高全超[1]2008年在《城市供水管网漏损区判定及漏损量估计的研究》文中指出城市供水管网运行中出现的漏水现象不仅造成水资源浪费,影响供水企业的经济效益,而且造成降压供水,降低管道安全性,给居民生活带来严重影响。漏损控制作为城市供水调度管理系统的重要组成部分之一,一直是有待解决的问题。将漏损的判别与漏损区的判定与计算机结合起来,对整个管网进行实时监控,一旦发生漏损,自动报警系统发出警报同时进行分析,找到管网中的漏损点并估计出漏损量,以便做到对其在第一时间进行抢修。本课题正是基于这种目的提出了把趋势面分析引入管网压力的模拟,用其分析处理管网压力数据,根据管网中测压点反馈的信息创建压力模型,并根据数据处理结果绘出管网趋势图与残差图从而很好的把管网实时运转状况反映出来,通过分析管网水压变化,找到管网发生异常的区域,实现对管网的实时监测。本研究的主要结论及创新点是:(1)当前所采用的检漏设备和方法普遍存在时间延迟性,不能将漏失控制在一个较好的水平。本文分析了管网压力的分布特征,认为管网压力随时间和空间的变化具有明显的时间趋势和空间趋势,符合趋势面分析的原理,并且管网事故时,压力的趋势会受到破坏而产生偏离趋势的残差,据此提出了利用压力趋势面进行漏失判定的方法。(2)从实例入手,深入研究了不同形式的管网(树状网、环状网)、不同形式的水源(单水源、多水源)、不同漏损部位(管网内部、边缘等)及不同的漏损量的各种漏损情况下的管网流分析,并提出了每种情况下的趋势面特征和趋势分析方法,详细阐述了每种情况下的漏损区判定步骤。(3)分析了当前各种形式的漏损模型及应用,通过漏损模型给出了漏损量的估算方法以及结合漏损模型提出了利用调节阀平衡管网压力以降低管网漏损的方法。
郑成志[2]2015年在《基于信号处理算法的供水管网物理漏损流量分析模型研究》文中研究指明供水管网漏损造成巨大的水资源浪费、降低了供水企业收益,而物理漏损又是漏损的主要部分,研究供水管网物理漏损流量分析模型,对于指导供水管网漏损控制、特别是合理评估压力管理作用,有重要的理论意义与工程应用价值。现阶段,以指数类模型为代表的模型由于缺乏校核所需数据,在工程应用中效果并不理想。因此,如何用新的理论和方法丰富和完善供水管网物理漏损流量分析模型是供水管网漏损控制的重要研究内容。本文研究供水管网由局部到全局,借助于运行工况实验,首先研究单个漏点的漏损指数取值规律,进而采用信号处理算法建立了供水管网物理漏损流量分析模型。通过实验研究了漏点漏损稳定性、漏点特性、管道粘弹性、出流条件对物理漏损的影响;通过承压管道的应力分析,综合分析漏点塑性形变与弹性形变,经过公式推导,建立了改进FAVAD模型,该模型中的参数物理意义明确,能有效指导漏损控制;针对同水头下升压过程比降压过程物理漏损流量要小的实验现象,提出了降-复压漏损控制技术,建立了降-复压漏损控制模型,并用粘弹性理论对模型机理做了阐释。综合实验研究及模型分析,漏损指数取值规律为:圆形、矩形、弧形漏口为0.5~0.6;轴向裂缝为0.5~2.5,环向裂缝为0.5~1.5;对于轴向裂缝和不固定管道上的环向裂缝,管道内径越大、管道壁厚越小、弹性模量越小,则漏损指数取值越大。物理漏损流量与水头的关系是复杂的,由于漏损稳定性、管道粘弹性,两者具有不确定性。将供水总流量划分为用水流量和物理漏损流量,得出两个分流量之间具有相关性的结论。