基于管网分区流量数据的漏损检测方法研究

为减轻城镇供水管网漏损造成资源浪费,以预测分类为基本思想,将小波降噪处理后的管网流量监测数据用于PSO寻优最小二乘支持向量机(LSSVM)算法的预测模型,并对预测模型进行训练和评估,再结合模型预测误差分布规律,推出阈值和漏损量的估算方法用于漏损检测。结果表明,模型预测值与实际水量的平均误差较低,稳定性高,结合预测—阈值分类法能够及时检测出突发性漏损并相对准确地估算出漏损量。

基于图论法和贝叶斯理论的供水管网漏损定位方法

目前大多数漏损定位方法都依赖于管网水力模型,但当水力模型精度无法达到要求或由于基础资料缺失无法建立模型时,基于模型的方法就会失效。为此,以压力监测数据为基础进行供水管网漏损定位研究,即基于图论法建模理论得出插值估计管网节点压力,通过分析各节点压力监测值和漏损发生后实测值的残差估计漏损位置,并借助贝叶斯理论对定位结果进行时序推理,将一定时段内概率最大的节点视为发生漏损的位置。借助L镇案例对管网发生单点漏损时的状态进行模拟,验证了漏损定位方法的可行性和定位性能。

基于聚类分析法的二次供水错峰调蓄研究

针对城镇供水的二次供水水资源利用效率低下的问题,提出基于用户角度的需水侧管理模式(DSM),从用户需求侧管理方面入手,以管网末端二次供水系统中的低位水箱为例,采用自适应FCM聚类分析和灰色关联度分析的数学模型分析法,针对不同类型小区,分析用户用水特征,进行调蓄潜力的挖掘与错峰方案的研究,最终确定合适的错峰方案,从而以需求侧管理的用水模式实现良好的错峰。

超声-分光光度法快速测定水样中的化学需氧量

为了快速测定水样中的化学需氧量浓度,分别以重铬酸钾和硫酸-硫酸银溶液为氧化剂和催化剂,利用超声消解-分光光度法测定水样中的化学需氧量(COD)浓度。结果表明,超声-分光光度法可以快速测定水样中的COD,测定的样品COD的回收率>94%,用超声消解替代加热消解不影响COD的测定结果,且可以缩短COD的测定时间。然而,由于超声消解的时间随COD浓度的增加而增加,采用超声-分光光度法测定样品的COD浓度时,COD浓度应<400 mg/L。

T市供水泵站优化运行调度

为解决我国城市供水泵站运行效率不高、能源浪费等问题,以离心泵机组能耗最小为目标函数,建立了计及变频器和电机损耗的城市供水泵站优化调度模型,运用寻优能力较强的人工电场算法(AEFA)求解最优的水泵运行组合,在满足用户用水需求的基础上,使水泵运行在高效区内,降低水泵运行中的能量浪费,并以T市供水泵站为例,按时段对其进行优化调度,对比优化前后的能量损耗。结果表明,各时段得到的优化调度方案能有效降低离心泵机组能耗,其中夜间22:00~次日2:00的节能率为14.38%,2:00~6:00的节能率为10.77%,同时白天时段的节能效果也较为明显。该城市供水泵站优化调度理论能在企业节能减耗、降低运行成本等方面发挥重要作用。

二次供水并联泵组节能优化研究

多泵并联变频给水作为二次供水系统中最主要的运行方式,具有稳定、可靠、节能的优点,但在实际应用中仍会因为工况分析不全面、泵组搭配不佳等问题导致节能效果不尽人意。为此,以二次供水常用的同型号双泵、三泵变频泵组为对象,探究其并联运行工况,提出"过渡低效区"的概念并分析其危害、产生原因及消除方式,借此概念给出了"改用变频大泵+工频小泵"以及"增加变频泵"的两种节能优化措施,推导了两种优化方式在双泵、三泵并联改造中消除"过渡低效区"的判定公式,并将其推广至n台水泵并联形式。最后以一工程实例模拟分析并联泵组优化措施的节能效果,结果表明各类优化方案均比原始方案更加节能,具有一定的实际意义,其中改用"变频大泵+工频小泵"的方式节能性最好。

pH对微藻型MFCs处理养猪源分离废水影响研究

实验构建了以微藻为阴极的双室微生物燃料电池(MFCs),以养猪源分离废水为阳极底物,考察在稳定运行的基础上,阳极初始pH对微藻型MFCs的产电性能和养猪源分离废水处理效果的影响。结果表明,微藻型MFCs中阳极液在碱性环境中有利于提高系统的性能,当pH从6增加到10时,微藻型MFCs的产电性能随之提高。当pH=10时,系统的产电性能达到最佳,功率密度为534.8 mW/m^3,是pH=6时的2.12倍。pH对COD的去除率影响不大,均在90%以上;NH_4^+-N的去除率随着pH的升高而提高,当pH=10时,NH_4^+-N去除率达93.54%。

基于压力敏感区域方法的供水管网漏失区域定位研究

为有效降低城市供水漏损率,快速、准确定位漏失位置,基于压力敏感区域方法,以A市为研究区域对供水管网漏失区域定位进行研究,以压力监测设备与节点漏失之间的水力关联特性对供水管网进行区域划分,建立管网漏失敏感区域,当某处发生漏失时,可立即定位到漏失区域。结果表明,当漏失响应阈值为97%时,覆盖节点数量最多,敏感区域划分最为准确,且漏失点离压力监测点仅200 m左右,定位效果明显。相较于常规的漏失检测方法,该方法能有效缩小检漏范围,提高检漏效率。

