矿井防尘供水管网水力水质模拟实现方法与应用

水力水质模型构建及模拟是研究供水管网性能的重要手段. 为了实现在MATLAB环境中调用EPANET水力水质计算引擎,研究矿井防尘供水管网水力水质特征,实现并对比分析了两种有效的EPANET-MATLAB对接方法,并基于其中面向对象的数据结构调用方式混合编程,构建了矿山井下防尘供水管网水力水质模型;结合防尘管网日用水需求,对水力工况和水龄分布分别进行了24h和48h动态模拟. 研究表明:使用EPANET-MATLAB Toolkit的混合编程更加灵活、高效,是进行水力水质模拟与分析的有效途径;防尘供水管网用水具有周期性,呈现明显的高峰和低峰时段;用水节点的水压变化范围约为1.5~5.5MPa,其变化规律与用水量变化呈负相关;水龄变化也具有日周期性的特点,不同用水节点的水龄呈现不同的波动特征;用水节点距离水源越远,其水龄相对较大,所有用水节点的水龄都在15h以内.     

基于水龄熵的矿井防尘供水管网可靠性研究

为及时掌握矿井防尘供水管网性能状态,保障矿山井下综合防尘设施的正常运行,综合考虑防尘供水管网水力工况及其结构,基于信息熵和水力水质动力学机理,将水龄评价指标与路径流量相结合,推导水龄熵公式,构建基于水龄、流量和拓扑结构的矿井防尘供水管网的动态可靠度评价模型;并基于MATLAB编程平台,调用EPNAET动态水力水质模拟引擎,联合求解可靠度模型。研究结果表明:在48 h动态模拟时段内,防尘管网平均系统可靠度为0.180 3,说明管网可靠性还有较大提升空间;由于井下用水需求的实时变化,不同时段内各节点的可靠度分布较为离散,且与用水量不呈明显线性关系;整体上,管网系统可靠度同矿井总用水量变化趋势呈现较强正相关,具有日周期性,Pearson相关系数为0.814。增加多路径节点和环状结构,可以有效提高管网的可靠性。将评价模型应用于开滦集团某煤矿井下防尘供水管网系统,验证了所构建模型的合理性和可行性。     

地震时城市供水管网水力特性分析

研究地震导致渗漏的供水管网的水力特性,考虑节点流量随节点水压的动态变化,构建地震导致渗漏的供水管网水力模型.基于EPANET计算管网节点实际流量和水压,评价供水管网水力特性.案例分析表明,构建的模型和提出的水力计算方法是可行的,为城市供水管网抗震防灾管理提供借鉴.     

裂隙岩体贯通及锚固止裂路径有限元分析

供水管网地震过程中往往会遭到不同程度的破坏,以震后管线破坏状态模拟为基础,对带渗漏管网进行水力分析,进而评价其服务性能.在渗漏管网流分析时,引入节点配水量和节点压力的函数关系,结合中国点式渗漏模型,通过求解非线性方程组,得到震后管网节点的供水量和节点压力.该方法在传统的管网水力计算基础上,考虑节点流量随水压的动态变化,避免了负的压力计算值的产生.以一实际管网为例,介绍了震后供水管网功能分析的应用方法.     

多目标大规模供水管网监测点的优化选址

针对供水管网水力模型中监测点布置的优化计算不易得到确定结果、运行数据不能完全代表管网状况的问题,提出反映管网节点水量和节点压力变化的节点覆盖水量和节点相关水压的多目标遗传算法,综合灵敏度分析、爆管分析,结合测压点布设原则、管网拓扑结构、水力计算结果最终确定测压点优化选址的方法。该方法用于城镇大规模实际管网中,采用管网节点中的0.3%个节点为水压监测点即可覆盖约45%的管网节点与43%的管网水量,通过与现有布设原则比较,发现其结果与布设原则匹配度较高。该方法提高了管网模型测压点的精度和准度,也代表了管网中水压变化和水量影响,可有效消除人为因素影响和提高监控管网漏水、爆管、能耗的效果。     

基于节点水龄的供水管网水质监测点的优化布置

利用供水管网图形的拓扑矩阵,在管网水力计算的基础上,通过求出节点水龄,计算节点水龄比例矩阵,提出一种基于节点水龄的城市供水管网水质监测点的优化选址的方法。     

城市供水管网水质监测点优化选址的研究

利用供水管网图形的拓扑矩阵，在管网水力计算的基础上，通过计算节点水量比例矩阵和节点水龄比例矩阵，提出一种城市供水管网水质监测点的优化选址的方法。     

基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法研究

随着城市快速的发展,城市供水管网的规模也在不断的扩大,其拓扑结构也越来越复杂,增加了供水安全的难度。其中供水水质安全最为迫切,因此需要在供水管网中设置一定数量的水质监测点对供水水质进行监测。在前人研究的基础上,针对供水管网水质监测点优化布置的问题,在单一的节点水龄法的基础上综合考虑其他影响因素对管网水质的影响,利用北方某市供水管网水力模型进行水质监测点的优化布置方案设计,通过水力模拟软件,优化节点水龄法,设计出了基于多因子优化法的水质监测点优化布置程序。并对北方某市供水管网进行计算,结果表明,基于水力模型的多因子水质监测点优化布置方法计算出的水质监测点位置与实际位置有43.75%的重合度,不仅覆盖了在常规管网运行中水厂及加压泵站等重点水质监测位置,也在供水分界线、管网中以及管网末梢增加了部分监测点,同时对污染事故的预警时间也比优化前短,效果明显。因此,在人工经验的基础上,以多因子法为补充加强,理论与实际相结合,使布置方法更有科学依据,考虑因素更加全面,布点更加合理。利用该方法分析供水管网工况,可为水质监测点优化布置工作提供较好的实施方案。     