论文综合比较盲源分离理论与滤波理论的适用性,选择两种理论下的叁个信号处理算法:Fast ICA算法、CICA算法、Kalman滤波算法,分别建立了基于上述算法的叁种供水管网物理漏损流量分析模型:Fast ICA模型、CICA模型、Kalman滤波模型,以实验室供水管网漏损工况实验所得数据进行模型校核,相似系数依次为:0.7834、0.9454、0.3351;综合分析11个评价指标,叁种模型中CICA模型性能最好。所建CICA模型以供水管网总流量和管网入口处自由水头为输入参数,并以输入参数构建参考向量,利用了分区计量供水管网的实时水力参数,是对数据高阶统计信息的挖据应用,很好地解决了物理漏损流量与水头关系的复杂性和不确定性;经过论证,CICA模型的适用条件是供水总流量不服从高斯分布、或者即使供水总流量服从高斯分布但是管网入口处水头不服从高斯分布时。针对CICA模型所得模拟量只提供波形信息,幅值大小具有不确定性的特点,依据流量平衡原理列出了求解用水流量标准差和物理漏损流量标准差的二元一次超定方程组,研究了两个未知量的等式约束和物理漏损流量标准差的取值范围约束,实现了物理漏损流量真实幅值的还原。CICA模型的收敛性能良好,模型参数的优化取值范围宽泛。论文研究了针对几类不同拓扑形式供水管网的模型应用方法,并在实验室供水管网和实际供水管网中对模型进行验证,结论如下:CICA模型在单水源供水管网中适用性能良好,平均模拟误差小于5.0%。论文研究了CICA模型与单漏点研究结论的耦合应用方法,其中单漏点研究主要提供漏损指数取值范围约束,CICA模型提供指数类模型校核需要的物理漏损流量数据,实现了指数类模型中参数的多工况数据校核,改良了其工程应用效果。将CICA模型应用于TJ市供水管网水力模型节点流量分配中的用水模式修正,CP镇压力管理降低物理漏损程度评估,均取得了较好的效果;论文对CICA模型进行了评价,与其他模型模拟方法与实测方法相比,CICA模型在评估压力管理对于物理漏损的降低程度方面优点突出。
王珞桦[3]2018年在《基于BP神经网络的供水管网漏损故障诊断研究》文中进行了进一步梳理随着城市迅速发展,用水供应量日益增加,漏损现象的屡屡发生造成严重的水资源浪费,漏损控制已经成为供水行业一项重要的研究课题。若要有效的控制漏损,及时定位故障发生位置,需要对漏损成因及漏损机理进行分析,研究、开发有效的漏损定位及控制管理技术。针对目前供水管网漏损故障诊断分析技术研究过程中存在的问题,本文进行了以下等方面的研究:(1)供水管网漏损成因分析;(2)探究供水管网漏损时漏损量的变化与管网压力变化之间的关系;(3)基于BP神经网络的供水管网漏损状态判别并定位其漏损位置;(4)基于供水管网漏损状态判别的BP算法比较;(5)基于监测点变化的BP神经网络漏损定位,使得BP神经网络供水管网漏损的智能故障诊断技术更好地应用于实践当中。目前国内外供水管网大多基于SCADA系统对其管道漏损进行定位研究,但实际管网长年埋设于地下,其内部结构与腐蚀情况很难掌握,再加上监测点不灵敏等因素,导致漏损点定位的效果不尽人意。通过在实验室搭建供水管网仿真模拟实验平台的基础上,根据实验平台管网信息及实时监测数据,利用EPANET进行水力建模并校核。通过EPANET模拟管网漏损状态,探究漏损量的大小与周边管网压力变化幅度之间的关系,为供水管网漏损定位技术的研究提供理论依据。通过对漏损状态下压力变化的研究,在仿真模拟实验平台的基础上,通过训练样本、隐含层层数及节点数的确定,以管网中漏损点所在位置与漏损时水流状态建立BP神经网络漏损故障诊断模型,并对输入BP网络的数据进行训练、拟合、验证,得出通过BP网络对漏损状态的判别可以定位漏损点位置。