值为确定性工况的1.09~1.31倍;管道局部接口抗拉强度的折减对管道接口位移的响应影响显著。基于计算结果给出了不同地震动强度下接口薄弱系数与接口最大张开量的预测公式。     

基于云化物元模型的供水管网抗震服务功能评价

以震后供水管网的节点供水压力和流量作为供水管网抗震服务功能综合评价的指标体系,针对供水管网抗震服务功能评价中存在不确定性的特点,全面考虑节点压力和流量抗震服务功能分级边界信息的随机性和模糊性,结合云模型的不确定推理特性和可拓学的物元理论兼具定性、定量分析的优点,提出了基于云化物元耦合模型的供水管网抗震服务功能评价方法.该方法通过云模型表达物元的事物特征值,建立标准云物元与计算特征云物元之间的关联函数,采用模糊等级特征值实现对供水管网抗震服务功能等级的判别.算例分析验证了该方法的优越性和有效性.     

城市供水管网GIS系统中关阀分析的研究与实现

分析了目前城市供水管网GIS系统中关阀分析存在的不足，提出了建立供水管网数据拓扑关系和阀门控制关系的解决思路．通过实例，探讨了在系统中建立关阀分析机制的详细方法和实现流程，并将该方法成功地应用于实践．     

基于SCADA系统OPC通信的供水管网实时模拟

建立基于SCADA系统OPC通信的城市供水管网实时模拟系统,结合管网实时运行信息与管网数字化分析系统,实现供水管网实时动态模拟分析;利用数据采集与监控（SCADA）软件对OPC的支持,实时获得供水管网运行信息,以供水管网数字化分析系统为基础,通过实时监测流量和压力数据驱动模型,对供水管网运行工况进行实时仿真模拟;实现了...     

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.     

天然气长输管道阀门的维护与保养

如今我国最重要的能源就是天然气,在社会经济发展中发挥着重要的积极作用。而天然气在运输过程中容易出现的一系列问题越来越引起人们的重视和重视,尤其是对天然气管道阀门的维护保养,因此更应引起重视。     

基于压差相似系数法的供水管网测压点优化布置及其程序化研究

利用两两节点的相对压力差值,建立管网水压的相似系数矩阵,并通过聚类分析,实现了节点的分组与测压点选择.该方法能够准确反映节点水压的区域分布特性,为管网的监控调度奠定基础.同时,以Delphi 7为平台,编制了动态的测压点布置应用程序,即根据用户需要实现管网测压点的合理配置,以满足不同的管网监测需求.实例计算表明,基于压差相似系数法的测压点布置较为合理,具有一定的代表性.所开发的测压点优化布置程序,运行稳定、结果准确,是实现准确的管网状态模拟、优化调度和事故预警的有效辅助工具.     

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.     

城市供水管网仿真模拟分析平台的开发与应用

针对人们对城市供水安全性要求日益提高、供水系统的规模不断扩大、复杂性随之提高等问题,对城市供水管网仿真建模与软件开发技术进行了系统研究．首先,对供水管网参数测试分析技术进行研究,较为准确地掌握了整个供水管网的用水量负荷、用户用水模式及变化规律、压力分布规律及主要供水管段的实际过流能力等状况,建立供水管网仿真模拟数据库．在此基础上,以供水管网科学合理运行、保障供水水质等为目标,结合供水管网在线监测技术,以某城市开放式区域供水管网为例,建立了该区域供水管网微观水力模型,并开发了城市供水管网仿真模拟分析平台．该平台具有良好的扩展性及实用性,目前正在某城市进行应用．     

基于拟蒙特卡罗方法的供水管网抗震可靠性分析并行化研究

为了提高基于蒙特卡罗（Monte Carlo）方法的供水管网抗震可靠性分析效率,以低偏差Sobol点列替代伪随机数序列对供水管网节点和管段破坏概率进行抽样,结合宽度优先搜索算法,提出基于拟Monte Carlo方法和统一计算设备架构（CUDA）的供水管网抗震可靠性分析并行算法,并从内存、执行配置和指令等方面优化并行算法. 以某城市供水管网系统为例,对比串行和并行计算方法的精度及效率,分析Sobol点列和伪随机数序列对管网可靠性分析的影响. 结果表明,并行和串行方法计算结果的误差最大为0.52%,并行方法最高加速比为串行算法的96倍,在保证结果精度的同时大幅度提高计算效率. 基于Sobol点列进行1 000次并行模拟及基于伪随机数序列进行5 000次并行模拟,2种模拟结果与基于模糊数学法的解析值的最大误差分别为0.2%、0.4%,表明基于拟Monte Carlo的并行方法具有更高的精确度,更快的收敛速度.     

单连通的化工管道图三维重建的信息识别与匹配

化工管道图大量存在于化工企业的设计和生产中,大多以二维设计图纸表达,在具体管道施工中常 常出现管段间的干涉等设计错误。研究了二维化工工艺管道三维重建的若干技术问题,包括二维工艺管道图的表 达特点分析、数据预处理、数据描述、坐标变换、管段识别与匹配等,最终生成各匹配管段的三维数据。