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。     

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。     

节水灌溉管网水力计算算法

对中外学者提出的相关公式对管段流量、管道直径、管网水头损失进行详细分析,旨在为管网水力计算的方法及灌溉管网设计的研究取得更大进展。节水灌溉管网水力计算是发展节水农业的重要途径,在工程资金投入有限的情况下,进行管网系统的优化设计、寻求能满足水量和水压要求,且能使整个系统的造价最低或年费用最小、系统可靠性最高的设计方案,对节约投资、降低能耗、提高经济效益和社会效益有着重要的现实意义。本文以节水灌溉管网为研究对象,在总结国内外管网研究技术成果的基础上,采取理论研究和实例分析相结合的方法,对节水灌溉管网水力计算和水头损失计算方法进行了系统的研究。     

树状管网和环状管网水力计算研究

对中外学者提出的相关公式对管段流量、管道直径、管网水头损失进行详细分析,旨在为管网水力计算的方法及灌溉管网设计的研究取得更大进展。节水灌溉管网水力计算是发展节水农业的重要途径,在工程资金投入有限的情况下,进行管网系统的优化设计、寻求能满足水量和水压要求,且能使整个系统的造价最低或年费用最小、系统可靠性最高的设计方案,对节约投资、降低能耗、提高经济效益和社会效益有着重要的现实意义。以节水灌溉管网为研究对象,在总结国内外管网研究技术成果的基础上,采取理论研究和实例分析相结合的方法 ,对节水灌溉管网水力计算和水头损失计算方法进行了系统的研究。     

集中供热管网中直埋蒸汽管道的设计

本文结合工程实际论述直埋蒸汽管网设计中几个方面的问题，包括：将管网合理的划分管段；管网热补偿的设计；合理布置管网的疏水点；合理的设计管道的埋深；固定墩的设计及钢外套管的应力计算；管件的设置等。设计的合理是工程成功的前提保证。     

多水源管网供水分界线及等水压线的动态模拟

利用拓扑理论，提出了一种在管网多水力计算基础上，确定水源的供水分界线和管网等水压线的自动绘制方法．并在AutoCAD 2000平台上用Visual C 6.0编程直接调用水力计算结果，实现供水分界线和管网等压线的动态图形模拟显示．     

给水管网系统中的水力瞬态工况模拟

给水管网系统中经常引发瞬态工况,形成大幅度的压力波动,具有一定的危害性. 为了更加全面准确地模拟给水管网的水力瞬态变化过程,分别从给水管网系统的水力瞬变过程的计算模型、边界条件以及分析方法几个方面进行了研究,提出了基于水力瞬变模型的给水管网水力计算方法. 实例证明该方法是可行的.     

城市给水管网的优化布置

管网规划与布置是管道系统规划的关键部分，对工程投资、运行状况和管理维护有很大影响。针对目前城市给水管网布置中存在的一些问题，分析了管网简化对优化设计的影响，并提出了管网图形简化的方法。     

莫合台镇集中供热管网改造

分析了莫合台镇集中供热管网的主要特点,从管网布置、供热指标计算、管径选择、水力平衡、管道敷设及保温材料的选择、原有管道的利用等方面介绍了该镇供热管网的设计改造,并总结了设计中的几点体会。     

城市污水管网水力计算方法的探讨

在城市污水管网设计计算过程中,流速法和坡度法是常用的水力计算方法,而地形的变化使这两种方法的应用得当限制.探讨不同地形条件下各污水管网水力计算方法的效果及其原因,为污水管网的设计计算及其软件开发提供参考.     

