Research on Leak Location Method of Water Supply Pipeline Based on MVMD

At present,the leakage rate of the water distribution network in China is still high,and the waste of water resources caused by water distribution network leakage is quite serious every year.Therefore,the location of pipeline leakage is of great significance for saving water resources and reducing economic losses.Acoustic emission technology is the most widely used pipeline leak location technology.The traditional non-stationary random signal de-noising method mainly relies on the estimation of noise parameters,ignoring periodic noise and components unrelated to pipeline leakage.Aiming at the above problems,this paper proposes a leak location method for water supply pipelines based on a multivariate variational mode decomposition algorithm.This method combines the two parameters of the energy loss coefficient and the correlation coefficient between adjacent modes,and adaptively determines the decomposition mode number K according to the characteristics of the signal itself.According to the correlation coefficient,the effective component is selected to reconstruct the signal and the cross-correlation time delay is estimated to determine the location of the pipeline leakage point.The experimental results show that this method has higher accuracy than the cross-correlation method based on VMD and the cross-correlation method based on EMD,and the average relative positioning error is less than 2.2%.

Current Trends and Perspectives of Detection and Location for Buried Non-Metallic Pipelines

Buried pipelines are an essential component of the urban infrastructure of modern cities.Traditional buried pipes are mainly made of metal materials.With the development of material science and technology in recent years,non-metallic pipes,such as plastic pipes,ceramic pipes,and concrete pipes,are increasingly taking the place of pipes made from metal in various pipeline networks such as water supply,drainage,heat,industry,oil,and gas.The location technologies for the location of the buried metal pipeline have become mature,but detection and location technologies for the non-metallic pipelines are still developing.In this paper,current trends and future perspectives of detection and location of buried non-metallic pipelines are summarized.Initially,this paper reviews and analyzes electromagnetic induction technologies,electromagnetic wave technologies,and other physics-based technologies.It then focuses on acoustic detection and location technologies,and finally introduces emerging technologies.Then the technical characteristics of each detection and location method have been compared,with their strengths and weaknesses identified.The current trends and future perspectives of each buried non-metallic pipeline detection and location technology have also been defined.Finally,some suggestions for the future development of buried non-metallic pipeline detection and location technologies are provided.

Use of community mobile phone big location data to recognize unusual patterns close to a pipeline which may indicate unauthorized activities and possible risk of damage

Damage caused by people and organizations unconnected with the pipeline management is a major risk faced by pipelines,and its consequences can have a huge impact.However,the present measures to monitor this have major problems such as time delays,overlooking threats,and false alarms.To overcome the disadvantages of these methods,analysis of big location data from mobile phone systems was applied to prevent third-party damage to pipelines,and a third-party damage prevention system was developed for pipelines including encryption mobile phone data,data preprocessing,and extraction of characteristic patterns.By applying this to natural gas pipelines,a large amount of location data was collected for data feature recognition and model analysis.Third-party illegal construction and occupation activities were discovered in a timely manner.This is important for preventing third-party damage to pipelines.

Location monitoring approach of underground pipelines using time-sequential images

The location monitoring of underground pipelines is of utmost significance as it helps the effective management and maintenance of the pipelines,and facilitates the planning of nearby projects,preventing damage to the pipelines.However,currently there is a serious lack of data on the locations of underground pipelines.This paper proposes an image-based approach for monitoring the locations of underground pipelines by combing deep learning and visual-based reconstruction.The proposed approach can build the monitoring model for underground pipelines and characterize their locations through their centroid curve.Its advantages are:(1)simplicity:it only requires time-sequential images of the inner walls of underground pipelines;(2)clarity:the location model and the location curve of underground pipelines can be provided quickly;(3)robustness:it can cope with some existing problems in underground pipelines,such as light variations and small viewing angles.A lightweight approach for monitoring the locations of underground pipelines is achieved.The proposed approach’s effectiveness has been validated through laboratory simulation experiments,demonstrating accuracy at the millimeter level.

城市地下排水管道中燃气爆炸及气-液两相耦合作用规律

为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律,基于气-液两相流理论和计算流体力学方法,对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明:当水深率小于0.7时,随着水深率的增加,气相空间的长径比增大,燃料燃烧加剧,火焰的加速现象逐渐显著,导致峰值超压逐渐增大,超压峰值显现时间逐渐缩短,且峰值超压沿轴向的提升效果更加显著;当水深率达到0.7时,火焰在管道内的传播明显受阻,水震荡产生的波动及细水柱迅速占据了有限的气相空间,阻断了火焰的自维持传播,使得爆炸超压仅在点火源附近显现。不同水深率条件下,管道中相同区域内,同一时刻水面被扬起的高度和气相区域的速度场不同,被卷扬起的低温液体对其相邻区域的高温火焰形成降温和阻断,之后由于气体的宏观流动,与液面相邻的低温气体流动至管道内高温区域,进而造成管道内火焰温度降低,同时,水的震荡和细水柱的飞扬大大降低了爆炸超压风险。

