基于趋势面分析的城市供水管网系统漏损区判定的研究

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供水管网作为城市的重要基础设施,在投入运行后,由于受到自然或人为因素的破坏,不可避免的会发生漏损,漏损作为供水行业普遍存在的问题,不仅浪费了宝贵的水资源,给供水企业造成经济损失,还会给居民生活带来严重影响,因此加强管网漏损控制具有深远的实际意义。 近年来,我国大中城市供水系统相继布设了水压或流量监测系统,实现了对管网部分节点的监控,但由于测压设备价格昂贵,管理运行不便等原因,还无法实现对所有节点的监控,当遇到管网突发事故时,仅仅根据有限的测压点信息仍难以及时找出故障的具体位置。利用趋势面进行管网压力模拟,可以使有限个测压点测得的离散压力分布形成一个连续的压力面,实现了管网压力的连续性模拟。管网发生漏损事故时所生成的压力面一般会偏离正常工况运行时的压力趋势而产生偏差。结合管网布置图,通过对偏差图的分析可以确定漏损的区域,通过实例验证表明该方法在实际工程中具有可行性。 本研究的主要结论及创新点是: (1)当前所采用的检漏设备和方法普遍存在时间延迟性,不能将漏损控制在一个较好的水平。本文分析了管网压力的分布特征,认为管网压力随时间和空间的变化具有明显的时间趋势和空间趋势,符合趋势面分析的原理,并且管网事故时,压力的趋势会受到破坏而产生偏离趋势的偏差,据此,提出了利用压力趋势面进行漏损判定的方法。 (2)实现供水管网漏损控制的计算机管理,其基本条件是必须有一个检测系统实时监测供水管网系统的运行情况。本文提出了基于管网分区理论的测压点布置方法,解决了在进行测压点优化布置时需要对测压点位置和数量分别进行决策的问题。 (3)管网压力是一个空间向量,各节点的压力不是相互独立的,管网一个节点的压力变化时,会不同程度地引起其他节点的压力变化,所以各节点压力之间存在相互关系。本文在常规水力分析的基础上提出了利用压力监测点信息校核平差结果从而得到更加真实的节点压力的方法。 (4)不同管网发生漏损时对整个管网压力的影响是不同的,树状管网发生事故时下游区域将全部受到影响;环状管网发生事故只是对事故点附近区域造成影响,因而不同管网发生事故所形成的偏差图也各不相同,通过对偏差图进行分析,并结合管网布置图,可以实现漏损管段的定位。 本课题旨在对管网漏损控制方法进行基础性的理论研究,为供水行业解决漏损问题提出新的思路和方法,并为供水管理者提供技术理论和实用技术上的支持。结果表明,该方法对管网漏损控制具有重要的理论指导意义和实用价值。
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