Back-Propagation Artificial Neural Networks for Water Supply Pipeline Model

Water supply pipelines are the lifelines of a city. When pipelines burst, the burst site is difficult to locate by traditional methods such as manual tools or only by watching. In this paper, the burst site was identified using back-propagation (BP) artificial neural networks (ANN). The study is based on an indoor urban water supply model experiment. The key to appling BP ANN is to optimize the ANN's topological structure and learning parameters. This paper presents the optimizing method for a 3-layer BP neural network's topological structure and its learning parameters-learning ratio and the momentum factor. The indoor water supply pipeline model experimental results show that BP ANNs can be used to locate the burst point in urban water supply systems. The topological structure and learning parameters were optimized using the experimental results.

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。

基于管道易损性的供水管网震后服务功能研究

为研究不同管道易损性公式下供水管网的震后服务功能差异,提出一种评估震后管网服务功能的方法。首先,结合不同管材的特性,对比分析4种基于经验统计的管道易损性公式的管道震害率差异;其次,基于蒙特卡洛模拟方法,随机生成管道地震震害信息;再次,利用MATLAB软件构建震后供水管网模型;然后,以供水满足率为震后服务功能指标,通过压力驱动水力分析得到管网及节点的平均供水满足率;最后,以2个不同规模、不同管材占比的实际管网为例,对管网的平均震害率及震后服务功能进行对比分析。结果表明:不同公式计算得出的平均震害率与地震烈度有关;不同管材的管道长度占比影响管网的平均震害率;管网的震后服务功能不仅与管道震害率有关,同时与管网本身的规模、拓扑结构和密度相关。

供水管网系统中DOM解析与DBPs生成特征

为保障城市供水安全,实现南方某市优质饮用水入户,通过对目前供水管网水质情况进行调查分析,明确供水管网系统中溶解性有机物(DOM)在不同季节、余氯及停留时间等参数条件下对消毒副产物(DBPs)生成情况的影响。研究表明:供水管网系统中常规水质指标如浑浊度、余氯和溶解性有机物主要取决于出厂水的浓度,供水管网中余氯变化较大,在管道中进行补氯有利于提升供水管网中不利点的居民饮用水安全。紫外和荧光光谱分析方法在供水管道中检测方便、检测限较低且不受其他工艺影响且检测浓度较低,可有效指示供水管道中存在的异常风险。三氯甲烷与卤乙酸是供水管网系统中主要存在的DBPs,其生成受到出厂水水质、管道、管道距离及季节性等多因素的影响,在供水管线中的含量变为随管线距离增长而增大;在温度较高的季节DBPs生成浓度高、反应速度快,应受到重点关注。

基于管道节点水龄的供水管网中途加氯优化

节点水龄被认为是评价管网水质的重要参数之一,与余氯浓度之间存在着紧密的关联。如何在漫长的管网输水过程中,维持饮用水的水质安全是一项挑战。通过节点水龄和余氯浓度的关系,基于广度优先搜索思想的拓扑排序算法,按照定义计算节点间水龄,提出并构建节点水龄有效矩阵,并结合遗传算法对中途加氯点和加氯量优化模型进行优化求解。对优化后的实际管网案例进行单时刻静态模拟和多时刻动态延时模拟分析,结果表明,基于节点水龄的供水管网中途加氯优化能够降低节点加氯量的投加,余氯浓度分布更均匀,为给水管网水质优化提供了实际指导。

考虑水气混合态下和平县城供水工程输水管道水击试验研究

为研究和平县供水管网输水管道水击渗漏特性,设计开展了输水管道的水击试验,根据监测数据进行了初始运营参数的影响特性分析。研究表明,渗漏孔位置会改变入口压力时序演变特征,但对入口流量演变影响较小。初始输水流量运营参数不会改变入口压力、泄漏孔压力的时序演变特点,且泄漏孔压力的时序演变中具有振荡式递减阶段。初始含气率运营参数会影响管道内水气混合态,造成入口压力的时效演变差异性,初始含气率参数与入口压力、入口流量水平均为负相关关系。研究认为初始含气率参数应不超过2%,而初始输水流量控制在安全允许值内即可。文章内容对供水工程输水管道的水击渗漏、防渗检修具有数据参考意义。