基于改进YOLOv8的城市排水管道缺陷检测算法研究

排水管道系统在城市管理中起着关键作用,为了实现排水管道缺陷的自动化检测,提出了一种基于改进YOLOv8的排水管道缺陷检测算法。首先针对管道图像亮度不均和网络泛化能力差的问题,采用Zero-DCE亮度增强和图像对比度调整相结合的方法进行数据增强处理。然后通过对YOLOv8算法添加Coordinate Attention注意力机制,增强算法对缺陷位置信息的感知和捕捉能力,以便于算法能够更好的识别排水管道细小缺陷。试验结果表明,相较于原始YOLOv8算法,改进后的算法精确度和召回率分别提升5%和7.9%。与其他三种网络相比,精确度和召回率分别提高了5.5%、7.6%、2.2%和7.9%、4.2%、2%。

基于流体力学分析探究排水立管通水能力测试方法

排水立管通水能力的测试方法是建筑排水系统中理论研究的难点,长期以来国内外学者给出了数种测试方法并取得了一定成果,但因为研究的系统平台和搭建的试验装置各不相同,各地的测试数据未能融会贯通、相互印证。通过对世界各国在排水立管通水能力测试方法的研究,在归纳总结的基础上,提出新的排水立管通水能力测试方法。

城市内涝风险影响评估关键技术研究与实践

在全球气候变化和极端降雨频发的背景下,结合城市体检工作开展排水防涝系统评估十分必要.本研究利用地理国情普查等国土空间多源数据,针对排水防涝系统中的内涝风险等级评估、积水影响评估和内涝经济损失评估等技术建立了评估分析方法和模型,并将其在北京市S地区进行了实践应用,佐证了方法的准确性和可靠性.本文的评估方法可以作为城市体检中的重要技术手段进行推广应用,其评估结果可以反馈国土空间规划,指导城市建设.

基于失效概率的雨水管网高风险管道识别与改造

识别高风险管道并降低其失效概率是缓解城市内涝积水的重要手段。为此,提出了一种基于排水能力-失效概率相关关系的高风险管道判别方法:首先以充满度等于1为管道失效的临界判别条件,并基于蒙特卡洛抽样计算管道在设计降雨情景下的失效概率;其次采用SWMM评估管道的排水能力;然后利用K-means聚类算法和分段回归分析法构建管道排水能力与失效概率的相关关系,并借助该相关关系推求出高风险管道的判别阈值,以北京市丰台区排涝片区为例,在3 a一遇降雨情景下,推求出失效概率等于3.64%为高风险管道的判别阈值;并结合高风险管道的纵断面图进行内涝成因分析,制定改造方案。模拟结果表明:改造后高风险管道数量占雨水管道总数的比例由91.39%降低至2.32%;高风险管道总长度占雨水管网总长度的比例由88.74%降低至1.11%。

注浆加固砖砌体的受压性能试验研究

我国许多20世纪所修建的砖石砌体结构排水管渠面临年久失修、功能丧失等问题,影响城市的正常运作,亟需对其进行加固修缮。针对砌体结构排水管渠长期遭地下水冲刷、灰缝砂浆不饱满、性能劣化的特点,可采用注浆法填充原结构灰缝,在充分修复原结构的基础上再进行整体结构加固修复。为了验证注浆加固受损砌体的可行性,通过砌筑灰缝饱满度为50%~60%的砌体试件来模拟砌体灰缝砂浆长期受水流冲刷的状态,并完成6个注浆砖砌体、3个未注浆砖砌体的受压试验来对比分析注浆前后砖砌体的受力性能,根据试验结果,拟合砖砌体应力-应变曲线。结果表明,注浆后砖砌体的抗压强度为未注浆砌体的280%,注浆加固砌体的弹性模量和泊松比为未注浆砌体的281%、60%。证明注浆法能够改善受损砌体结构的力学性能,在砖石砌体结构排水管渠的加固工程中可起到修复原砌体结构的作用。

基于深度学习的排水管道缺陷检测算法对比研究

管道的缺陷检测是城镇排水管道检修和维护的前提,通过准确的缺陷检测技术有利于推动城市管道的建设工程质量。相较于传统的缺陷检测方法,深度学习算法能提高缺陷检测的准确性和可靠性。研究基于管道实测缺陷数据,使用面向排水管道缺陷检测的图像语义分割算法和基于异常检测和半监督学习的排水管道缺陷多分类算法,以检测准确率、精确率和召回率为评估指标,分别检测错口、破裂和支管暗接三类管道缺陷,对比分析两种算法对管道缺陷的检测性能。研究发现,面向排水管道缺陷检测的图像语义分割算法是较为理想的管道缺陷检测模型。

