基于深度学习框架的时空联合供水管网漏损检测研究

以深度学习框架为基础,提出了一种时空联合供水管网漏损检测模型。该模型首先运用Node2Vec算法求解不同时间段内节点特征;其次,通过模糊C-均值聚类法,利用管网模型节点特征进行分区。最后,以不同时间段的压力敏感度作为输入,漏损位置的分区号作为标签,通过深度信念神经网络进行训练,并通过训练后的模型对管网漏损位置进行检测。在实例分析中,以A市实际供水管网拓扑结构进行验证,利用MATLAB-Open Water Analytics toolbox联合编程建模,结果表明,各个时间段的检测效果均较优,正确率均达到为80%以上。因此,该模型能够有效地检测管网漏损。

城镇排水管道CIPP紫外光固化修复技术工程应用

CIPP紫外光固化非开挖管道修复技术采用树脂体系和玻璃纤维织物组合的内衬管材料,耐腐蚀性强、强度高、抗冲刷能力强、自动化程度高、全程可视化控制、施工流程简单、效率高、施工风险低,是目前极具发展前景的非开挖修复技术。结合重庆市渝北城区环境综合治理PPP项目排水管道修复工程案例,详细介绍了CIPP紫外光固化技术原理、材料质量控制、施工工艺流程、原管道缺陷预处理、褶皱缺陷分析、施工质量控制及工程造价分析。

大截面矩形顶管施工对既有管线影响研究

顶管施工会扰动邻近建筑物,危及工程安全。该文以苏州市城北路综合管廊元和塘段顶管工程为背景,通过ABAQUS有限元分析软件建立三维模型,研究顶管下穿地下管线施工对管周土及既有管线影响,并基于极限分析方法探讨了管线失稳模式。结果表明:大直径矩形顶管顶进方向的影响范围约为2倍顶管宽度,两侧的影响范围约为1倍顶管宽度,地下管线到顶管轴线的水平距离为0.5倍~1倍顶管宽度时,应注意管线受到的水平方向附加荷载是否会导致管线破坏;管线与顶管相对位置对管线破坏影响较为显著,越靠近顶管的管线破坏越严重,滑移线由顶管两侧经由管线向地面发展,破坏部位由管线顶部两侧延伸至底部;除受与顶管相对位置影响外,管线破坏模式还受矩形顶管形状影响,管线顶部及靠近顶管顶角区域破坏风险最大。

排水管道土压力数值分析及非开挖修复内衬管壁厚优化

随着我国地下排水管道系统建设逐渐完善,管道缺陷修复逐渐成为主要工作之一。针对排水管道非开挖修复中的受力分析问题建立了有限元模型,分析了管材、壁厚、管径等因素对管道土压力的影响,并讨论了土柱法和有限元计算结果的差异。结果表明:相比较于土柱法,有限元法直观地反映出管径上不同位置的土压力及对不同地质条件和设计参数的敏感性。在此基础对南宁市某管道非开挖修复项目内衬管壁厚进行优化,土柱法计算的峰值土压力为有限元法计算的1.64倍,采用有限元法计算的土压力设计管道内衬壁厚可节省21.6%。有限元法对管道土压力的计算结果可为管道非开挖修复设计及规范制定提供借鉴和参考。

脱空混凝土管道纵向力学行为及自膨胀高聚物注浆修复性能提升

为揭示脱空混凝土管道的纵向力学行为以及自膨胀高聚物外部注浆修复性能提升效果,开展了密实、脱空和高聚物修复混凝土管道现场足尺试验和三维有限元数值仿真,并通过试验结果对数值模型进行了验证。以不同管基状态下混凝土管道的截面纵向弯曲弯矩和管顶竖向位移为分析对象,讨论了脱空宽度和脱空长度对混凝土管道力学行为的影响规律,并引入纵向弯矩和竖向位移修复指数ξM和ξU,对高聚物注浆修复脱空管道的性能提升效果进行了量化表征。研究表明:脱空管道正负纵向弯矩分别分布在脱空两侧的相邻管段和接头,峰值分别位于SgL2、SgR2和SgL3、SgR3处;脱空管道纵向弯矩在SgL1和SgR1处随脱空宽度的增大而减小,其余测点处随脱空宽度的增大而增大,在整个纵向随脱空长度的增大而增大;不同脱空宽度和脱空长度管道的纵向弯矩在SgL1和SgR1以外均高于密实管道;与密实管道相比,脱空管道竖向位移和接头剪切位移的最大增幅分别为155%和230%;修复管道的纵向弯矩略低于密实管道,竖向位移略高于密实管道,纵向弯矩和竖向位移最大修复指数分别为76.5%和83.7%。

