供水管网渗漏分析研究

渗漏管网的流分析是进行供水管网震后功能评价，从而实现在系统层次进行抗震设计的基础。在正常使用阶段，渗漏也是供水管网设计必须考虑的问题。本文介绍了供水管网渗漏分析的两类基本模型，在此基础上，给出了考虑渗漏模型的供水管网流分析的实施步骤。为了比较无渗漏模型和渗漏模型的差异及不同渗漏模型对计算结果的影响，对一典型供水管网进行了无渗漏管网模型的流分析和不同渗漏模型的带渗漏管网的流分析。分析结果表明，合理的渗漏模型是正确评价供水管网服务能力的基础。     

基于物理机制的供水管网抗震功能实时动态分析

城市供水管网是生命线工程的重要组成部分,本文在研究团队系列成果的基础之上,从供水管网的地震反应分析入手,进一步修正了供水管网的渗漏分析模型,在瞬变流分析的基础之上,实现了带有渗漏特性的供水管网实时动态功能分析,建立了适用于地震时的供水管网实时动态功能分析的物理模型。     

区域供水管网综合抗震能力评估方法

为了评估大区域供水管网的综合抗震能力,分析了城市供水管网脆弱性的影响因素,并基于行业年鉴等数据资源建立了中国大陆区域供水管网综合抗震能力分析数据库。利用突变理论和模糊综合评价模型,建立了区域供水管网抗震能力评估指标体系,提出了区域综合抗震能力评估方法,结合720个城市供水管网管材、场地类别、城市类别、抗震设防等数据和评估影响指标,计算了每个城市基础抗震能力、供水管网自身抗震能力和综合抗震能力指数。建立了区域基础抗震能力分级和供水管网综合抗震能力分类标准,对中国大陆城市供水管网进行了分级和分类。利用ArcGIS计算并绘制了区域基础抗震能力分级图和供水管网综合抗震能力分类图。     

GIS技术在秦皇岛港区供水管网震害预测系统中的应用

针对秦皇岛港区供水管网系统，采用地理信息系统GIS技术，建立了管线的地理属性信息和结构属性信息的动态管理系统，并在ArcView操作平台上建立了港区供水管网的震害预测模块，并采用Monte Carlo法对供水管网的抗震可靠性进行了分析。进而据此震害预测系统为港区供水管网的防震减灾设防对策提供了实用的技术支持条件。     

城市供水管网抗震能力评价研究

供水管网是城市重要的基础设施,为了高效合理地评估现有供水管网的抗震能力,本文从结构安全性角度出发,构建了供水管网综合抗震能力评价指标体系和供水管网综合抗震能力评价模型。综合分析管道各项指标,运用主成分分析法得到指标权重并建立供水管道抗震能力模型,基于图论理论构建了供水管网基础抗震能力评价模型。从物理、社会和时间效应三个维度出发,将管网基础抗震能力通过环境评价修正系数进行修正,构建了精细化的供水管网综合抗震能力评价模型,以此表征管网的易损性,为地震灾害风险评估工作提供支持。通过对深圳市供水管网进行抗震能力评价,将结果与传统震害预测结果对比,说明了评价模型的合理性。     

基于模拟退火算法的供水管网抗震优化设计

本文以管网造价为优化目标,管网拓扑结构为优化参数,管网节点最低可靠度为约束条件,建立了供水管网抗震拓扑优化模型。在供水管网功能可靠性分析方法的基础上,结合单元概率重要度分析方法,利用模拟退火算法提出了供水管网的抗震拓扑优化方法,并对一典型供水管网进行了拓扑优化分析。分析表明,对于管网抗震拓扑优化这样一个组合优化问题,模拟退火算法提供了一类很好的途径,以此为基础进行供水管网抗震可靠性优化设计具有很好的效果。     

沈阳市供水系统抗震功能可靠性分析

城市供水管网的抗震研究能够服务于供水管网的规划、设计和改造。以沈阳市供水管网系统为背景,介绍了一类求解大型供水网络节点及系统功能可靠度的方法。对沈阳市主干供水网络进行了抗震功能可靠性分析。研究结果证明,建议方法是合理评价供水管网地震后工作性能的工具,可以为大型供水管网的抗震可靠度分析及抗震设计服务提供基础。     

