供水管网漏损控制方法与应用成效分析

随着经济社会发展,城镇化进程加快,水资源供需矛盾短缺日趋严重,而城市供水管网漏损,是目前困扰节水的难题之一,供水管网漏损控制已成为“十四五”城市供水行业的重点工作之一。文章简要介绍了供水管网漏损的原因和主要控制方法。重点结合水司自身特点,分析了实际工程应用成效,主要包括:推进独立计量区(DMA)进行的夜间最小流量监控;开展日常巡检及周期性检漏;定期开展水表轮换;改造老旧管网;布设管网压力监测点;加装水池水箱远程监控。而通过各种不同控制手段的结合使用,有效地控制了管网漏损,2023年综合漏损率降低为10%,研究成果以期为各水司供水管网的漏损控制提供指导和借鉴。

油田注水管网系统分压临界值与增压方案技术研究

随着油田开发进入后期,早期建设的注水管网面临很多问题,已经无法满足现场实际生产需要,亟需对其进行优化改造。对注水管网分压临界值与增压方案进行研究:建立了分压改造能耗模型和成本模型,通过对两种分压模型进行对比讨论,并采用智能优化中的遗传算法分别进行计算分析,确定了最优分压临界值;而对于增压方案技术的研究,提出了单增压站和双增压站两种增压注水方案,并利用K均值聚类算法来自主确定增压站最优分布。结果表明:建立能耗和成本两种分压模型作为期标函数,通过遗传算法算得出分压临界值的计算方法,可为油田注水管网分压方案提供重要科学依据。通过实例分析可知,针对高压井的注水方案与利用聚类算法确定增压站分布的计算方法,对油田注水管网改造具有一定的借鉴意义,不仅提高了注水管网的注水效率,降低了总体能耗,而且具有一定的经济效益。

水力模型在城市供水管网施工改造中的应用研究

针对城市平均管网漏损率居高不下,达不到区域居民对水量与水压的要求等问题,结合规划方案,建立区域供水管网水力模型,对新建管网进行优化。通过EPANET,对研究区内68.696 km的新建管网进行概化,管网粗糙系数取值145,水源取定水头,计算总历时24 h,时间步长15 min;分别采用研究区域北部新增加压泵站、不增设加压泵站两种不同的工况,来模拟分析研究区域供水管网压力的变化;实践应用表明,通过模型模拟和优化设计,研究区域增设加压泵站后,满足了区域居民对水量与水压的要求,但在后续施工改造中,需在南部管网中增加减压阀,减压供水。通过本次模拟计算,为后续工程设计、施工改造和运行管理提供科学依据。

基于阀门隔离区域的供水管网管道故障韧性评价模型

应用图论算法识别实际阀门布置下的隔离区域,可以确定故障时需要关闭的隔离阀。根据隔离区域结构提出了供水管网韧性评价模型,以供水满足率作为系统韧性的评价指标,采用更符合实际工况的压力驱动需水量模型,分别计算管道故障时隔离停水区域韧性损失和低压供水区域韧性损失,对管网进行从破坏到恢复的全过程动态韧性评价。分析阀门密度对管网韧性的影响,发现通过优化阀门位置,系统可在较少阀门下仍保持较高韧性。评估供水管网中各隔离区域对系统韧性的影响,为日常运维和恢复方案制定等工作提供参考。

供水管道压力调控对漏水量影响的试验研究

在某城市供水管网中,以消火栓模拟管道漏水点,利用减压阀在供水高压区进行管道压力调控,分析不同管径的管道压力变化对漏水量的影响,以及不同减压区间的漏水率降低效果。试验结果表明,压力管理是一种行之有效的漏损主动控制方法,利用减压方式供水在优化管网运行条件的同时,可以有效地减少管网漏水量;漏水量与管道压力呈指数规律变化,该指数随减压阀所安装管道的直径不同而异;降压减漏效果对相同管径的管道在高压区更有效,而对基本相同的压力降压范围,管径越大效果越明显。实际操作中采用何种减压方式及降压范围和管段须结合管网具体情况优化选择。

泄漏检测信号滤波技术比较

通过泄漏检测模型试验分析测量信号中的噪声来源,在对比研究传统小波去噪、改进神经网络去噪、最小二乘拟合去噪等方法在实测数据中去噪效果的基础上,借鉴神经网络反向传播学习算法的思路,提出了信号预滤波结合阈值自学习小波去噪的综合滤波方法。该方法通过对恒定状态下带噪压力信号阈值自学习使得重构信号与期望输出均方误差最小来获得单一工况下的最佳去噪阈值,再将此阈值用于同一工况下整个时间段的去噪,这样根据不同工况下得到的最佳阈值可以获得最优输出。数值计算结果比较表明该方法对噪声的抑制作用明显,比传统小波去噪、改进神经网络去噪等方法效果更好。