基于多因子量化分析的综合管廊规划布局研究

传统综合管廊规划选线多从定性和经验角度出发,缺乏定量分析和数据支持,具有较大的主观性。因此以重庆市广阳湾智创生态城为例,构建了综合管廊布局多因子量化评价体系,包括线性因子和区块因子2条主线,采用GIS分析软件将影响综合管廊布局的各类因子在空间上进行叠加,然后对线性因子和区块因子2条主线的评价结果进行再次叠加,形成综合管廊选线的最终评价结果,使其更加科学、客观地形成了综合管廊的系统布局。该研究成果可为类似综合管廊布局提供一定参考。

泡沫轻质土和砂土回填管道沟槽动力响应数值模拟对比分析

市政道路下覆管道回填区采用砂土等散体材料回填时,控制压实度是施工的关键技术难题之一。引入泡沫轻质土作为管道沟槽回填区材料能较好地解决回填压实度低的问题。为了研究回填管道沟槽泡沫轻质土的动力特性,结合某市政道路回填段行车激励现场试验,沿行车线路横向路面布设8个监测点,建立管道-回填区-路基路面三维动力模型,并施加不同工况下的三轴货车行车荷载激励,数值模拟结果与现场监测点实测数据对比验证了模型的可行性。运用此模型对泡沫轻质土、砂土回填区段的路基路面、管道外壁动力响应及路基工作区深度展开对比分析。结果表明:1)泡沫轻质土回填区沿深度方向动应力峰值衰减率、振动加速度衰减率分别为砂土回填区段的1.63~1.93倍及2.13~3.7倍。2)车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区和砂土回填区管顶动应力峰值分别增加18.03 kPa和17.86 kPa,说明在回填区上行驶重型车辆时会导致埋地管道振动显著增加。3)泡沫轻质土、砂土回填区管顶和靠近行车一侧动位移峰值比例分别为1.31、1.96,泡沫轻质土回填区管道外壁动位移峰值分布较砂土回填区更加均匀。4)采用泡沫轻质土回填时路基动敏感区和动影响区深度分别为砂土回填的0.68~0.78倍、0.77~0.79倍,对路基稳定性有利。研究结果可为泡沫轻质土在市政道路管道沟槽回填中的相关应用提供参考。

地下管廊抗震研究现状综述

针对地下管廊工程建设高速发展、抗震减灾需求愈发凸显的现状,综述地下管廊抗震研究现状.首先,通过国内外以往的震害实例,对地下管廊的震害形式、震害影响因素及震害机理进行了系统性总结.其次,从拟静力试验和振动台试验两个方面总结了地下管廊抗震性能的试验研究现状.再次,总结了地下管廊抗震分析的简化分析方法、动力时程方法、地震易损性评估及减隔震技术的研究现状.最后,基于文献综述提出了目前地下管廊抗震研究亟待解决的问题并做出展望,以期促进地下管廊抗震研究的发展.研究表明:地下管廊在地震作用下的破坏形式主要有混凝土剥落、裂缝贯通、接缝错位或张开、管廊受剪断裂等;地震作用下地下管廊穿越非均匀场地时动力响应的放大效应显著,地下管廊穿越软硬交互等非均匀场地时的抗震性能研究值得重视;交叉节点是地下管廊的薄弱环节,交叉管廊的抗震设计方法研究值得关注;预制管廊接头易受到地震破坏,不同类型预制管廊接头的抗震性能研究需深入探索;城市大型地下管廊系统抗震性能受到不同交叉节点和不同管廊之间的交互影响,高效的地下管廊系统建模方法和高效的简化分析方法亟待研究;城市大型地下管廊系统地震易损性分析是重要的发展方向;地下管廊的减隔震技术值得发展.

