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。

长输热水管网水锤防治措施分析

根据对水锤压力公式各项含义的分析,阐述了管道内水锤形成的基本原因及对水锤产生影响的基本因素。根据分析结果,提出了在长输供热管网及系统中,减少或避免水锤的一般性建议。同时,以某长输供热管网实际工程为例,进一步解释水锤成因的各项因素在实际工程中的影响情况,具体为对该实际工程进行动态水力分析,针对该工程中阀门关闭、水泵故障、事故断电等多种工况进行分析并对比,提出了在此类工程中保证供热系统安全运行的措施。

基于SWMM模型的城市排水模拟应用研究

城市积水、内涝问题随城镇化进程的不断加快而日益严重。为有效解决这一问题,分析其出现的原因,以武汉市谌家矶片区为例,基于SWMM模型,结合城市DEM数据和雨水管网规划数据构建了城市排水模型,以溢流雨水井数量和超载管段长度为评价指标,模拟了不同雨峰位置系数和径流系数下雨水管的排水能力,并对评估指标做归一化处理,评估了雨峰位置系数和径流系数对城市排水的影响。结果表明:(1)积水雨水井数量、超载管段长度均正相关于径流系数和雨峰位置系数,城市积水内涝情况随径流系数和雨峰位置系数的增大而加剧,且受径流系数的影响更为严重;(2)不同评价指标下的相对敏感度有明显差异,径流系数对地面积水影响较大,雨峰位置系数对管段超载影响较大。

基于网络层次分析法的盾构隧道管片渗漏水风险评估

为充分探究盾构隧道管片渗漏水形成机理,科学评估以此所造成的各类风险并在此基础上进行有效防控,以风险辨识理论结合网络层次分析法构建地铁盾构隧道管片渗漏水网络层次模型,并以某城市地铁隧道区间管片渗漏水为例,分析管片渗漏水的原因和特点,搭建管片渗漏水风险指标体系,同时运用此模型对该区间管片渗漏水进行综合评价。结果表明:通过网络层次分析法搭建的管片渗漏水风险评估模型可在工程实际应用中有效提高准确率,为管片防水质量控制提供参考依据。

城市多源大型供水管网泄漏检测方法研究

如何准确且高效地定位城市多源大型供水管网泄漏位置对于节约水资源和保障居民用水安全具有重要意义,由于传统的城市多源大型供水管网泄漏检测方法存在漏损识别精度不高、具有使用局限性,不能广泛地应用于所有管道的问题,因此,针对这些问题,本研究提出了城市多源大型供水管网泄漏检测方法研究方法,从供水管网泄漏检测定位,供水管网泄漏检测降噪和检测方法方面研究城市多源大型供水管网泄漏检测方法。实验结果显示,0.35为最大的定位误差,4.1%为最大的同比误差,证明供水管网泄漏检测装置可以成功定位大型供水管网泄漏点。

基于污水管网液位及水质监测的运行分析

针对近些年城市生活污水处理厂进水水质(COD)浓度低的问题,本文选取福州市连坂片区内适宜、重要监测点(液位监测点18个,水质监测点63个),构建精细化分层级监测网络,对片区内污水管网的液位及水质进行统计分析,确定低水质片区并初步分析原因,探讨连坂片区污水管网运行状况。分析结果表明:南二环沿线等路段市政污水管网的水质波动性较大,且水质较低;连坂片区水系接入点接入的污水水质较低且水量大;南二环沿线管网的液位变化与降雨呈现明显的相关性,沿线管网可能存在雨污混接情况。下一步工作需对部分路段进一步取样分析,并加密沿线监测点布设,以更加准确判断水质情况。

水质分析在城镇污水管网重点排查范围划定中的应用

文章制订了一套基于水质诊断分析的城镇污水管网重点排查范围划定方法,依据水质分析判定问题等级、排查优先级,可为管网精细排查和整治提供依据。该方法效率高、适用性和经济性强,对城镇污水系统提质增效具有重要意义。文章将该方法应用于南方某城镇,在研究区域内58.27 km长的污水管道上布设100组水质检测点,定量分析后划定了重点排查管段、片区,确定了排查优先级,提出了管网精细排查和整治建议,旨在为我国污水管网排查诊断工作提供借鉴。