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。

流速对管网水锤负压影响的试验研究

针对水锤在灌区管网运行中的危害性,为输配水管网的设计和管理提供参考,本文研究以PVC-U输配水树状管网为研究对象,采用试验和数值模拟相结合的方法,研究流速与水锤负压值的相关关系。结果表明:随着干管中流速的增大,干管和支管中水锤负压力逐渐增大,干管流速由0.88 m/s梯度增大至3.05 m/s,干管水锤负压值由5.8 m增至7.5 m;支管中水锤负压值由3.9 m增至7.5 m;流速与水锤负压之间的变化关系符合负指数函数关系。因此,在管网设计时,除了控制管道内的流速和阀门关闭优化外,还应该考虑阀门后和分水口处是负压极限水头极易发生的地方,在实践中应采取必要的负压防护措施。

定远县吴圩水厂管网监控系统构建与应用

吴圩水厂管网监控系统采用压力敏感度经验分析方法在配水管网大管段交叉处、管网末梢最不利点、主要用水区域等管段建设了19个压力监测点。系统基于无线通信方式实时采集配水管网监测点的压力值,对配水管网路由、管道信息与采集数据进行分图层可视化展示;通过数据分析进行压力突变、低值、高值、通信中断等报警;对水厂基本信息、采集数据进行分析、查询、图表生成、报表等信息管理。系统采用地图引擎技术、Ajax技术与双层实时数据表,提高系统访问速度与数据实时性;优选性价比与防护等级高的压力传感器,降低建设成本;组态软件支持远程异地维护,降低运行维护费用;支持多种接口,满足与区域级监管系统快速对接的需求。

新型深水管道切管机设计与样机试验

针对深水X70级管道维修时管道切断与倒角机具二次定位困难、作业效率低的问题,提出了"一次"装夹,即可完成管道切断、倒角作业的新型深水管道切管机设计方案。该机具采用立铣方法完成切断管道、外倒角作业,采用波纹刃钻铣鍯复合刀具,解决了切断深水X70级管道时夹刀的技术难题;采用拱孔式双摇杆自定心管道夹紧装置设计方案,解决了作业时机具旋转刀盘与管道轴线偏心的技术难题。在此基础上,设计了自动补偿海水压力的液压系统,完成了样机的研制与陆上作业性能试验。结果表明该机具能够实现"一次"装夹,可以满足切割深水X70级高强度管道时不夹刀、切管时间短、倒角均匀的作业要求,从而为工程样机的研制奠定了技术基础,对实现深水管道维修作业机具的国产化具有重要意义。

冬奥赛区承压管网监测系统的研究

供水管道担负着输送水资源的重任,管道一旦发生漏损,原水通过漏损孔口流出,造成资源浪费、财产损失,甚至危及公众用水安全。随着京津冀协同发展、京张联合举办冬奥会,张家口作为冬奥举办城市对赛区的供水承压管网的安全、高效的监测提出的更高的要求。在研究传统通过流量、压力进行监测的基础上,应用能对漏损点准确定位的声发射技术与基于绝缘电阻的铜线信号线管道泄漏监测技术同步应用,对漏水点实现准确报警。建立一套完成的承压管道监测系统。

基于RBF网络的PID参数自整定控制器在恒压供水系统中的应用

针对变频恒压供水对象的非线性、不确定、大滞后的特点,设计了基于RBF网络的PID参数自整定控制器,该控制器能根据RBF网络辨识的Jacobian信息,采用梯度下降算法自动在线调整PID控制器的参数,达到自适应控制的目的,克服了传统PID控制设计中的参数调整困难的问题,同时控制系统的动态和静态性能有较大的提高。通过仿真验证了控制系统的有效性。