管道下穿铁路咽喉区防护方案研究

通常情况下,易燃易爆管道不应从铁路车站咽喉区内穿越。以在建铁路项目工程实例为背景,在管道绕避车站咽喉区困难的情况下,采用建模仿真的方法,以管道泄漏、燃爆的典型事故情景为模拟对象,通过优化拟建防护涵洞的平面和空间布局,构建涵洞空间内的三维流体计算模型,获得燃爆事故情景下空气冲击波强度分布规律和特征,据此有针对性地提出穿越铁路咽喉区的防护方案,以降低管道穿越铁路咽喉区的安全风险,确保铁路设施及人员的安全。

市政埋地供水管网抗寒潮服务可靠度分析

提出了市政埋地供水管网抗寒潮服务可靠度分析的一个方法。针对寒潮期气温变化对供水管道温度应力和管道周围土体冰冻应力的影响,建立管道接头渗漏状态的供水管网水力分析模型,采用一次二阶矩方法计算市政埋地供水管网抗寒潮服务可靠度。以某城市供水管网为例进行分析,分别给出了在蓝色、黄色、橙色和红色寒潮预警下供水管网的服务可靠度。研究表明,寒潮期气温变化对市政埋地供水管网服务可靠度具有明显影响,有必要开展市政埋地供水管网寒潮可靠度分析,寒潮强度、管道接头性能、管网拓扑结构等是市政埋地供水管网服务可靠度的影响因素。研究对于市政埋地供水管网抗灾设计具有一定参考价值。

同一始发井内顶管双向顶进后背体系设计与施工技术

针对地下管廊工程中进行两段及以上顶管作业的情况,基于南昌市丹霞路道路及综合管廊工程EPC项目顶管工程实例,对在同一始发井内同时进行双向顶管作业技术进行分析研究。建立数值计算模型,对相关结构体系受力进行分析,并结合有限元数值模拟的方法,对不同施工顺序下的受力特性进行对比。结果表明:在相同荷载下,顶推一侧两舱时后背墙受到的最大弯矩较对称顶进时大,后背体系结构在各工序下均满足受力与稳定性要求。揭示了在较大顶管始发井内采用肋板式后背墙作为背部支撑、通过钢套箱后靠背分配主顶油缸反力、同时设置双排双向后背体系方式的可行性。进一步提出后背墙结构的施工与拆除技术,并通过实际工程中后背墙变形监测验证了实施效果。

云模型在地下综合管廊运维安全管理绩效评价中的应用研究

为了系统地了解地下综合管廊运维安全管理工作效果,提出一种基于云模型的管廊运维安全管理绩效评价模型。在分析影响管廊运维安全相关因素的基础上,构建了管廊运维安全管理绩效评价指标体系。利用层次分析法和熵权法进行组合赋权从而确定各项评价指标权重,结合云模型进行管廊运维安全管理绩效评价。结果显示:所调研管廊的安全运维工作评价结果在“合格”和“良好”之间,总体趋向于“良好”,并识别出人员培训与提升是运维安全管理工作中的薄弱环节。该模型可以有效地评价管廊运维安全管理工作效果并识别出风险环节,丰富了管廊运维安全管理绩效评价的理论研究。

长距离地下综合管廊局部通风强化换热效果研究

现有的地下综合管廊通风散热方法主要为换气次数法。当管廊长度增加时,要满足规范规定的廊内温度不高于40℃的要求需要非常大的换气量,并会导致管廊前端区域过冷,整体散热效果并不好。本文提出了一种可用于长距离地下综合管廊的局部通风方式,使用CFD方法建立了局部通风数值模型,通过缩尺模型实验验证了其准确性。对增设射流风机后形成的局部通风气流组织进行了研究,结果表明,在总送风量相同的情况下,设置射流风机能够改善管廊局部热环境,在本文所研究工况下,局部截面平均温度降低了0.5℃。对比研究发现:管廊进口风量和射流风机风量之比对管廊内热环境影响不大;风机射流角度对管廊内热环境的优化具有显著影响,射流角度为90°时管廊后端截面平均温度相比0°、45°分别降低了0.41、0.33℃,90°为最优射流角度。

水力条件对供水管网微生物影响研究进展

供水管网内微生物异常增殖会降低水质,威胁用户用水安全,因此控制管网微生物是保障饮用水安全的重要措施。管网微生物的生长和去除受到管网水力条件的影响,且在管网不同位置处所受影响程度不同。综述了水力停留时间和流速对管网微生物生长的影响,以及水力冲刷对生物膜的去除作用,发现水力停留时间和流速对微生物量与群落结构有显著影响,水力冲刷对不同条件下形成的管壁生物膜去除效果不同,研究结果可为供水管网微生物控制的研究和应用提供重要参考。

管漏产生的渗流水受挡水效应后对产生渗蚀的影响

为研究水力管线渗漏渗蚀产生的流动效应受地下构筑物阻挡后对形成渗蚀的影响,在流固双向耦合原理基础上,用离散单元法模拟管线渗漏流经地下构筑物的过程。用PFC模拟渗流水与地下构筑物相接触时产生的绕流现象,用Fluid Dynamics Simulation模拟绕流的完整过程。结果表明:渗流水在流经地下构筑物时会产生绕流现象;相同条件下渗流水流经构筑物时绕流速度不同,圆形构筑物的绕流速度最大,长方形构筑物的绕流速度最小;地下构筑物对渗流的阻挡效应强弱与构筑物的挡水宽度成正比,长方形构筑物的挡水效应最优,圆形构筑物的挡水效应最差。

