堆叠集成算法在城市地下排水管网风险评估中的应用

近年来排水管网事故频发,因此迫切需要一种客观、高效的风险评估方法。基于此,提出基于堆叠模型的城市地下排水管网风险评估方法,显著提高建模的精度。研究选择管长、坡度等14个特征变量进行建模,将堆叠集成算法与独立机器学习算法的预测性能进行比较,探究排水管网风险的影响因素。结果显示:(1)研究区内4级风险和3级风险排水管段数占比分别为21.23%和21.38%,需要尽快在现场进行处置。(2)堆叠集成算法预测精确度为93.7%,高于随机森林(91%)、决策树(89%)和支持向量机(78%)的预测精确度,比独立机器学习算法的评估性能更好。(3)除了管长、管径等常规属性对排水管网风险有重要影响,沉积、障碍物等因素对排水管网的风险也不容忽视。结果有助于排水管网健康评估,对各类机器学习算法评估管网风险建模具有启示意义。

新工科背景下城市给排水管网课程教学改革研究

随着社会的发展和城市化进程的加快,城市给排水管网建设和管理面临着越来越多的挑战。水务行业逐步向数字化、信息化、智慧化转型,传统的课程需要进行教学改革才能适应当前行业发展的新趋势,满足新工科背景下对高素质人才、复合型人才的需求。文章通过前期问卷调查,对当前城市给排水管网课程的教学现状和改革方向进行分析,结果显示:传统课堂教学模式存在着知识与实践脱节、学生参与度不高等现阶段问题,反映了学生对课堂形式创新、实际企业案例教学结合和创新实践环节的渴求。基于此,本文结合调研数据和学生建议,提出了一系列教学改革策略,通过融入新工科理念、PBL项目式教学、课程信息化建设和企业实践活动,以期提升教学质量和培养适应社会发展的新型人才。

CDIO模式下一流专业课程实践教学改革探究——以给水排水管网系统为例

针对给排水科学与工程一流专业的人才培养目标,通过剖析给水排水管网系统课程教学现状和存在的问题,提出基于CDIO模式的创新实践教学体系。将项目驱动、“做中学”等教学方法引入给水排水管网系统课程实践教学,探索实践与理论深度有机融合的途径,提升学生对现代化管网系统的设计、运行及管理意识,为培养创新型人才提供思路和借鉴。

基于SWMM-贝叶斯耦合方法的排水管网污染溯源

为解决雨水管道中未经处理的污水直接排放造成的一系列水污染问题和排水管网环境复杂性导致的反问题不确定性问题,基于暴雨洪水管理模型(SWMM)模拟的排水管网水质变化,采用MatSWMM工具箱构建了基于贝叶斯-马尔可夫链蒙特卡罗法的SWMM-贝叶斯溯源模型,估算每个潜在污染源的位置、排放量和排放时间的概率分布。实例验证结果表明:在推理单污染源单个未知参数的情况下,SWMM-贝叶斯溯源模型可准确判断未知参数的真实值;当单污染源3个参数均未知时,由于存在多种组合性,溯源准确度将显著降低,只能判断出近似范围,但可以通过增加适当的水质监测点,提高SWMM-贝叶斯溯源模型的准确性和效率;对于最大污染源为2个的情况,SWMM-贝叶斯溯源模型容易陷于局部最优解,通过利用似然函数对迭代过程的初始值进行择优处理的方法改进溯源模型,可以有效解决局部最优解的问题。

城镇排水管网GIS数据校核技术与软件开发

地理信息系统(GIS)是“智慧水务”建设中常见数据库,由于数据库建立、维护等过程的失误,实际的排水管网GIS存在各类异常,这影响了排水管网运行分析、模拟、管理决策的准确性与有效性,故有必要研究排水管网GIS校核技术,以保证GIS数据质量。研究提出了构造拓扑信息算法,总结了拓扑、文本属性、数值属性等常见异常形式,并在此基础上针对各类数据提出通用校核方法,开发了集成排水管网GIS拓扑与属性校核技术以及可输出校核结果报告的软件平台,并将其用于校核Z市污水管网GIS。结果表明,该市排水管网GIS存在24 336条异常记录,经过校核67%以上的异常得到改善,表明这些校核技术可有效地检测与修复各类GIS异常。