关于广州大学城区域供冷管网调试问题的思考

介绍广州大学城区域供冷管网建设、调试和运行情况，并对管网调试中出现的问题和现象进行介绍和思考。

基于混合蛙跳算法的自压微灌管网系统优化设计

【目的】解决自压微灌管网系统布置与管径优化设计的问题,节省工程投资造价。【方法】以新疆某灌区一微灌工程为研究对象,以微灌系统中各级管道的管段长度、管径为决策变量,支毛管允许水头差、工作压力、管径、流速等为约束条件,以管网总投资最小为目标,分别建立了双向毛管布置和单向毛管布置的自压微灌管网数学模型,并采用混合蛙跳算法进行求解,优化管网的布置及各级管道的管径。【结果】该优化设计方法对自压微灌管网系统能够实现管网系统布置与管径的同步优化,优化设计后的方案干管段数减少,干管每一段的长度和每条支管长度增加,部分管段管径减小,所需总投资为469 129.3元,与依据相关规范和经验进行设计的原方案相比,管网投资降低了21.5%。【结论】该优化设计方法所得的优化结果节省投资明显,混合蛙跳算法收敛性能稳定,计算速度较快,具有较高的计算精度,对水源有保证、地面坡度不大且较为均匀的自压微灌管网系统的优化设计具有一定的应用价值。

伊犁河南岸灌区自压输水管网试运行存在的问题及对策

农业用水是新疆水资源的最大用户,自压管道输水因其输水利用系数高、使用年限长等优点作为高效节水灌溉技术在新疆应用广泛。针对现状管网后期运行管理经验缺乏、运行管理不到位的突出问题,已严重影响灌区管网系统的安全有效运行,以自压输水管网在新疆伊犁河南岸干渠20干管试运行中存在的水质、过滤系统、运行管理等方面的问题进行分析,通过改变疏导洪水方式、增设拦污网、修建沉沙池、合理配置过滤器和强化运行管理等措施解决管网运行管理阶段出现的严峻问题,通过探索和总结设计、运行管理方面的经验,为自压输水管网的建设打下基础,为新疆类似灌溉工程提供借鉴。

地埋输水管材在自压管道系统中的比选和应用

在供水管线工程中,供水工程管道投资一般占工程投资的1/2以上,管材费用约占管道工程投资2/3甚至更多,合理选择管材的种类对工程的安全及投资具有重大意义。本文以察布察尔县自流灌区管材的比选为例,就管材在水力特性、水头损失、综合造价、运行管理等方面进行定性分析,总结管材优缺点及在工程中的使用情况进行探讨,为大中型灌区自压管道管材的选择提供依据。

输水管道用自闭阀的设计构思

输水管道用自闭阀是针对输水管道普通阀体在停水时打开,再来水时不能自动关闭设计的,该自闭阀是通过密封片在上下水压差和弹簧的弹力作用下产生变形,从而实现自动关闭,结构简单、使用方便。

油田注水管网水力模拟研究

根据管流的变态水力模拟相似理论,推导出油田注水管网原型与实验管网的相似关系,建立起油田注水管网相似理论体系,为构建与油田注水管网等效的实验管网提供理论支持。在此基础上,为了能够对油田注水的多个管网系统进行准确灵活的相似模拟,应用新的材料即高压胶管构建等效实验管网。通过高压胶管的压降实验,应用不同沿程阻力损失公式对高压胶管的沿程阻力损失和局部阻力损失进行分析,得到符合实验数据的沿程阻力损失公式及其管材粗糙系数。

基于大管径的管道清洗装置设计研究

针对现有管道清洗装置存在的一些清洗难度大、清洗耗资大、操作不便捷、清洗环境多样化和待清洗管道管径种类混杂等弊端,提出了一种利用高压水射流设计的自进式大管径管道清洗装置。该装置的设计理念是采用整体水力驱动,集合冲洗、洗刷管壁的清洗功能于一体且各部分相互协调运行,在生产成本小的前提下,实现操作简便且可适用于多样环境和混杂管径管道的清洗,使管道清洗变得更便捷、更省钱省力。应用SolidWorks软件对装置进行三维设计,通过计算,选择在有效清洗范围内适应一定管道直径范围和力学要求的各部件的最优尺寸,并对三维模型进行受载的力学分析验证。结果表明,通过高压水射流技术设计的自进给清洗装置具有稳定性好、可延伸、清洁效率高和适用于各种管径的管道等优势,而且能够取得很好的经济效益。

姬塬油田降低注水管网管损技术

当注水系统管网末端的管损超出一定范围时,不仅会造成管网效率偏低,更严重的是会造成注水井欠注,制约采油井的正常生产。介绍了姬塬油田JS注水站注水管网末端管损偏大的问题,分析了地形条件、注水管径、注水半径、干线水量的分布、管道局部压力损失等对管损的影响,提出了敷设注水复线、更换部分注水管道、注水量二次调配等技术改造措施,并论述了措施实施的效果。实践表明,针对管损影响因素经过了一系列的管网改造后,注水管网管损平均降低了2.8 MPa,姬塬油田平均注水单耗下降为0.6kWh/m^3,注水井配注合格率达到了99%。