富水地层管廊基坑开挖变形及损伤演化分析

富水地层土体较为软弱,管廊基坑施工过程中易产生安全问题,研究富水地层管廊基坑开挖对指导类似工程具有重要意义。文章基于济南市开源路综合管廊工程,构建数值计算模型,考虑桩嵌固深度、钢支撑数量、支护桩类型等因素,研究不同工况对管廊基坑开挖变形的影响,并引入了损伤变量的概念,分析了基坑施工过程的损伤演化情况。结果表明:基坑开挖对于周边地表土体沉降的影响范围要大于对水平变形的,而对水平位移的影响范围约为3倍的开挖宽度;增加钢支撑数量对坑底隆起的改善要比对地表沉降的改善效果好;增加桩嵌固深度,可以明显地改善土体变形,但对于地表土体沉降量的限制作用随土体与基坑距离的增加有所削弱;基坑开挖过程中土体的损伤呈现“快速增长-缓慢增长”两个阶段,施作支护桩对土体的影响最大,土体损伤破坏急剧增加,约大于总体损伤的90.0%,施作支护桩之后土体损伤情况得到缓解。

长安街西延管线迁改移工程设计与实施

长安街西延管线迁改移工程的设计和实施,兼顾了市政规划和新首钢园区规划,对与新首钢大桥相干涉的电气架空管廊入地,将首钢园区电信、给排水拆改管线与市政规划管线统一设计。论文介绍了工程设计、实施过程中遇到的困难和问题,以及采取的技术措施和方法。

隧道开挖对上覆既有管线影响的简化解析计算方法

[目的]当盾构隧道下穿既有管线时,会引起既有管线发生沉降变形,因此有必要通过理论计算对隧道开挖引起的上覆既有管线受力变形进行研究。[方法]基于两阶段法提出一种可预测隧道开挖对上覆既有管线变形响应影响的简化计算方法,先采用Loganathan公式获得隧道开挖引起的周围土体自由竖向位移,并把土体自由竖向位移附加在既有管线轴线上,再将既有管线简化为无限长梁搁置于Vlazov地基模型,考虑管线侧向土体的影响,利用有限差分法获得管线纵向变形的解析解。[结果及结论]将所提简化计算方法与既有文献中的实际工程监测数据进行对比,验证了所提简化计算方法的合理性;将所提简化计算方法同退化的Vlazov地基模型及Winkler地基模型计算结果进行对比,验证了所提简化计算方法更贴近实测数据。地层损失率、隧道开挖半径的增大会引起既有管线沉降及弯矩的增大;增大新建隧道与既有管线的夹角能够减小管线沉降,但会造成管线弯矩的增大。

基于化力模型的供水钢管内腐蚀力学性能评估

为了解决已有钢管腐蚀深度预测模型未考虑电化学腐蚀机理,难以泛化到不同应用场景的问题,提出基于电化学腐蚀机理的腐蚀深度预测模型.该模型以溶解氧质量浓度和水温监测数据作为输入,预测管壁平均腐蚀深度.结合腐蚀深度预测模型、腐蚀深度-力学性能退化经验公式及Chaboche本构模型,提出化力模型,用于估算腐蚀后管材的单轴应力-应变曲线.该单轴应力-应变曲线可以为全寿命运营周期内管道结构的安全评估提供依据.以某根服役的供水钢管为案例,结合实时监测数据,验证了该模型的合理性和可行性.

基于梅尔频率倒谱系数特征识别供水管网漏损的机器学习模型比较研究

当前,声信号在供水管网漏损识别领域备受关注,成为水务行业研究的焦点。针对探漏培训基地采集的声信号进行处理,提取梅尔频率倒谱系数特征,并运用支持向量机、随机森林、梯度提升决策树、XGBoost和BP神经网络五种有代表性的机器学习模型进行训练和测试。测试结果表明,5种机器学习模型都能有效识别管道中的漏损声信号特征,F1分数都超过86%。将上述模型应用于诊断实际管网中获取的漏损声信号,支持向量机表现最优,准确率达到82.8%,具有较强的泛化能力。结果验证了基于MFCC的机器学习模型可提高管网漏损诊断效率,降低维护成本。