横山桥镇农村供水管网优化研究

农村供水管网优化研究在乡镇基础设施建设中极其重要.通过运用EPANET软件,以横山桥镇为例进行实际工程的应用,取得良好的效果.其优化方法和结果对其他供水管网的改造也可起着重要的指导作用.     

供水管网故障诊断的流量监测点遗传优化布置

针对供水管网爆管故障诊断中流量监测点的布置问题,建立了考虑流量敏度的监测点优化布置模型,并采用整数编码遗传算法进行优化求解。针对遗传染色体在初始生成以及交叉、变异等遗传操作中易产生编码重复的问题,提出了新的改进算法。实例分析结果表明：基于本文方法布置优化后的监测点流量信息的诊断效果较为理想,在漏水量较小的条件下,基于优化的流量监测点信息对爆管管段的正确检出率较高,优于基于水压监测点信息的诊断结果。     

基于ArMS 的城市供水管网信息

以WebGIS为技术支持，结合供水管网信息管理的需求，基于ArcIMS平台建立了城市供水管网信息发布系统。该系统利用SDE技术管理GeoDatabase数据模型，一体化无缝存储空间数据与属性数据，并实现了供水管网空间信息共享、信息可视化查询分析等功能。     

供水管网平差的VB程序设计

为了降低管网建成后的漏损及运行费用,需要在管网设计阶段对管网进行水力平差计算。手工平差工作量大、计算精度不高,一般应用计算机进行计算。计算程序采用VB语言编程,具有直观、语言简单、易懂的特点。详细介绍了平差程序、编程过程,并提出了应用注意事项。     

基于ArcIMS的城市供水管网信息发布系统

以WebGIS为技术支持,结合供水管网信息管理的需求,基于ArcIMS平台建立了城市供水管网信息发布系统.该系统利用SDE技术管理GeoDatabase数据模型,一体化无缝存储空间数据与属性数据,并实现了供水管网空间信息共享、信息可视化查询分析等功能.     

优化市镇供水排水管网工程的设计与思考

文章结合市镇供水排水管网工程的设计经验,分析目前市镇供水、排水管网的现状并给出供水、排水工程优化的建议,提升市镇供水排水管网工程的设计水平。     

长距离供水管网中不同水质影响下的中途补氯优化

为探寻更具普适性的长距离供水管网中途补氯方案,分别进行了不同初始氯浓度下的一次投氯和中途补氯的对比试验,比较分析了水质差异较大的两个水厂(WTP1和WTP2)出厂水的余氯衰减规律和两种典型消毒副产物三氯甲烷(CHCl3)和二氯乙腈(DCAN)的生成规律.结果表明,在供水管网总需氯量低于1 mg/L时可采取一次投氯的方式...     

供水管网压力异常工况下的趋势面分析模型及应用

分析了管网压力异常工况下的节点水压变化,建立了管网趋势面分析模型,通过比对管网正常工况和异常工况下的趋势图和残差图,判断管网发生漏损现象程度及大体范围,并对某市管网进行了实例分析。     

基于管网平差的城市无负压给水管网事故预测

无负压给水管网是近些年迅速发展的城市重要基础设施之一,其供水不足和爆管事故的发生直接威胁城市给水安全.基于当地的GIS系统数据,应用Flowmaster软件针对无负压供水管网进行建模和稳态模拟,其管网平差结果表明,管网的低压区域与维修记录中供水不足区域一致,说明模型可靠,并可实现供水不足事故预测;同时应用该模型进行瞬态模拟和管网爆管事故预测分析,发现开泵水锤、变频水锤变化均比较大,分别为50%、26.4%,容易导致爆管事故的发生,进而威胁管道系统的安全.     

多源环状注水系统泵站运行方案与管网同步优化

为了最大程度地提高注水系统运行效率,对泵站运行方案与管网同时进行优化.针对多源环状注水系统,以泵的开停状态、流量和管线的连接状态、管径为优化设计变量,以运行能耗和管网投资费用最小为优化目标,考虑流量、压力、环状管网等各类约束条件,建立了多源环状注水系统运行方案与管网同步优化数学模型.针对该同步优化问题的特点,设计了双重广义染色体编码遗传算法对模型求解.泵的编码中,第1行采用二进制编码表示泵的开停状态,第2行采用实数编码表示泵的流量;管线的编码中,第1行采用二进制编码表示管线的连接状态,第2行采用整数编码表示管线的管径.实现了对各优化变量的精确表达,设计了与问题相适应的初始解产生及编码交叉、变异方法,避免或减少了不可行解的产生.并对实例进行优化设计,同步优化与仅进行管网优化对比,运行能耗降低了4.66%,管网投资费用降低了1.73%,表明同步优化的节能效果明显.     