给排水管线渗漏对地铁盾构施工影响的模拟分析

针对排水管线渗漏会导致地表沉降,从而影响地铁施工的问题。建立给排水管线渗漏模型,计算管线渗漏的二维渗流场,获取有限元离散化单元渗流方程。建立地铁盾构施工下土体力学模型,得到应力场控制方程,计算地铁盾构施工过程中土体荷载,仿真分析给排水管线渗漏时对地铁盾构施工的影响。仿真结果表明,在管线未渗漏条件下,地铁盾构施工会产生地表沉降;在地铁盾构施工过程中,地表沉降受到管线渗漏范围和地表位置等影响,距渗漏中心点越近,渗漏范围越大,地表沉降值越大;地铁盾构施工结束后,给排水管线发生渗漏时,地表的沉降值会呈现出先增加后趋于不变的趋势。

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。

直埋热水供热管道泄漏定位检测实验研究

选用傅里叶滤波法和小波阈值法进行了管道泄漏信号降噪和泄漏定位的对比研究。在DN300管路的实验直埋热水供热系统上进行了泄漏检测实验,采用小管径支管和调节阀模拟泄漏点、加速度传感器测量声波振动信号,依次选用2种滤波方法对直埋热水供热管道泄漏的声波振动信号进行数据降噪处理,讨论了泄漏信号降噪前后的信号频域特征和定位精度。在北京市某小区直埋供热管道进行了声波降噪泄漏检测工程验证,定位偏差不超过1.0 m。研究表明,傅里叶滤波法和小波阈值法对直埋热水供热管道泄漏定位的声波振动信号降噪处理效果显著,小波阈值法保持了全频段的信号特征,可获得更高的定位精度。

成都天府国际机场航站区室外排水管道设计

介绍了成都天府国际机场航站区室外排水管道设计,重点分析了减少管道埋深的措施和结构基础对排水管道布置的影响。项目排水管道与传统建筑工程的排水管道相比,其管径更大,覆土更深,与市政排水管道相比,其安装受到更多的限制。针对狭窄空间,对传统跌水井进行改进,提出了一种尺寸更小、安装更灵活的跌水井方案。其中,设计了一种供多支管接入的矩形混凝土检查井,可有效减少支管检查井数量,节省造价。

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。

改进VMD与广义互相关在供水管道泄漏定位中的应用

针对管道泄漏定位时,采集到的泄漏信号会受到噪声干扰而影响定位精度的问题,提出了一种参数自寻优变分模态分解结合广义互相关的定位方法。首先,在现有的频域加权函数的基础上,提出了一种复合加权函数,对不同的频域加权函数在供水管道泄漏声信号下的性能进行研究;其次,利用高斯变异和量子行为对粒子群进行优化,建立复合指标排列熵/互信息熵作为适应度函数,改善粒子在求解过程中的多样性;然后,通过改进的粒子群算法优化变分模态分解(VMD)最优参数组合,实现对信号的降噪处理。实验结果表明,文中方法在供水管道泄漏情况下具有更高的定位精度,平均相对定位误差仅为3.7%,且最大误差也只有8.0%,能够有效地滤除原始信号中的噪声干扰。

基于ATmega 128单片机的数字化地下管线定位仪

地下管线被视为城市的生命线。分析了地下管线定位仪的基本原理,并在此基础上详细介绍了基于ATmega 128单片机的数字化地下管线定位仪的硬件实现和软件实现,重点分析了基于磁保持继电器的分时供电电源电路。ATmega 128单片机实现了地下管线定位仪的数字化,使得定位仪能快速、准确地对地下管线进行水平定位和垂直定深。

大倾角煤层中煤层气井压降传播规律

新疆局部地区煤层倾角可达50°,与水平煤层不同,大倾角煤层中流体受重力影响较大,且煤层气井压力传播规律具有特殊性,最佳排采井位有待优化。考虑地层水重力效应,建立了大倾角煤层单相排水阶段的压力传播模型,并验证了模型的正确性;计算了倾斜煤层中裂缝井在稳定渗流状态下的产水量,并优化了最佳排采井位;采用数值模拟方法,分别研究了单井和井组在非均质有界倾斜储层中的压力传播规律。结果表明,在倾角为45°的大倾角煤层中,排采井与上边界和下边界的距离之比为3∶1的位置为最佳排采井位;在定压排采模式下,下倾方向和上倾方向的压力下降幅度差别不大;在恒速降压排采模式下,上倾方向的压力下降幅度远远大于下倾方向的压力下降幅度。

市政给排水管道布置的设计原则与技术分析

为了提升市政给排水设计水平,总结了给排水管道布置的基本原则和设计目标,分析了排水体制、雨水设计流量、污水设计流量的确定方法,从技术和经济两方面对比了不同给排水管道材料。同时,分析了给排水管道的纵向和横向布局方法,研究成果表明市政给排水管道竖向布局应控制好管道埋置深度和交叉方式,横向布局方式应根据地形和道路条件选择确定。