市政给排水管网设计的主要问题及对策

目的:为解决市政工程项目建设难题,本文将以市政给排水管网设计为例展开研究。方法:通过分析市政给排水管网设计作用,找出几点设计问题,并提出相应的解决对策。结果:市政给排水管网设计内容繁杂,但由于给排水设计不够全面,无法精确估测城市用水量,给排水分流不合理增加排水负担,无法满足市政工程建设需要。结论:市政工程应用合理引入BIM技术助力给排水网设计,做好城市用水量的精准估测,借助精细分流设备环节排水压力,优化给排水管网设计效果,提高工程建设质量,以供参考。

供需平衡下的城市供水管网升级改造

随着城市化发展,城市供水管网作为城市基础设施的重要组成部分,在关埠镇等地区进行升级改造是当地城市发展与解决用水问题的必要举措。以关埠镇为例,从供需平衡的角度出发,全面分析城市供水管网升级改造的相关问题,旨在解决当地用水问题、完善供水设施、加快经济发展和提升居民生活质量。

市政给排水管网设计中非开挖检测修复技术

当前市政给排水管网检测修复工作的修复效果一般,且存在修复耗时较长的问题。针对这些问题,本研究设计了一种非开挖检测修复技术。首先,采用视频设备对管道的状态进行初步检测,并根据数字影像完成对管道状态的结构性评估;然后,根据评估结果,对当前管道中的缺陷进行划分,确定缺陷等级构建修复方法;最后,设定管道非开挖修复步骤,完成修复操作,选择目标给排水管网,构建实验环节。实验结果证明,此方法的应用效果更佳,使用其可推动当前市政给排水管网设计施工工作。

WaterCAD软件在供水系统管网平差中的应用

WaterCAD软件可对供水管网系统进行静态与动态模拟分析和设计,能够快速、便捷地为用户产生各种图表、曲线和报告。利用WaterCAD软件对寿光市城区供水管网进行平差计算,以不同颜色表示节点压力、节点流量、管段管径、管长、流速、流量等各项信息,使供水管网系统化、图形化和直观化。采用此软件,可以保障供水系统的安全,提高供水系统的自动化水平。

住宅厨房给水管网末梢微生物多样性分析

采集住宅厨房给水管网龙头、枝状管网及净水器3个部位水样,采用蛋白酶K裂解法进行基因组DNA抽提,基于宏基因组学技术分析其微生物群落结构、代谢功能、抗生素抗性基因(ARGs)及毒力因子,探究给水支管末梢饮水安全风险。结果表明,住宅厨房给水管网末梢不同部位可能存在多种微生物,并且具备不同的特定功能,碳水化合物代谢是住宅厨房给水管网末梢样品中KEGG注释到数量最多的通路;adeF基因是最佳抗生素耐药性本体(ARO)抗性基因;进攻型毒力因子是住宅厨房给水管网末梢细菌毒力的主要类型;给水支管末梢附件更便于微生物富集,同时也存在较高的ARGs污染风险。研究可为住宅厨房给水管网末梢微生物多样性研究提供指导依据,为生活饮用水生物安全保障提供新思路。

考虑交叉管线影响的城市供水管网地震响应分析及震害评估

以北京市某地区埋地供水管网为实例,通过直线型和交叉型典型管道二维有限元模型,系统分析了管道规格、接口形式、场地条件、地震动强度等级和地震动入射角等关键参数对管道接口轴向和转角变形的影响,得到了不同设防烈度地震动作用下该供水管网的损伤情况。基于国内外管道接口试验数据统计分析结果,确定了基于接口变形量的管道损伤判定准则,并用于不同管道接口类型地震损伤评价,建立了不同场地条件下典型管道接口地震损伤数据库。根据管道属性、场地信息和管道接口地震损伤数据库,基于GIS软件绘制管网地震损伤分布图。结果表明:相同烈度地震作用下,管线交叉处接口峰值变形量约为直管线接口的1.5倍~2.0倍,其中与法兰接口邻接的承插式接口存在峰值变形突变。罕遇烈度地震动作用下的管网地震损伤程度远高于设防烈度,且破坏多集中于Ⅳ类场地和管线交叉处。