为进一步提高BP神经网络模型对漏损点定位的准确性,在第一组实验的基础上对用于模式识别的叁种BP算法进行比较,探究其用于供水管网漏损故障诊断的最佳BP算法。在管网在线监测数据的基础上,为了在第一时间诊断故障发生位置,通过对漏损瞬间的监测值变化分析,提出了实用性更高的BP网络诊断方法——基于监测点变化的BP网络漏损定位技术;在对建立的BP网络模型内部结构进行反复试验得出最佳的网络拓扑结构的前提下,对所建的BP网络模型的合理性进行验证,为实现及时、精确地诊断管网漏损,有效地控制漏损水量提供了有力的技术支持。
张一凡[4]2018年在《基于物联网的城市供水系统漏损控制技术研究》文中研究表明供水管网作为输水设施的一部分,对于智慧城市的建设和维持社会的发展有着至关重要的作用。管网的漏损是城市供水系统中比较普遍的现象,也是社会所面临的难题。影响漏损的因素很多,主要因素是供水管网水压过大,管道材料的老化。如何有效地控制管网漏损一直以来都受到供水行业的密切关注,国内外的从业人员也为此投入了大量的人力和物力,然而管网的漏损并没有得到很好的改善。管网漏损控制是城市供水系统管理中的技术难题,本文结合先进的物联网技术,提出了基于物联网和云计算的城市供水管网漏损控制系统,试图克服SCADA系统数据监测与处理能力的不足,为供水管网漏损监控的科学决策管理提供有益的探索。主要的研究内容如下:(1)全面分析了影响城市供水管网漏损的因素,详细地总结了城市供水管网漏损控制技术,通过对现存的漏损控制方法进行优劣分析,旨在全面地审查漏损技术管理水平。(2)详细介绍了物联网的概念、理论体系以及它的应用现状,并对物联网的关键技术进行了研究,提出物联网技术可以很好地应用在供水系统中,结合漏损控制技术完成管网漏损控制。(3)为了解决城市供水管网不便监管、自控能力弱、漏损严重等问题,设计了基于物联网和云计算的城市供水管网漏损控制系统架构模型。该系统以物联网为架构体系,OneNet设备云平台为数据处理平台,开发海量数据处理、实时监测管理服务、智能调度服务、应用系统接口等功能。此外,也具体分析了系统感知层中ZigBee无线传感网络技术、RFID技术以及网络层中的传输技术,研究了应用层中数据平台和软件系统的设计方法,给出了压力趋势面法的漏损监测和基于遗传算法压力管理的漏损控制技术。(4)以北方某地区的城市供水管网为研究对象,详细描述了如何为该地区构建基于物联网和云计算的城市供水管网漏损控制系统,然后建立管网水力模型,通过基于遗传算法的压力管理漏损控制技术,优化阀门的数量、位置以及开启度。通过研究,得出以下结论:(1)物联网技术可以应用在供水系统中,构建基于物联网和云计算的城市供水管网漏损控制系统,有效地拓展了SCADA系统的功能,为供水管网漏损控制的研究提供了新思路,有助于智慧城市的建设。(2)压力趋势面分析法与基于遗传算法的压力管理融入物联网技术,解决了供水管网漏损控制的数据量大,数据传输和管理等问题,可以有效地对供水管网进行管理,满足供水系统的管理需求。(3)实例表明将系统运用在某地区的城市供水管网中,采用基于遗传算法的压力管理技术,优选控制阀门,并给出优化的阀门开启度,使得管网压力趋于合理,漏损量从36.2593L/S降到了31.2651L/S。