基于震后低压变化的供水管网功能可靠度分析

供水管网的抗震功能是指供水管网在地震作用下能够满足震后城市特定用水需要（需水量和水压）的能力。地震发生后,供水管网一般处于低压供水状态,使得管网中部分用户的水压和水量不能得到全部满足,导致管网部分节点的实际配水量小于需水量。为此,在传统的管网水力分析基础上考虑节点流量随节点水压的动态变化,通过求解非线性水力方程组,得到管网节点实际流量和水压;同时,借鉴结构可靠度分析方法,引入供水管网系统随机水力模型,给出了震后供水管网功能可靠度分析的一次二阶矩方法。以一实际管网为例,演示了震后低压供水时管网功能可靠度分析的应用方法。     

城市供水管网健康监测与诊断(Ⅱ)——既有局部漏损识别方法

城市供水管网是城市最重要的生命线工程,相对于地上结构,地下供水管网具有更高的易损性。由于供水管网多埋于地下,管道的早期破坏难以及时发现。文中在供水管网用户流量预测的基础上,提出了供水管网既有局部漏损识别的一个方法,方法通过假设在管网的不同位置存在不同程度的局部漏损,计算监测点的压力,根据监测点压力的计算值和监测值之间误差最小为目标来识别出局部漏损的位置和程度。文中通过算例分析对方法的有效性进行了验证,并对具体实施中需要注意的几个问题进行了讨论。     

燃气管网地震破坏快速评估方法研究

针对燃气管网基础资料难以获取的实际情况,利用有限数据开展燃气管网地震破坏的快速评估方法研究。基于历史震害统计分析结果,修订了燃气管网地震破坏等级划分方法;当燃气管网震害率模型不完备时,提出了类比供水管网震害率模型获得燃气管网震害率模型的方法。以东部发达城市上海市和西部石油城市新疆克拉玛依市为列,评估了2个城市在不同地震影响烈度下燃气管网的地震破坏情况,评估结果完全符合地震现场调查结论。     

供水管网震后功能快速修复决策研究

突发地震灾害下,城市供水管网往往不可避免地会发生不同程度的破坏而导致城市供水功能的失效,对人们的生产生活产生了严重影响,快速对震后城市供水管网进行科学合理的功能修复,对于降低地震灾害损失具有重要意义。本文以城市供水管网为对象,针对震后管网系统功能评价及快速修复决策等问题进行了研究。在中国点式渗漏模型的基础上,采用基于破坏概率的渗漏面积计算方法,建立了考虑地震破坏随机性的管线渗漏流量计算模型;针对震后破坏管线展开了水力分析,并提出了以节点水头损失比为指标的节点服务性能失效状态量化方法;进而建立了震后管线的修复决策模型以及功能修复费用模型。研究成果可为震后功能修复工作中管线修复顺序及修复方案的优选提供科学依据,可显著提高震后应急救灾效率,实现城市供水功能的快速修复。     

供水管网健康监测的压力监测点优化布置

供水管网压力监测点的优化布置可以提高供水管网健康监测的效率,为此在回顾了以供水管网优化调度为目的的压力监测点优化布置研究基础上,提出了一种以城市供水管网健康监测为目的的压力监测点优化布置的实用方法。该方法通过假设在管网的不同位置存在不同程度的局部漏损,并逐节点假设压力监测点,再以局部漏损对监测点压力的影响度大小为目标来实现压力监测点的优化布置。文中通过算例分析对方法的有效性进行了验证。研究表明,压力监测点多应布置在对压力比较敏感的管网末端,与实际工程经验一致;漏损大小对压力影响度的局部排序有一定影响,但影响非常小;本方法可用于小的局部漏损的监测,也可用于大的爆管事故的监测。     

城市供水管网地震时的水力分析研究

震后,供水管网处于低压供水状态,使得管网中部分用户的水压和水量不能得到全部满足,导致管网部分节点的实际配水量小于需水量,为此,在传统的管网水力分析基础上考虑节点流量随水压的动态变化,进而求解管网节点实际流量和水压。为了比较传统的水力分析和考虑不同节点流量与节点压力的关系对水力分析结果的影响差异,对一实际管网进行了震后水力分析。结果表明,考虑节点流量随水压动态变化的水力分析能得到合理的节点压力和节点流量计算值。     