基于低偏差序列的矿井供水管网可靠性

综合考虑管网水力可靠性的影响因素,结合节点和管网整体2个方面确定管段管径、管长、故障率、修复时间以及节点用水量作为评价指标,建立矿井供水管网可靠性评价模型。运用管网平差软件EPANETH进行水力模拟得到各管段故障情况下的节点实际可用水量,然后采用低偏差序列代替伪随机序列的拟蒙特卡罗法仿真模拟求得各节点的可靠度,再以节点需水量占管网总流量的比例为权值,求得整个管网的水力可靠度。研究结果表明:采用该评价模型可确定管网中可靠性较低的节点和对管网水力可靠性影响较大的管段,该计算方法可作为管网优化设计的参考。     

城市供水管抗震功能可靠性分析

考虑节点流量随节点水压的动态变化,构建地震导致渗漏的供水管网水力模型,基于EPANET计算管网节点实际流量和水压,在此基础上结合一次二阶矩方法,得到震后低压供水时管网系统的功能可靠性指标.结合实例分析预测震后管网供水能力,并进行了震后低压供水时管网功能可靠性分析,研究结果可为城市供水管网抗震防灾管理提供借鉴.     

供水管网模型水质不确定性研究

供水管网模型是保障供水管网水质安全的重要手段,受输入参数不确定影响水质模型计算的水质值是不确定的;为研究节点基本用水量、水损系数、主体水反应系数和管壁反应系数对供水管网水质特性的影响,提出了在假定他们的随机变化服从正态分布的条件下,采用蒙特卡罗随机抽样法,应用动态的水质模型计算得到节点水质的分布特征,给出了算法在管网中的应用;结果表明：当所有不确定输入参数共同作用时,节点水质的不确定性最大,水质反应系数是对节点水质不确定性影响程度最大的参数.     

浅谈城市供水的科学合理调度

结合太原市城市用水现状及管网分布情况,介绍了太原市自来水公司在城市供水中实施的一些科学合理的调度方法,强调了供水调度的重要性,阐述了由传统人工经验调度向自动化调度转变的必要性。     

EPANETH在有水塔管网平差中的应用

从管网平差的定义和在供水管网系统设计中的重要性出发,指出了采用哈代．克罗斯法的弊端和EPANETH在管网平差中的算法及适用范围．选取了1个有清水池和水塔的给水管网的例子,在软件上直接建立管网模型,从管段、节点信息输入及处理方面入手,阐述了如何应用EPANETH来计算有水塔管网情况．结果用管段流量．节点压力图、管段流速一节点需水量图、节点总水头．管段流量图等表现,并详细说明了管段直径设计原则和做法;详细校核了水塔转输工况和自由水压情况,通过分析得出根据最高时确定的管径,不能满足转输时进入水塔流量的结论;最后通过反复调整个别管段管径,达到了要求,各节点的自由水压均满足要求;指出了软件使用时的一些注意事项．     

防止采油污水外排计算机仿真模拟技术

在油田供水系统中,采油污水经各级处理后,由管网输送到相应的注水站注入地层。由于供水系统流程复杂、水质多样化,局部区块采油污水产出与回注矛盾突出。管网压力不均衡,经常会出现采油污水调运受阻,就地向外排放,污染环境。对某油田供水系统中的主要水力元件建立了数学模型,根据节点流量平衡原理建立了供水系统仿真数学模型,并且从生产实际出发,对供水系统完成两种类型的仿真模拟。把仿真模拟技术用于某油田供水系统,指导现场完成供水管网局部改造和实现仿真模拟调水。应用结果表明,该项技术能够平衡管网系统各节点压力,确保污水调运畅通,使采油污水全部回注,给油田生产和供水系统的科学管理提供必要的理论依据。     

基于案例推理的供水故障管理决策支持系统

用基于案例推理的人工智能方法,提出了供水故障管理综合决策支持系统的总体框架及工作流程,并给出了系统关键技术的实现方法.基于对供水故障管理业务流程的深入分析抽取故障案例特征,采用对案例特征赋予两套不同权重的变权重检索方式实现故障监控和故障处理两大系统核心功能,通过引入最优关阀方案、供水管网故障状态下工况模拟模型以及两级优化调度模型,保证在无可用案例的情况下实现故障处理功能并充实案例库.运行结果示例说明了系统的可行性和有效性.     

Optimal Dispatching of Large—scale Water Supply System

This paper deals with the use of optimal control techniques in large-scale water distribution networks. According to the network characteristics and actual state of the water supply system in China, the implicit model, which may be solved by utilizing the hierarchical optimization method,is established. In special, based on the analyses of the water supply system containing variable-speed pumps, a software tool has been developed successfully. The application of this model to the city of Shenyang (China) is compared to experiential strategy. The results of this study show that the developed model is a very promising optimization method to control the large-scale water sup-ply systems.