杜海涛[5]2017年在《H市供水管网运行监测系统构建与应用研究》文中进行了进一步梳理供水管网是城市健康运行的“生命线”,是保证城市居民生活正常运转最重要的基础设施之一,任何环节滞后或失灵都可能导致整个城市瘫痪。但是,目前大多数城市的“供水管网生命线”缺乏自我保障能力,漏损严重,且漏损控制效率不足,一直处于被动。究其原因,因自身建设年限较久和外力作用导致的供水管道大漏损、破裂,及受其他地下工程建设影响导致的管渠破裂,是形成地下空洞和造成地面坍塌的主要原因。因此,建立地下供水管网运行监测系统,确保管网供水健康稳固,势在必行。论文以建立供水管网运行监测系统为主体研究内容,首先从整体架构、需求分析及该平台需具备的功能叁方面介绍了供水管网运行监测系统。其次,结合H市的试验段为对象,设计该系统的具体组成模块,主要包括:前端数据采集感知系统设计、网络传输系统设计、应用软件系统设计、数据库系统设计四大部分。再次,分析该监测系统的实际应用,利用灰色GM(1,1)方法预测夜间最小流量判断是否产生新增漏失,并以典型月度为分析对象对通过监测系统实际监测的数据进行分析。针对H市供水管网的安全面临各种威胁,文章建立设计供水管网安全运行监测系统。围绕着该监测系统的总体部署结构、需求功能研发出一套完整成熟的系统。简而言之,供水管网运行监测系统通过建立地下供水管网压力、流量和声波信息实时监测检测系统,快速评估供水管网运行状况,准确定位管网泄漏位置和状况,实现对泄漏地段路面塌陷的快速预警,降低供水管网漏损率,实现减损增效。该系统对供水企业的效益和城市公共安全的维护都具有重大意义,进一步加速H市水务向智慧水务的迈进。
李娟娟[6]2015年在《基于小波变换的供水管网漏损量化方法研究》文中认为漏损是城市地下供水管网面临的普遍现象,且城市漏损率呈上升趋势,远超过供水行业的指标要求。漏损量及漏损率是衡量供水管网运行状况好坏的重要指标,由于城市地下供水管网复杂、扩建速度快、漏损不可视化及供水行业管理水平限制等原因,漏损量难以准确计算。国内外现有的供水管网漏损量化方法有水平衡法、夜间最小流量法、漏损预测法、盲源分离及卡尔曼滤波法,前叁种不可避免的加入了估算项,在进行控漏前不能很好的计算区域漏损程度,只能估计每月、每日漏损总量,难以得到实时漏损量数值;后两种方法利用信号处理方法进行供水管网漏损量化取得了较大的成功,但应用并不成熟。量化城市供水管网漏损,计算区域漏损率为管网控漏提供依据,预测管网经济控漏水平,模拟潜在效益;供水管网漏损得到量化,根据供水管网代表性节点的压力值,拟合压力漏损模型,指导区域进行压力控漏,建立控漏模式方案;量化城市供水管网漏损,可以改变供水管网漏损现状、节约水资源、提高供水效益。因此,研究供水管网漏损量化方法具有很大的实际意义。本文在算例管网、实验室管网采集的入口流量信号、入口压力信号及管网平均压力基础上,利用盲源分离和小波变换进行漏损量化对比研究。本课题的主要内容包括以下几个方面:1.利用EPANET建立数值模拟算例,建立漏损控制实验平台,设计管网典型供水方案,模拟不同工作状态、不同漏损数目和位置的漏损情况,采集管网流量和压力信号,为供水管网漏损量化提供数据基础;2.介绍盲源分离理论,建立盲源分离漏损量化模型,针对盲源分离幅值不确定性问题提出利用流量平衡解超定方程组解决;将小波变换方法首次应用到供水管网漏损量的计算中,建立小波变换漏损量化模型,利用相关系数选择数值模拟算例流量信号、实验室流量信号小波函数和分解层数的最佳组合,编写小波变换漏损量化程序;从理论适用性、计算漏损量精度、效果方面分析比较两种方法;3.利用盲源分离和小波变换计算算例管网、实验室管网在典型实验方案下的漏损量,拟合小波模拟漏损量、盲源分离漏损量与管网平均压力关系;比较分析两种方法量化漏损效果及压力漏损拟合效果,最终得出小波变换漏损量化效果总体优于盲源分离。