城市供水管网健康监测与诊断：Ⅲ．既有局部漏损识别方法之二

城市供水管网是城市最重要的生命线工程,相对于地上结构,地下供水管网具有更高的易损性。由于供水管网多埋于地下,管道的早期破坏难以及时发现。本文提出了既有供水管网局部漏损识别的第2个方法：假设在管网的不同位置存在不同程度的局部漏损,计算监测管段的流量,以监测管段流量的计算值和监测值之间的误差最小为目标来识别出局部漏损的位置和程度。通过算例分析对本文方法的有效性进行了验证,并与既有供水管网局部漏损识别的第1个方法进行了比较。结果表明,本文方法在准确率和分辨率两个方面均优于第1个方法。本文解决了供水管网健康监测和诊断中的一个基本问题。     

城市供水管网健康监测与诊断(Ⅰ)——用户流量的预测

供水管网运行状态的准确把握对供水管网的健康监测和健康诊断至关重要,而供水管网运行状态准确把握的关键则在于对用户流量的准确把握。本文提出了供水管网用户流量预测的两个方法,EMD分解与自回归模型相结合的方法和逐步回归方法与自回归模型相结合的方法,文中通过一实际供水管网中某用户流量的预测分析并与实际监测值的比较,验证了两个方法的有效性。研究使得城市供水管网健康的在线监测和在线诊断成为可能。     

城市供水管网震后修复策略研究

为制定合理的城市供水管网震后修复决策,提升城市供水管网抗震韧性,通过定义供水管网水力满意度指标和震损管线水力重要度指标,提出了供水管网震后两阶段修复策略：第一阶段保证尽量多的用户节点供水,以水力动态重要度作为管线重要度指标修复爆管管线;第二阶段以最快提升管网韧性指数为原则,以水力静态重要度作为管线重要度指标修复渗漏管线...     

考虑多组件的供水管网抗震韧性分析与韧性提升策略

为量化和提高城市供水管网抗震韧性,提出了一种供水管网抗震韧性分析框架和一种基于重要度的恢复策略。首先建立了供水管网的4种常见组件(水塔、泵站、水厂和管道)的功能分析方法,获得其基于需求的抗震韧性指标;然后介绍了4种组件的易损性模型,确定各组件在地震下的损伤状态,并提出了一种基于动态重要度的方法来给出供水管网震后恢复策略。将该方法应用于一中型管网,对基于动态重要度的方法、基于静态重要度的方法和两种经验方法的抗震韧性进行比较。结果表明,基于动态重要度的方法可以显著提高供水管网的抗震韧性。     

以宁洱地震为例探讨供水管网震后抢修方案

2007年6月3日宁洱6.4级近城市直下型地震造成宁洱县供水管道严重破坏,供水网络瘫痪,全城断水。本文在震后宁洱供水系统灾害评价和科学考察的基础上,总结了此次宁洱地震供水系统震后应急抢修的经验和教训。查找城区管网的破坏点可以充分发挥专业管道探测设备的优势。震后采用关闭阀门分段检查,重点查找存在地表永久变形的区域,是快速确定供水主干管道漏水点的较佳方案。     

基于微粒群算法的供水管网抗震优化设计

以管网年费用折算值为优化目标、管网拓扑结构与管径为优化参数、管网节点最低可靠度为约束条件,建立了供水管网抗震优化设计模型。利用微粒群算法对这一模型进行了求解,该算法以管网作为微粒个体,通过不断地更新微粒的位置来搜索最优的管网结构,直到最后给出优化的管网结构。利用上述方法对一典型供水管网进行了抗震优化设计分析,给出了3种不同节点最低可靠度约束条件下的优化改造方案。     

基于管线三态破坏的震后管网水力模拟方法

传统震后供水管网水力模拟中,每根管线上都设置虚拟渗漏点并以管线的平均渗漏程度设置渗漏点参数。显然这样会大大增加管网拓扑结构的复杂程度,且没有考虑实际地震中管线的爆管漏损。为了模拟真实的震后管网局部的渗漏状态,采用数字仿真模拟管线地震破坏程度,对比其地震破坏概率确定渗漏类型,给出考虑管线三态破坏的震后供水管网水力模拟方法,并编制程序对算例管网进行地震破坏模拟分析,得到结论:由于不考虑爆管断开水力损失,传统方法对震后管网功能估计偏高。