不同关阀规律与出水口形式对管路水锤的影响

为了研究事故工况下管线末端阀门不同关闭方式对管线末端水锤及整体水锤压力的影响,针对长距离有压输水管道建模计算存在管线简单、求解信息种类少、数据量大的特点,采用特征线法对山东莱城发电厂供水管路水力瞬态过程进行了模拟,分析了不同关阀规律对管道末端水锤的影响.结果表明,出口阀门的关闭规律对末端水锤的影响很大,由于受阀门自身限...     

供水管网气液两相流关阀水锤

为对管道内气液两相流时关阀水锤工况进行模拟研究,对给水管网内部气液两相同流的流态进行简化后采用自编C++语言水锤分析软件,以安徽省某县经开区给水工程树状管网为例,先建立末端关阀水锤的水锤计算模型,再对不同组合的末端关阀水锤进行模拟和分析计算.计算结果表明,气液两相流时,若给水管道产生末端关阀水锤,则水锤波会向临近的主干管及其他连接的支干管扩散.管网末端阀门全关的极端不利工况时,相较于不含气,含气率为10%的工况导致的末端关阀水锤振幅更大;含气率为10%的极端不利工况时,相较于部分关阀,管网末端阀门同时全关所产生的关阀水锤振幅更大,其关阀水锤的升压超过4.5倍的稳态压力,因此末端关阀水锤对给水工程危害极大.“无频动消锤控流控位阀+箱式双向调压塔+普通排气阀+恒速缓冲排气阀”的水锤防护措施对末端关阀水锤预防效果良好.     

Sensitivity analysis of optimal operation of irrigation supply systems with water quality considerations

A model for optimal operation of water supply/irrigation systems of various water quality sources, with treatment plants, multiple water quality conservative factors, and dilution junctions is presented. The objective function includes water cost at the sources, water conveyance costs which account for the hydraulics of the network indirectly, water treatment cost, and yield reduction costs of irrigated crops due to irrigation with poor quality water. The model can be used for systems with supply by canals as well as pipes, which serve both drinking water demands of urban/rural consumers and field irrigation requirements. The general nonlinear optimization problem has been simplified by decomposing it to a problem with linear constraints and nonlinear objective function. This problem is solved using the projected gradient method. The method is demonstrated for a regional water supply system in southern Israel that contains 39 pipes, 37 nodes, 11 sources, 10 agricultural consumers, and 4 domestic consumers. The optimal operation solution is described by discharge and salinity values for all pipes of the network. Sensitivity of the optimal solution to changes in the parameters is examined. The solution was found to be sensitive to the upper limit on drinking water quality, with total cost being reduced by 5% as the upper limit increases from 260 to 600 mg Cl l^–1. The effect of income from unit crop yield is more pronounced. An increase of income by a factor of 20 results in an increase of the total cost by a factor of 3, thus encouraging more use of fresh water as long as the marginal cost of water supply is smaller than the marginal decrease in yield loss. The effect of conveyance cost becomes more pronounced as its cost increases. An increase by a factor of 100 results in an increase of the total cost by about 14%. The network studied has a long pipe that connects two distinct parts of the network and permits the supply of fresh water from one part to the other. Increasing the maximum permitted discharge in this pipe from 0 to 200 m³ h^–1 reduces the total cost by 11%. Increasing the maximum discharge at one of the sources from 90 to 300 m³ h^–1 reduces the total cost by about 8%.     

Estimation of a network irrigation efficiency to cope with reduced water supply

The overall irrigation efficiency, e_p, for the irrigationnetworks in the Thessaloniki plain, in Northern Greece, wasestimated from historical data, spanning eight years. Irrigationnetworks differ regarding the method of water delivery and themethod of field application. Overall irrigation efficiency is theparameter which helps to adjust water supply to meet the actualcrop water requirements. A method is introduced which calculatesnetworks e_p using spatially distributed data. Efficiencyvalues for all systems were calculated using the proposed method.Seasonally averaged e_p values for eight years for 32(surface and sprinkler) irrigation networks ranged from 0.38 to0.81. Analysis of the time series e_p values can identifyoperational factors that might affect network e_p. Sprinklerand surface network irrigation efficiencies did not show anysignificant difference.     