张楠[7]2012年在《城市供水管网分区管理技术优化研究》文中研究表明供水管网分区管理技术对于控制管网漏损、降低供水产销差率具有重要意义，是供水行业公认经济有效的管网漏损控制手段。目前分区管理技术尚未得到大规模应用，一个主要原因就是实际工程中管网分区主要依靠主观经验确定，这种分区方法随机性较强，且不能保证分区结果的合理性。本文提出一种基于图论的分区方法，将供水管网看成一个庞大、复杂的图模型，应用图论最短路径原理进行分区计算。该方法有明确可依的规范流程，大幅降低了分区方法对主观经验的依赖性，对管网分区管理技术的推广应用具有积极作用。首先，搜集汇总现有的管网分区理论方法、原则，对其进行分类、综合分析，保留其合理可行部分，作为本文分区方法的基础。其次，在进行供水管网分区方法研究与实践中，应用图论原理，提出本文的分区方法与步骤。再次，选取华北地区一实际供水管网作为算例管网，调研管网基础资料，利用EPANET软件建立管网水力模型，并用现状管网的运行监测数据对模型进行校准；结合管网实际，确定管网分区数目；将管网看成一个有向图模型，选取不同的权重函数；应用图论最短路径问题求解理论，结合压力分区、管理分区，利用MATLAB软件实现管网DMA分区计算，获得不同的分区方案。最后，综合考虑实施各分区方案后的管网漏损量、压力分布均衡性和分区费用，确定最优分区方案；对比最优分区方案分区前后的管网水力条件以及管网压力、流速的分布状况，考察分区方案的实施效果。
连鹏[8]2004年在《城市供水管网漏损控制方法的研究》文中研究说明在保证供水安全可靠的前提下,解决供水管网漏损严重的问题已是刻不容缓,成为长期困扰世界供水行业的一大难题。降低供水产销差、有效的控制漏损已成为从事供水管网工作的科技人员和学者致力研究的重要目标,也是二十一世纪供水行业的重点研究问题。本文针对供水管网中的漏损问题,从多个方面对这一课题进行了开拓或更深层次的理论研究,为供水管理部门改变被动的管理现状提供了切实可行的方法和实用的工具。在收集国内外漏损资料和实际调查的基础上,对当前国内外漏损控制的研究情况,管网漏损发生的原因进行了综合论述,总结提出了漏损控制管理的各项措施;引入经济观念,将供水管网的漏损控制与经济分析联系起来,结合工程实际应用,对供水管网漏损检测周期进行更进一步的经济分析;通过运用多元线性回归分析和灰色理论灾变预测方法,结合先进的编程软件Delphi建立了供水管网漏损时间预测系统,根据管道的漏损历史发生情况,预测未来管道发生的漏损时间,为供水管网漏损控制、维护等方面提供基础依据;针对国外发达国家城市供水管网漏损发生的主要原因是管道腐蚀这一状况,对供水管网的腐蚀漏损进行了深入的研究,根据管道腐蚀漏损历史数据,从宏观角度提出供水管网的管道腐蚀寿命;结合供水管网常规水力计算方法,提出了供水管网漏损预警的理论研究新方法,并研究了其可解性,对漏损控制工作具有指导作用;最后结合GIS理论,提出了供水管网漏损维护策略优化选择和供水管网漏损决策支持系统构建的基本思路。本文旨在提出一些基本的想法和见解,为供水行业解决漏损问题提出一些新的解决问题思路和方法,为供水管理者提供一些技术理论和实用工具上的支持,对于提高供水管网的运行和能源的节约,具有重要的指导意义和使用价值。