虚拟阻抗法在水电工程仿真自动建模中的应用

在大型水利水电工程中 ,管道系统结构复杂 ,而且包含各种非管道元件 ,在该类系统的仿真中初值计算通用性很差 ,影响了系统仿真的自动建模。该文基于管网的恒定流计算方法 ,同时考虑各种非管道元件的特性 ,提出一种新的包括各种非管道元件在内的管网计算方法——虚拟阻抗法 ,解决了初值计算通用性差的困难。该方法适合各种复杂的管道系统布置 ,计算结果合理 ,使大型水利水电系统仿真的自动建模得以真正实现     

图形化供热管网水力计算软件的开发

本文通过对现有供热管网水力仿真计算模型的分析,开发了一个图形化的枝状管网和环状管网通用的水力仿真计算软件,把图论这一现代数学工具引入供热管网水力计算中,利用基本回路法,基尔霍夫定律和伯努里方程,建立起枝状管网和环状管网通用的数学模型,利用图论的定义、表达式和若干重要结论,完成了图形化供热管网水力计算图形的识别工作,导出管网流量分配的矩阵方程式,并对环状管网构造了计算流量的迭代格式,最终确定了求解数学模型的算法,大大减少了计算的工作量提高了计算精度。     

一种给水管网震后水力状态的评价方法

对于给水管网在震后的工作情况和服务水平,合理的水力状态的评价是很有必要的．在分析了地震对管线产生破坏程度的基础上,采用描述管线破坏程度的量化参数——泄漏面积标定了震后管线破坏状态的大小,将管线受地震的破坏程度定量化．在此基础上,将泄漏面积的分析模型与给水管网水力分析模型相结合,进行带泄漏模型的管网水力计算,建立了震后管网水力分析模型．给出了考虑泄漏模型的震后给水管网水力状况分析的步骤,以一个典型的给水管网为例,模拟了震后给水管网水力状况,得到了震后管网中各节点的压力状态．分析结果表明,带有泄漏模型的震后水力分析模型较好地反映了地震对管线的不同破坏程度的影响,合理的泄漏模型是正确评价震后给水管网供水能力的基础．     

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。     

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.     

管网水力计算收敛性的研究及优化

深入研究了摩擦阻力系数对燃气管网水力计算收敛性的影响,对大管径或小流量情况下迭代过程不收敛或收敛速度慢的问题进行了分析,并提出了解决方案,通过采用柯列勃洛克公式计算摩擦阻力系数λ、小流量管道判据和精度控制准则等方法,有效地解决了大管径或小流量情况下迭代过程不收敛或收敛速度慢的问题,从而大大减小了燃气管网水力计算的工作量,提高了计算精度和迭代速度,并利用自行开发的燃气管网水力计算程序进行了仿真研究。     

基于改进混合遗传算法的给水管网优化设计

为解决给水管网的优化设计问题，建立了给水管网优化设计数学模型，提出了适于管网优化设计的改进混合遗传算法．进而对遗传算法改进方法、水力计算的信赖域法、适应度函数的建立、遗传操作和整数编码技术等进行分析，并以一个典型的工程案例进行验证．结果表明，改进混合遗传算法方法所得到的目标函数值和管网水力性能明显优于传统设计方法，充分说明了改进混合遗传算法方法用于管网优化设计的实用性和有效性．     

多热源环状管网关阀及水力过程仿真

针对多热源环状管网水力计算复杂繁琐的问题,基于地理信息系统(GIS)对多热源多环复杂热网进行建模和仿真。提出了应用Geodatabase数据模型,快速生成热网关联矩阵和独立回路矩阵,然后使用基本回路法计算热网水力工况。当供热管网发生爆管事故时,将此法应用到爆管事故后关阀方案的模拟研究,可以定量分析事故的供热影响,并比较不同位置处爆管的受影响程度。     

室内给水管网的数学模型分析

本文采用有限元法分析了室内给水管网的运行状况,提出了求解管网的数学模型,统一了环状网络和枝状肉络的水力计算方法。实例表明,采用本文提供的数学模型编制的水力计算程序,具有计算步骤少、迭代次数少和易于掌握的特点.     

基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置

针对城市供水系统中突发的污染事件,提出了供水管网水质监测点布置方法.利用混合整数规划模型表达了多目标水质监测点布置,通过模拟管网发生的水质污染事件,计算管网发生污染事件时对用户带来的影响值,利用改进的贪心随机自适应性搜索算法对模型求解,并结合ZJ市管网,验证了该算法对模型的求解效率,提出了该市基于突发污染事件的管网水质监测点优化布置方案.