基于SWMM的北京市核心区合流制排水管网清淤方案研究

管道沉积物淤积会影响城市管网排水能力,每年汛前对排水管网开展清淤是北京市内涝防治的重要工作之一。但由于北京市核心区街道狭窄,清淤施工作业条件差,工作效率低,并且多数管道达不到设计标准要求,导致每年淤积管道数量较大,汛前完成所有管道清淤工作难度高,因此如何确定区域内重点清淤管道,快速恢复管网排水能力,对指导北京市核心区排水管网清淤工作十分重要。以北京市核心区某合流区域排水管网为研究对象,基于SWMM模型,从管网淤积风险判断、不同淤积程度的清淤必要性判断以及重点清淤管段选择标准3方面研究。结果表明:在管网整体40%的淤积情况下,暴雨重现期不超过5年时,对总长度25.2%的重点管道进行清淤后,溢流节点数量恢复至无淤积工况,节点最大溢流时间、排口总出流量、排口峰值流量变化值是全部管段清淤变化值的85.0%、76.0%、69.5%以上,表明对重点管道清淤方法可较大范围恢复区域排水能力。

基于人工智能的排水管网截污拍门控制系统研究及应用

针对合流制排水管网截污拍门功能、安装和使用等问题导致的溢流污染,开展截污拍门控制系统研究和应用。设计气动拍门截污控制技术,实现雨天排涝和旱天截污功能;设计低成本一次性电池续航供电技术,实现极限微功耗的一次性电池续航供电,消除拍门安装条件限制;研究双模糊逻辑模型控制技术,精准检测并控制障碍物阻挡拍门关闭导致的缝隙污水泄漏。通过广州市猎德涌现场安装拍门应用测试,结果表明:旱天拍门截污功能控制精度>99%,一次性电池续航供电3.7年以上,拍门缝隙污水泄漏检测与控制综合精度>99%,进一步减少合流制排水管网的溢流污染。

基于遗憾值决策分析的排水管网改造方案评估方法研究

城市排水管网优化改造是当前我国解决城市水环境污染问题的重要途径之一。基于遗憾值决策分析理论提出了排水管网改造方案优化评估方法,在获取排水管网数据准确值受限时,可从改造方案的遗憾值角度量化评估排水管网改造方案的优劣性,并以典型混合型体制排水系统为例,全生命周期优化评估管网改造方案,结果表明截流式合流制相比于雨污分流与调蓄池措施更具有优越性。研究成果不仅为排水管网改造方案优化评估提供了创新思路,而且进一步丰富了不同排水体制优劣性问题的理论研究。

市政给排水管网下穿铁路段施工技术探讨

为解决下穿铁路段市政给排水管网的施工问题,对给排水管网下穿铁路段施工技术以及施工流程进行研究,并提出施工技术要点以及施工经验重点,以期为相关工程提供参考。

排水管网水质COD现场快速检测方案的探讨

水质监测是评估诊断排水管网的常用方法。化学需氧量是评价水质好坏的重要指标。测定化学需氧量的经典标准方法是重铬酸盐法(HJ 828—2017),但其操作复杂、耗时长,且需在实验室进行,不能满足排水管网水质监测节点多、连续间隔采样、快速出具检测数据的要求。本文通过比较分析,研究制定了以快速消解分光光度法(HJ/T 399—2007)为标准检测方法、美国哈希DRB200/DR1010型COD测定仪为检测仪器,并配备户外移动电源以满足检测仪器用电需求的现场检测方案,能满足通过水质监测诊断排水管网的要求。

城市排水管网卫星探损技术及实践

基于雷达卫星的城市排水管网探损技术综合运用卫星探漏技术和InSAR技术,通过检测出管道上覆地表存在形变及其周围土壤介电常数异常来判断排水管网疑似缺陷点范围。据此指引地面排查检测工作,以期实现全面、高效探损目标。通过广州增城区示范项目成果验证了该项技术的科学性和广泛适用性。

福州四城区城市排水管网改扩建工程建设技术探讨

本论文主要介绍了排水管网改扩建工程的现状和福州市在该项目中面临的难点和实施方案。近几年来,福州排水管道改扩建进展有着重大突破,但是实践中仍面临老旧管网改造难度大、雨污分流难度较大、管网管理难度大等难点。本文分析了福州近几年改扩建项目的难点,总结了实施方案,并汇总了技术路线,包括现有管网系统的梳理、排水管网深度排查工作、深度排查成果的分析和管网改造和扩建工程以及建立智慧化管网系统与管道维护等方面。旨在为未来改扩建工程的推广提供经验与思路,以解决排水管网存在的问题。

基于改进YOLOv5的排水管网缺陷识别研究

为提升城市排水管网缺陷检测效率并降低成本,研究提出了一种基于优化YOLOv5算法的排水管网缺陷自动识别方案。在原有YOLOv5框架上,引入解耦头方法以解决模型输出层间的耦合性问题;针对图像样本模糊不清的问题,运用简易最优运输分配(simOTA)算法优化正负样本匹配策略,从而增强检测精确度。研究最终通过消融实验对改进模型与原模型进行了对比。结果显示,经过优化的YOLOv5模型相较于基础模型,在平均精度(mAP)上提高了13.2%,F1得分提升了4%,并在各项性能评估指标上均超越原模型,展现出在排水管网缺陷检测领域的较高应用价值。

