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。     

基于综合水龄指数评价的供水管网优化调度

研究了通过计算节点平均水龄分析该地区供水管网的水质状况的方法,在此基础上,提出供水管网综合水龄指数评价指标,并基于该指数构建管网水力优化调度模型,采用遗传算法实现优化问题的求解,并以江苏某镇城乡统筹供水管网为实例进行了应用.结果表明,水力优化调度能够改善管网的综合水龄情况,尤其是对于流量较大的节点有明显的效果,但是对于管网末端水量相对较小节点,则需要结合水力调度以及管段冲洗等方式来改善管网水龄情况.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

基于特征聚类的给水管网压力监测点优化布置

为了及时发现城市给水管网中的漏损、爆管等问题,需要在管网中布置压力监测点.现阶段通常依据各节点压力值的相似程度实现压力监测点的布置.针对上述方法未考虑管网节点空间属性的问题,作者提出一种给水管网压力监测点的优化布置方法.该方法通过选取节点的坐标、影响度和压力的标准差3个特征属性构建节点特征矩阵,再利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法对节点特征矩阵进行聚类分析,依据聚类结果最终确定压力监测点的位置和数量.仿真实验结果表明:该方法有效地保证聚类后归属同一类的节点在管网中是连通的,选取的压力监测点空间分布均匀,为实际管网中压力监测点的布置奠定了良好基础.     

基于用户水质投诉信息的供水管网污染源追踪定位

突发性水污染事故事发突然,污染物扩散迅速,对供水管网水质安全危害巨大.在缺乏足够水质监测设备的城市,用户对管网的水质投诉信息可及时反映管网水质情况.根据用户水质投诉的位置信息,利用改进的污染矩阵法查找管网候选污染源节点,再通过概率理论分析各候选污染源节点中是污染源的可能性,最后采用波达法则和数据标准化法两种方法评价最具可能性污染源.该方法的可行性和有效性通过某市管网实例进行了验证.     

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．     

鄂尔多斯盆地北部古风化壳储层孔隙分布定量预测及非构造圈闭形成模式探讨

从化学动力学及热力学、流体动力学和弥散动力学角度 ,建立了接近实际地质条件的古风化壳储层岩溶斜坡地质模型和数学模型 ,在计算机上对模型的承压流、潜流模式流体 -岩石系统进行了动力学模拟研究 ,得出岩溶斜坡剖面上孔隙发育带和孔隙充填带的有利区和古风化壳储层孔隙演化分布规律 ,并探讨了相关非构造圈闭模式及有利部位     

同位素水文学的若干回顾与展望

从降水径流、非饱和带水分运移、地下水来源及年龄测定、古洪水研究等方面回顾了同位素水文学研究的现状,认为同位素示踪技术可以从更微观的角度研究径流形成、流域汇流过程中的水分转换关系等;概述了河海大学近年来在同位素水文学研究方面的相关进展,指出其研究主要包括同位素水文数学模型、平原区同位素径流组分划分试验、同位素在地下水中的应用、"引江济太"水量分配、流域氮源示踪等方面。在综述同位素水文学研究进展基础上,对当前同位素水文学研究存在的问题进行了分析,并对同位素方法在水文学中的应用前景进行了展望。     

配电电缆绝缘劣化的极化去极化电流特性仿真

为实现对6 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘状态的可靠检测,基于德拜扩展模型建立了整体受潮、局部受潮、绝缘老化、含水树枝电缆的仿真模型,采用极化-去极化电流法(polarization-depolarization current,PDC)对电缆绝缘状态进行诊断,研究电缆在不同绝缘状态下PDC特性变化规律。结果表明:电缆受潮较严重时,电压电流呈现明显的非线性关系,绝缘电阻下降速率更快;水树枝程度越深,极化去极化电流初始值越大,电缆绝缘性能越差。     

高温超导交流电缆电流分布及结构优化的研究

针对高温超导电缆各导电层电流分配不均将导致交流损耗增大的问题，计算了导电层自感和层间互感，然后依据超导电缆的等效电路模型，给出了求解各层电流的电路矩阵方程．以各导电层的绕向角、绕制方向和层半径为优化变量，以各层电流均衡分布建立目标函数，考虑带材的机械性能、临界电流等约束条件，采用遗传一模拟退火优化方法，对电缆导电层进行结构参数优化．计算结果表明，通过优化调整电缆导电层的结构参数，各层电流可以达到均衡分布，交流损耗显著降低．