改进CNN的供水管道泄漏声音识别

为了检测供水管道是否出现泄漏,同时针对人工检测精度低、背景噪音难以去除和现有检测设备的实用性低等问题,研究了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的供水管道泄漏声音识别方法。首先设计水下机器人的供水管道内部声音实时采集系统,并利用用户数据报协议(user datagram protocol/internet protocol,UDP/IP)通信技术将该系统采集的声音信息上传至上位机,并对供水管道内的声音进行泄漏和不泄漏的划分且制作成数据集,提取泄漏音频和不泄漏音频样本的梅尔谱特征图,根据实时性选用轻量级卷积神经网络ShuffleNet V2进行训练和识别;其次引入卷积注意力模块(convolution block attention module,CBAM)到网络模型中,并对ShuffleNet V2的Unit1单元进行改进,提出了Unit1_y单元;最后将改进后的网络与MobileNet V3、ResNet18等轻量级网络进行对比。试验结果表明,改进后的网络模型相较于其他的模型对供水管道漏泄声音识别效果最佳且参数量低,占用上位机运算资源少,测试集识别率达到92.14%,验证了算法的有效性。

东北地区城市供水管网分类地震易损性初步研究

供水管网是城市生命线工程的重要组成部分,大区域城市供水管网地震灾害风险评估是进行区域地震灾害风险区划及对策制定的重要基础性工作之一。目前,国内学者针对我国供水管网给出了不同材质管道的地震易损性模型,但尚未对不同区域城市的供水管网整体进行分区分类的地震易损性研究,限制了大区域供水管网地震灾害风险评估工作的顺利实施。基于这一研究现状,利用东北地区部分城市管网结构组成及规模基础资料,结合不同材质管道的地震易损性,对东北地区城市管网综合抗震能力进行分类,建立了5个不同抗震能力类别城市供水管网的地震易损性模型,为缺少基础数据支持城市的供水管网地震灾害风险评估提供了参考地震易损性模型。

浅谈医院集中纯水供水系统管网消毒管理

本文以医院集中纯水供水系统管网消毒为例,以水质满足国家规范要求为基础,以PDCA方法为指导,制定管网消毒前期准备工作和实施方案。在管网消毒过程中不断查找存在的问题并进行整改。通过水质取样及反馈分析实施闭环管理,实现规范高效的管网消毒流程,有效预防和控制因流程不规范、水质不合格而造成医院院感问题。

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。

供水管道水力模型在异常事件检测与应急响应中的应用

本文通过概述和建立供水管道水力模型,研究了在异常事件检测与应急响应中的应用;针对供水管道可能面临的异常事件及其潜在影响,提出了利用供水管道水力模型进行异常事件检测与应急响应的方法,并探讨了管网优化策略在应急响应中的作用。

基于GIS的城市供水管网管线爆管状态实时监测方法

传统方法在城市供水管网管线爆管状态实时监测中效果不佳,监测结果相对误差大,监测响应时间长,无法达到预期的监测效果。本文提出基于GIS的城市供水管网管线爆管状态实时监测方法。利用无线传感器感知供水管网管线状态数据,提取管线爆管状态特征,并且识别管线爆管状态。利用GIS技术建立城市供水管网管线三维模型,对管线爆管节点定位以及量化管线爆管状态等级,并作出相应的预警监测响应。经试验证明,本方法监测结果相对误差小于2%,响应时间短于2 s,在城市供水管网管线爆管状态实时监测方面具有良好的应用前景。

“5．12”地震灾区供水系统受损及恢复调研与分析

供水系统是一个地区的生命线工程之一。在汶川地震中,供水系统遭受到了巨大破坏。通过实地考察,总结了供水系统破坏的形式,分析了供水管线破坏的主要原因,并提出了加强供水系统抗震性能的建议。

管道系统漏损控制技术进展

为了提高供水效率和运行管理水平,针对国内外关于供水管道系统漏损控制方面的现状,从管网故障监测技术及设备、泄漏定位模型方法、信号辨识与算法寻优、健康维护和智能管理等视角梳理了管道系统泄漏监测与漏损控制技术的进展及存在的主要问题,分析了各检测方法用于管网泄漏问题的适用性。在此基础上,从实用角度提出了管网漏损控制值得解决的关键问题和方向如下:(1)针对漏损的监测和预警,应研究面向漏损监控的管网网络组建优化布置及快速预警技术;(2)针对小泄漏的定位模型,应研究管网漏损区域辨识与基于水力反问题分析的主动检测理论和方法;(3)针对检测设备研制,应重点研发基于探地雷达、光纤传感和内窥机器人等新技术的关键设备;(4)针对管网健康维护和智能管理,应研究复杂管网独立计量区域划分方法及管网健康评价和优化维护技术。