能值法计算工业供水效益分摊系数

工业供水效益分摊系数,是一个反映与工业和供水两方面有关的多种因素及其相互关系的综合系数,是供水效益准确核算的关键.常用的"投资比法"和"固定资产比法"都仅仅考虑了投资(固定资产)这一单项经济因素,不能反映多种因素的影响,计算结果不尽符合实际.提出以生态经济学的能值方法分析工业生产过程,定义工业供水总能值与生产投入总能值的比值为工业供水效益分摊系数.由于供水能值不仅包括水利工程投资和固定资产,还包括了水资源本身的资产投入;工业系统投入总能值,既包括生产过程投入的能源、原材料及经营费用还包括固定资产投资和人工劳力投入,因此,以此方法计算所得效益分摊系数能客观、真实反映生产过程的全部要素,有利于分析评价水利工程的真实效益.     

大型灌溉管网减压阀特性数模分析与试验研究

为了探求大型灌溉管网中适用性更强的减压阀型式,提出了一种新型减压阀结构设计方案,阐述了其结构组成和工作原理.运用Gambit和CFX软件建立了阀瓣在5个开度工况下整体结构的三维模型,对阀体进行了数值模拟,分析得到了阀体的静态特性.探明了不同进口流量条件下,减压阀进出口压差变化规律和阀瓣所受驱动力变化规律,同时分析了阀体及特殊截面的压强和速度分布云图.通过模型试验测得阀瓣开度分别固定在1.0,1.6,2.4 cm时,不同进口流量条件下进出口压差值,结果表明:试验与数模结果偏差在2.8%~7.9%,数值模拟和物理模型试验结果证明结构改进设计方案是合理的.为减压阀阀体结构设计提供了理论指导,并为今后同类产品开发提供了参考依据.     

基于圈的单水源树状管网优化改进遗传算法

以投资、运行费用之和最小为目标函数,建立了单水源树状管网优化数学模型.根据完整的树状管网优化需同时对管网布置和管径优化的特点,采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码遗传算法对模型进行求解,其中二进制编码表示管网的布置形式,整数编码表示管径.通过整数编码的设计,使管径约束自动得到满足.根据单水源树状管网与图论中生成树的相似性,在二进制编码操作时,采用基于圈的方法产生初始解及进行交叉、变异操作,使初始解和变异操作时生成的均为可行解,交叉操作时满足了生成树的基本条件.通过上述操作,大大降低了不可行解的产生几率,提高了算法的计算效率.优化算例说明了该方法的有效性.     

超超临界电站锅炉储水罐用调节阀及管配系统流场特性分析

针对超超临界电站锅炉储水罐用调节阀国产化研制中流场结构设计面临的问题,结合前期配置于某电站储水罐用调节阀及管配系统底板汽蚀击穿故障现象,基于两相空化流动控制方程和Fluent流场数值模拟手段,采用RNG k-ε湍流模型及耦合算法,对该调节阀流场结构及管配系统流场特性进行数值模拟分析计算,并进行流场结构及特性验证,结构改进优化设计.重点分析了压锥式调节阀及管配系统流场特性,结果表明:压锥式调节阀在设计工况下,由于阀门开度较小,高温介质在喉口处发生严重的汽化现象,气化率达90%以上,介质速度较高达到143 m/s,以至于管配系统底板被冲击至击穿.针对失效原因,提出了一种新型笼罩式调节阀,优化结构流场模拟结果表明,在阀门喉口含汽量减少了21.6%,盲板附近的速度降低了80%,表明汽化现象得到了抑制,管配系统能够安全运行.模拟结果较好展示了阀门流场的分布规律,为该类调节阀结构设计与优化提供可借鉴的理论依据,对电站锅炉调节阀国产化推进具有一定促进作用.     

基于FCM聚类和漏失模拟的给水管网压力监测点布设

为了提高对供水管网压力监测的可靠性,以北方某城镇供水独立计量分区为模拟研究对象,提出一种结合模糊C均值(Fuzzy C-Means, FCM)聚类和对模拟漏失事件感知数量最大化的给水管网压力监测点优化布设方法.首先,基于水量变化的节点压力敏感系数矩阵,利用FCM聚类算法对管网节点进行聚类,在各子类中预选出备选压力监测点;然后,随机模拟可能发生的漏失事件测试符合条件的不同优化组合的备选监测点对漏失事件引起压力变化的感知情况,确定优化的监测点布设方案.案例研究结果表明,该方法确定的压力监测点布设方案能够在保证至少2个监测点感知到同一个漏失事件的前提下,以最少3个监测点感知到96.36%以上的漏失事件.该方法在提高监测可靠性的同时可以节约监测点布设成本.