小区排水管网正本清源改造设计

小区排水管网正本清源改造是城市排水系统实现雨污分流的关键部分。以某小区正本清源改造排水管网设计中涉及的雨污分流改造和不满足排水需求改造情况为切入,介绍了排水管网修复设计的管网缺陷及修复原则,列举了立管的几种定性和不同情况下立管的改造思路,提出并分析了不同情况下化粪池的处理和改造方案,最后针对最小管径及坡度、雨水口及雨水口连接管以及附属设施(检查井、沉泥井等)等其他技术要点进行了说明。

城市更新之排水管网正本清源改造实践与探讨

民用建筑小区、城中村、市政道路内排水管网存在混错接、雨污合流和管道病害等现象,会造成自然水体污染、污水处理负重大、城市内涝等问题。本文以福建某雨污分流改造项目为例,深入分析城市排水现状及存在问题,明确改造方案,提出典型节点改造措施,通过污水处理厂和泵站的月进水量指标分析项目改造效果。最后,总结项目执行经验和探讨类似项目未来发展趋势,以期对雨污分流工程实践提供理论指导和技术支撑。

旧城区排水管网雨污分流改造设计与思考

市政排水系统对于城市建设起着举足轻重的作用,尤其是在城市化不断推进的背景下,其作用愈发凸显。市政排水系统作为其他各项工程的基础设施或者配套项目,其质量直接影响着城市的整体功能。为了从源头上治愈水污染顽疾,积极推进控源截污,切实推进流域水环境综合治理,需要对市政排水系统进行正本清源地改造,分析其污染原因,弄清楚污染源。针对旧城区地下管线错综复杂、现状改造条件受限、协调工作量特别大等特点,结合既有排水系统、改造区地形地貌等因素综合分析,提出了设计的总体思路,因地制宜制定雨污分流管网改造方案,以期达到雨污分流、提高环境效益的目标。

“课程思政”视域下“给水排水管网系统”教学改革路径探究

为了更好地提升学生的思政素养和整体素质,教学团队立足于课程目标与课程思政目标,针对性进行反向设计教学内容,通过实事求是的学情分析,结合完善的教学理念、方法和手段,有机地将思政元素融入点与教学活动进行融合,通过课程考核,结合授课过程中发现的实际痛点问题,进行教学反思与持续改进,进而提出相应的解决方案与建议。本文旨在通过思政课的创新教学,提升学生的思想素质和综合能力,培养具备高尚道德品质和创新精神的工程技术人才。

非开挖修复UV-CIPP技术在城市排水管网缺陷改造中的应用

随着城市地下管网的大量铺设,排水管道缺陷问题也日益突出,管网缺陷改造成为重要课题。非开挖修复技术相对于开挖修复技术对城市生活影响更小,因此应用广泛。该文以信阳市城区管网缺陷改造非开挖修复项目施工项目为例,介绍在国外已有大量工程应用的非开挖修复UV-CIPP技术,该技术具备施工效率高、速度快、工期短、质量高等优点,可有效解决车流量大、施工困难、交通拥挤、影响居民日常生活等问题。经检测,管网缺陷改造后的管网各项性能指标达到了国家标准,可为类似非开挖项目提供借鉴。

长距离顶管施工技术在市政给排水管网建设中的应用

顶管施工技术因其自身优势在给排水管网施工中发挥关键作用,但是,市政管道工程施工线路长,往往需要进行长距离顶管施工。文章结合实践工作经验,从管壁摩阻力减少、地表沉降控制、管道线形纠偏方面入手,对长距离顶管施工难点进行了探讨,同时,结合施工要求,总结了长距离顶管施工技术应用要点,并以某给排水管网工程为案例,对长距离顶管施工效果加以分析。

基于分布式光纤温度传感器的排水管网外来水监测试验研究

外来水的大量入侵对排水管网的健康运行造成了极大的负面影响,精准识别和定位外来水是实现管网低水位健康运行的首要任务。基于搭建的室内全尺寸排水管道试验平台,进行了不同温差、管道充满度、外来水占比三个变量下的分布式光纤温度传感系统(DTS)测量试验,探讨了DTS在不同运行工况下识别排水管道外来水的可行性及其测量结果的准确性。结果表明,DTS识别外来水的可行性主要取决于外来水的占比,温差主要影响混合后水流的温度,充满度则主要影响响应时间;DTS定位外来水的精度达到设定的0.5 m,时间响应精度可达十几秒,12组试验工况在典型测量点处的相对误差平均值均小于5%,标准差平均值小于0.2℃,整体而言,DTS测量的准确性较高。