平原感潮河网区域城市洪涝分析模型研究

为开展平原感潮河网区域城市的洪涝分析,综合考虑了该类型区域河流密度大、具有城市的特殊下垫面以及市政排水对洪涝的影响等特点。以城市主干河流、堤防等交汇包围的区域为单元提出了河网排涝单元模型,以排水分区为单元按照其排水能力建立了排水概化模型,并与模拟主干河道和道路、模拟地面的洪水演进模型耦合,建立了平原感潮河网区域城市洪涝分析模型。以上海市浦西防洪保护区为例,开展了上游河道洪水、风暴潮及区域降雨和防洪工程调度综合影响下的洪涝分析。结果表明,黄浦公园等站潮(水)位过程与实测基本一致,苏州河、淀浦河、西大盈港等河流发生漫溢,与实际情况基本相符。研究成果对平原河网地区城市洪涝模拟具有参考价值。

多工况的遗传算法校正管道摩阻系数

用遗传算法校正摩阻系数的过程中,由于测量数据的不足往往存在多解的情况,而瞬时分析方法又不适用于大型的管网。通过对真实管网的不同运行工况进行模拟并收集到大量的管网运行数据,在此基础上建立了不同工况的遗传算法摩阻系数校正模型,算例显示其计算结果与实测值较为接近。

供水管网地理信息系统中爆管分析的算法研究

爆管关阀分析是供水管网地理信息系统中重要的空间分析功能之一,目前已建系统的爆管分析功能存在着算法繁琐或功能简单、不具通用性等缺点。本文以高质量的源数据为基础,根据系统和爆管分析的需求建立合理的数据模型,设计了爆管关阀分析算法,该算法克服现有算法的不足,剔除了可关可不关的阀门,得到正确、经济的关阀门方案,并列出了受影响的用户。将此设计方案应用于"新疆石油管理局供水地理信息系统"中,成功地实现了爆管分析,体现出了该算法简洁、高效、准确、通用的优越性。

城市污水管网地理信息系统设计

以地理信息系统(GIS)为技术支持,结合污水管网管理的实际需求,在VB环境下利用GeoMap控件进行二次开发,建立了污水管网地理信息系统。该系统充分发挥了GIS对空间、属性数据的编辑、管理、显示和查询的功能,并实现了在GIS环境下对污水管网流量的计算和水质的分析功能。

基于GIS的新城区水文参数自动提取及应用

传统雨水管网规划与设计中,雨水汇水区主要依据道路网进行概化,不能根据地形自适应地划分,划分后的水文参数计算结果往往和实际情况有出入,针对此,提出了一种基于GIS的水文参数自动提取方法.结合城市开发后的下垫面情况和城市规划设计基础数据,构建顾及路网的地表DEM,运用GIS水文分析工具和GIS空间分析工具自动提取模拟地表的水文参数,并利用GIS几何网络组件构建带权有向雨水排水网络,运用SWMM模型进行降雨径流模拟和管段淹没分析,从而得到雨水管网平面布局最优方案.实验结果表明,使用该方法得到的雨水管网设计方案明显优于传统设计方案.

基于GIS的供水管网爆管检测与关阀算法

运用地理信息系统对城市供水管网爆管事故进行处理,可以及时抢修、降低损失,为供水企业科学管理提供分析和决策功能。文中从逻辑网络、爆管检测、关阀分析等方面进行研究。首先建立逻辑网络,基于图论的基本原理,构建管网模型,采用邻接表存储数据;然后是爆管检测,采用流量平衡法建立检测模型,并对模型进行讨论与分析;最后是关阀分析,采用广度优先遍历算法和函数递归调用原理,制定关阀方案,进行扩大关阀分析和影响用户分析,并给出具体实例。文中的研究内容,对于城市供水爆管事故处理具有很好的指导作用。

基于拟蒙特卡罗方法的供水管网抗震可靠性分析并行化研究

为了提高基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法的供水管网抗震可靠性分析效率,以低偏差Sobol点列替代伪随机数序列对供水管网节点和管段破坏概率进行抽样,结合宽度优先搜索算法,提出基于拟Monte Carlo方法和统一计算设备架构(CUDA)的供水管网抗震可靠性分析并行算法,并从内存、执行配置和指令等方面优化并行算法.以某城市供水管网系统为例,对比串行和并行计算方法的精度及效率,分析Sobol点列和伪随机数序列对管网可靠性分析的影响.结果表明,并行和串行方法计算结果的误差最大为0.52%,并行方法最高加速比为串行算法的96倍,在保证结果精度的同时大幅度提高计算效率.基于Sobol点列进行1000次并行模拟及基于伪随机数序列进行5000次并行模拟,2种模拟结果与基于模糊数学法的解析值的最大误差分别为0.2%、0.4%,表明基于拟Monte Carlo的并行方法具有更高的精确度,更快的收敛速度.