薛磊, 常抄[9]2006年在《城市供水管网漏损控制潜力研究》文中研究指明在我国各城市普遍缺水的同时,城市供水管网的漏损状况却相当的严重,科学衡量漏损控制的潜力,对于控制漏损和科学地进行城市水资源规划和需求管理非常重要。从技术潜力、经济潜力、社会潜力叁方面将城市供水管网漏损控制的潜力进行了分析。提出了以社会最优值作为漏损控制的目标,以社会潜力作为需求管理的依据,同时综合考虑技术潜力和经济潜力。社会最优控制水平和企业的经济漏损控制水平之间有时会存在很大差异。科学的划分政府和企业在控制漏损的义务是非常必要的,如果需要企业的漏损控制水平小于经济漏损水平时政府应该给予一定的补偿。这样才能增加企业控制管网漏损的积极性。
王菲[10]2010年在《城市供水管网漏损控制技术研究》文中研究说明随着水资源不足的日益严重,我国城市供水系统的漏损率逐年上升,城市供水管网漏损及其控制已成为供水行业的一项重要课题。在给水管网优化调度管理中,管网运行压力是影响管道漏损的重要因素之一,应用管网模型,阀门优化控制及管网分区降低管网中的超量水压来减少漏损量是行之有效的办法。基于此,本论文主要包括以下几个方面的内容：(1)介绍了检测供水管网漏损的常用方法,分析了漏损的原因,提供了漏损的防治措施。从供水管网的压力,管道材质等入手,分析建立了多种供水管网漏损控制模型,提出了合理的优化控制理论,为供水企业控制供水管网漏损提供了理论依据。(2)分析了阀门在给水系统优化调度中的作用,研究了阀门在各开启度下的阻力特性及局部阻力的转换,以及管网压力与漏损量的关系,建立阀门优化调度模型,制定了漏损时最优的关阀方案。由于供水管网优化设计的数学模型是一个具有不等式约束的非线性数学模型,因此本文采用了模拟退火算法来求解控制阀门的优化问题。(3)管网分区及装表后,通过计量区域内用户水表和边界计量水表的水量,可以有效地监测漏损量,通过调度关闭区块内和边界阀门,来及时发现漏损所在管段。研究的主要结论是：(1)我国给水管网系统模型具有巨大的潜在应用空间,虽然已经认识到给水管网系统建模可以实现给水管网的科学管理,但是模型缺乏长效性,自适应能力差,城市给水管网区块化还缺乏科学性,这些都给给水管网建模提供了机遇和挑战,还需要大量的工作。(2)本文通过系统调节阀门开启度的大小来改变各节点供水压力,降低超量水压,实现了总体漏损量的减少。该方法相对于其他漏损控制方法是经济可行的,能够有效地应用于供水管网的漏损控制,从而有效地提高供水行业的整体效益。(3)供水管网分区域管理是管网管理和优化调度的有效策略之一,通过调度关闭区块内和边界阀门可以有效地监测和预防漏损,并能计算预测漏损量及时发现漏损所在管段,但区域阀门大量关闭后易引起水质变差,这些都限制了区域供水的发展。
参考文献：
[1]. 城市供水管网漏损区判定及漏损量估计的研究[D]. 高全超. 太原理工大学. 2008
[2]. 基于信号处理算法的供水管网物理漏损流量分析模型研究[D]. 郑成志. 哈尔滨工业大学. 2015
[3]. 基于BP神经网络的供水管网漏损故障诊断研究[D]. 王珞桦. 青岛理工大学. 2018
[4]. 基于物联网的城市供水系统漏损控制技术研究[D]. 张一凡. 太原理工大学. 2018
[5]. H市供水管网运行监测系统构建与应用研究[D]. 杜海涛. 安徽建筑大学. 2017
[6]. 基于小波变换的供水管网漏损量化方法研究[D]. 李娟娟. 哈尔滨工业大学. 2015
[7]. 城市供水管网分区管理技术优化研究[D]. 张楠. 天津大学. 2012
[8]. 城市供水管网漏损控制方法的研究[D]. 连鹏. 天津大学. 2004
[9]. 城市供水管网漏损控制潜力研究[J]. 薛磊, 常抄. 环境科学与管理. 2006
[10]. 城市供水管网漏损控制技术研究[D]. 王菲. 太原理工大学. 2010