城市供水管网健康监测与诊断(Ⅱ)——既有局部漏损识别方法

城市供水管网是城市最重要的生命线工程,相对于地上结构,地下供水管网具有更高的易损性。由于供水管网多埋于地下,管道的早期破坏难以及时发现。文中在供水管网用户流量预测的基础上,提出了供水管网既有局部漏损识别的一个方法,方法通过假设在管网的不同位置存在不同程度的局部漏损,计算监测点的压力,根据监测点压力的计算值和监测值之间误差最小为目标来识别出局部漏损的位置和程度。文中通过算例分析对方法的有效性进行了验证,并对具体实施中需要注意的几个问题进行了讨论。

城市供水管网健康监测与诊断:Ⅲ.既有局部漏损识别方法之二

城市供水管网是城市最重要的生命线工程,相对于地上结构,地下供水管网具有更高的易损性。由于供水管网多埋于地下,管道的早期破坏难以及时发现。本文提出了既有供水管网局部漏损识别的第2个方法:假设在管网的不同位置存在不同程度的局部漏损,计算监测管段的流量,以监测管段流量的计算值和监测值之间的误差最小为目标来识别出局部漏损的位置和程度。通过算例分析对本文方法的有效性进行了验证,并与既有供水管网局部漏损识别的第1个方法进行了比较。结果表明,本文方法在准确率和分辨率两个方面均优于第1个方法。本文解决了供水管网健康监测和诊断中的一个基本问题。

一种融合时空相关性特征的高效供水管网漏损识别方法

供水行业的数字化转型,极大推动了数据驱动高效漏损识别方法研究,其已成为供水管网漏损控制领域研究热点。为此,提出一种融合时空相关性特征的高效供水管网漏损识别方法。该方法首先将供水管网压力时序数据与管网拓扑结构相结合来构建供水管网数据图,其蕴含数据的时空相关性特征;其次,通过改进图卷积神经网络和门控循环单元来同时提取数据图的时空相关性特征,进而构建高效供水管网漏损识别方法,实现供水管网漏损的高效识别。试验结果表明,该方法在两个供水管网上的四个评价指标结果均优于基准方法,且其具有94%以上的准确度。这将为供水管网的可持续漏损控制提供有效工具。

一种基于虚拟压力分区的供水管网漏损区域识别方法

针对供水管网的漏损识别问题,提出了一种基于虚拟压力分区的漏损区域识别方法。通过虚拟压力分区降低漏损识别问题的维度,利用遗传算法优化真实漏损流量在管网空间中的分布,建立了各区域的漏损水量与漏损率的识别方法。该方法分为虚拟压力分区与漏损区域识别2个步骤:前者基于改进的K均值聚类算法,将管网节点划分为空间位置邻近、平均自由水头相似、拓扑结构连通的不同区域;后者以区域比例系数为决策变量,以最小化测压点处压力的模拟值与实测值差异为优化目标,实现各区域真实漏损情况识别。基于Z市L镇供水管网8号分区设计小型算例,验证了该方法对不同漏损工况识别的准确性。随后利用Z市L镇供水管网进行实际工程应用,结果表明,该方法对管网节点划分合理,管网中漏损严重区域的识别结果与实际情况相吻合,可以辅助大型供水管网的漏损检测工作。

供水管网DMA优化分区设计方案

实施独立计量分区(district metered area,DMA)是辅助供水管网管理和漏损识别的重要手段。图划分算法是进行DMA分区的方法之一,常规图划分算法应用中,存在解空间受限、分区后原水流状态易发生较大改变、形成较多串联分区(对流量计算不利)的缺点。在常规图划分算法基础上进行了改进:粗化阶段按照特定规则匹配、合并非输水干管两端的节点,形成简化的管网拓扑结构;分区阶段得到管网初步分区方案;细化阶段提出基于贪心算法、枚举算法、蒙特卡洛算法的分区调整方法,结合改进的仪表安置方法、水力模拟、优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS),对分区方案进行调整。将该方法应用于YX市供水管网,成功进行了分区。