供水管网爆管分析算法及其GIS组件的实现

爆管分析是供水公司维护管线网的主要功能,当前市场采用的分析功能普遍具有算法复杂或功能简单、普用性低等不足,给出最优爆管分析结果较为困难.根据优质的数据,参照管网和爆管分析的需求,利用Geodatabase数据模型把管网建模为合理化的逻辑网络和几何网络,准确显示网络流向,基于图论原理与拓扑网络模型进行爆管算法设计,且采用ARCGIS提供的接口改善了爆管分析算法——深度优先搜索算法.现有算法的低搜索效率、阀门结果不精确等不足得到了很大的优化,且排查出了非必关阀门,得出了高效、准确的阀门关闭方案.该算法在运城供水公司的供水系统中得到了实际应用,实际应用效果表明了该算法的可行性和有效性.

支管管径变化对枝状管网水锤压力的影响

随着节水管网技术的大力推广,管网水锤问题变得日益突出。为了探讨管网中支管管径变化对管网水锤压力的影响,采用Pipenet软件对带有一个分支管的枝状管网在支管球阀突然关闭(工况1)和直管球阀关闭(工况2)2种操作工况下的水锤压力波动进行了数值计算,支管型号分别取DN110、DN90、DN75、DN63和DN50共5种;并采用理论方法分析了2种工况下最大水锤压力的变化规律。结果表明:随着支管管径的减小,2种工况下各自阀门处产生的最大水锤压力和管网水锤压力均呈增大的趋势,相比之下支管管径减小对工况1时的影响更大。理论分析表明工况1时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是支管流速的增大;工况2时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是反射回的降压波逐渐减小。研究成果可以为管网设计提供参考。

煤层气地面集输管网的瞬态水力热力计算模型

煤层气特有的排水采气特性与煤层气区块复杂的地形条件,都极易导致凝析水在煤层气管网低洼处聚集,致使管网压力波动更加明显而频繁,给管网安全运行与维护带来了较大的隐患。为此,基于两相流水力热力相关计算公式,利用管网节点法与大型稀疏矩阵的求解方法,建立了煤层气集输管网的瞬态水力热力计算模型。综合考虑管网所在地区的地形起伏情况,对不同时间条件下的管网各节点参数进行了计算,从而明确了煤层气地面集输系统水力热力参数随时间与集输距离的变化规律。结果表明:(1)各管沿线的质量含气率逐渐下降,持液率不断上升,并受到地形起伏的影响而发生较大波动;(2)积液多存在于管路前端地势低洼处的初始上坡段,并且在管网清管后运行20 h时低点持液率超过高点持液率的1.5倍;(3)随着管路的延长,气相流速不断增大,沿线饱和含水率不断减小;(4)管路全线压力随时间的增加而逐渐下降,在地形起伏明显的地区,受持液率变化的影响,压力也发生了小范围的波动;(5)积液的产生是导致管网压力波动的主要原因。

基于GIS的供水管网爆管分析的算法

根据系统和爆管分析的需求以及供水数据的特点建立逻辑网络模型,基于逻辑网络模型与图论的方法进行爆管分析的算法设计,通过对拓扑邻接表进行广度优先搜索,初步寻找需要关闭的阀门,然后通过分析这些阀门间的控制关系和与水源的连通性,剔除了可关可不关的阀门,得到正确、经济的关阀门方案,并列出了受影响的用户。并将上述思想与设计方案应用于"新疆克拉玛依供水地理信息系统"中,成功地实现了爆管分析,验证了上述方法的正确性与可行性。

基于图论的供水管网事故时关阀算法研究

为了缩短供水管网系统事故抢修时的决策时间,减小经济损失。本文在图论的基础上,结合供水管网的特点,将供水管网抽象成一个图,建立了供水管网的几何网络模型。在该模型的基础上,采用树型结构中的按层次遍历算法对管网几何网络模型进行遍历,寻找出事故的发生地点,并以事故发生点为起点,遍历搜索相关的水表为基础,确定哪些用户受到影响。通过将该算法成果应用于广州市自来水管网信息系统中,可以看出该算法比较简洁、运算速度快、效率高、确认事故地点准确率高等优点。

供水管网压力异常工况下的趋势面分析模型及应用

分析了管网压力异常工况下的节点水压变化,建立了管网趋势面分析模型,通过比对管网正常工况和异常工况下的趋势图和残差图,判断管网发生漏损现象程度及大体范围,并对某市管网进行了实例分析。