基于水力模型的无收益水量分配方法

无收益水量的合理分配对管网模型计算精度影响较大。为了尽可能真实地反映节点实际用水量,基于供水管网的一致漏损模型,将无收益水量分为真实漏损和表观漏损两部分,在原有管长影响因素的基础上增加考虑了压力及流量,提出了漏失模型法的流量分配方法,并以天津市H区给水管网模型为例进行了计算验证。结果表明,对于沿线流量分配法与漏失模型法两种流量分配方法,其压力监测点处的模拟值在每个时刻与实测值的误差均在±2m之内;二者水力计算所得的节点压力相差约0.2m,漏失模型法的流量分配结果明显更靠近监测点的实测值,精度较高。

降雪对乌鲁木齐市海绵城市LID设施的影响

为研究冬季降雪对海绵城市LID(low impact development)设施的影响,以乌鲁木齐市某城市主干道为例,借助SWMM模拟软件建立海绵化改造模型,讨论模型各重要参数的取值方式,进行降雪及融雪模拟,分析降雪在不同模拟环境下对道路海绵化改造的影响。结果显示:在冬季降雪期,蒸发速率对模型的影响较大,在没有当地准确的蒸发速率资料时,推荐使用基于Hargreaves方程的公式法进行模拟分析。利用SWMM模拟冬季融雪期径流过程,各汇水区域的积雪处理方式对模拟结果影响很大,应合理分析并结合当地实际情况进行设定。模拟结果表明:若乌鲁木齐市冬季降雪全部堆积在道路两旁生物滞留设施上,可利用融雪量达10.6万m 3,能够减轻乌市的水资源压力。研究成果对积雪量较大而水资源短缺地区海绵城市的建设具有工程上的参考价值。

敏感水体公路桥梁桥面径流排水系统设计方法

为减轻公路运输事故中危险化学品产生的径流对敏感水体的影响,并净化桥面降雨径流,探索了跨越敏感水体公路桥梁桥面径流排水系统的设计方法,包含了桥梁纵向排水管槽设计和径流收集池设计2个部分内容。根据城市雨水管道设计原理,结合桥面径流排水特征,提出采用半开放结构的明槽作为排水管槽,并依据暴雨重现期为1年的径流量计算桥梁纵向排水管槽尺寸。基于暴雨强度的概念,探讨初期降雨历时及桥面初期雨水径流量的估算方法,并在此基础上提出了径流收集池池容的设计方法。基于桥面雨水径流细小颗粒物的污染特性和桥面事故径流危险化学品的物理特性,提出径流收集池结构的设计方法。并采用Stokes公式并结合沉淀要求的表面水力负荷,通过实例验证了提出的收集池与传统的事故径流收集池容积对初期雨水危险化学品沉淀的效果。研究结果表明:提出的径流收集池包含初期雨水收集池(池1)和危险化学品事故径流收集池(池2),降雨初期桥面径流先进入池1,初期雨水中细小颗粒物在池1中经过充分沉淀去除;当径流超过初期雨水量时,将超量径流引入池2,池2采用廊道式设计且第3道隔墙底部过水,轻密度危险化学品借助密度差被隔离在前3区上部空间,以达到降雨期间危险化学品事故径流收集而减轻对敏感水体污染的目的。该双池结构不仅可保障初期雨水中细小颗粒物在沉淀池中充分沉淀去除,同时,也可有效收集降雨期间危险化学品事故径流,减轻对地表水体的污染。

给水厂铝污泥作为屋顶绿化基质应用的关键问题分析

屋顶绿化(roof greening)作为“海绵城市”生物滞留设施之一,是景观好、效果佳的城市雨水管控措施。使用给水厂铝污泥配制屋顶绿化基质,可缓解污泥填埋的用地压力,取得污泥资源化和减量化效果,进而阐明此类生物滞留设施应用中的主要关键问题:1)铝污泥是否存在铝和重金属的浸出;2)铝污泥是否能直接用作种植基质;3)铝污泥应如何处理并搭配其他基材制成轻型改良基质;4)以铝污泥改良基质制成的屋顶绿化设施对雨水的滞蓄净化效果。结果表明:在土壤pH约为7的景观应用上,铝污泥中铝和重金属的浸出量极少,对环境构成威胁甚微;铝污泥初期含水率为80%,性状不稳定,不宜直接作为屋顶绿化设施的种植基质使用,需干燥至60%以下;为满足屋顶绿化规范要求,还应搭配其他轻质、保水、保肥的基材(如椰糠、泥炭、腐殖土等)使用;在铝污泥(40%,体积分数,下同)、椰糠(35%)、珍珠岩(25%)的改良基质中栽种地被植物,植物生根率为100%,覆盖率长期维持75%以上,生长状况良好;在中雨标准(20 mm/h)和暴雨标准(45 mm/h)的降雨模拟中,设施雨水持蓄率分别达到89.5%和37.1%,对各类污染物有一定的去除效果,更弥补了传统生物滞留设施对磷去除效果较差的缺点。