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基于建模的供水管网漏损评价指标的研究

基于建模的供水管网漏损评价指标的研究

作者：张昕喆北京建筑大学

学位级别：硕士

控制供水管网漏损不仅能缓解水资源短缺带来的巨大压力,还可以提升供水企业的经济效益,保障人民的生活水准,对城市的健康发展起到积极作用。加强供水管网漏损控制工作已成为国内外供水企业管理的重要内容之一。其中,采取准确、合适的漏... 详细信息

控制供水管网漏损不仅能缓解水资源短缺带来的巨大压力,还可以提升供水企业的经济效益,保障人民的生活水准,对城市的健康发展起到积极作用。加强供水管网漏损控制工作已成为国内外供水企业管理的重要内容之一。其中,采取准确、合适的漏损评价指标则是供水管网漏损得到有效控制的基础和关键。本文首先梳理了国内外对管网漏损评价指标的研究现状,发现我国供水管网常用的漏损评价指标,太过简单、片面,难以对管网漏损程度进行科学评价,而国际水协会(IWA)推荐的漏损评价指标不可避免漏失水量(UARL)可以科学的评价管网的漏损程度,为制定漏损控制策略提供依据。因此,本文针对UARL的经验公式难以在我国应用的难题,建立了一种稳定、准确计算我国供水管网不可避免漏失水量的方法。本文开展的研究工作如下:由于供水管网不可避免漏失水量与管网漏损的影响因素存在密不可分的关系。因此本文结合供水管网的特点,首先从供水管网自身属性、外界环境以及运行管理三个方向开展对影响供水管网漏损因素的定性研究,最终确定了影响管网漏损的因素包括:管网管径、管材种类、管网铺设时间、接口方式、腐蚀、埋设深度及荷载、温度、土壤性质、供水压力、水锤以及其他工程影响等。基于实际管网的漏损统计数据,结合灰色关联度分析法(GRA)和模糊层次分析法(FAHP)的优点,建立了基于FAHP-灰色关联度分析法的供水管网漏损影响因素评价模型。考虑到数据的连续性、完整性以及可获得性,对管材、管龄、管径、埋深、温度、土壤性质等6个因素进行评价,以确定其对管网漏损影响的主次。评价结果表明,各因素的关联度排序为:管材(0.797)>管龄(0.770)>管径(0.726)>埋深(0.702)>温度(0.665)>土壤性质(0.659),管材和管龄的关联度相对于其他影响因素较大,属于影响管网漏损的重要因素;在管材分类中,铸铁管的关联系数最高,说明对管网漏损的影响最大,属于影响管网漏损的重要子因素。针对供水管网不可避免漏失水量与管网的漏损影响因素之间紧密、复杂且模糊的内在联系和对应关系,本文将BP神经网络和遗传算法进行结合,利用遗传算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化,建立GA-BP神经网络,使其兼具遗传算法全局搜索的优点和BP神经网络的非线性映射的优点,非常适用于解决系统内部影响因素多、关系模糊复杂的问题。为GA-BP神经网络应用于不可避免漏失水量建模方法提供了理论依据。基于前文的研究成果,选取铸铁管管长、非铸铁管管长、管网平均管龄、管网平均压力以及用户数作为不可避免漏失水量模型的输入变量,分别利用BP神经网络和GA-BP神经网络建立了供水管网不可避免漏失水量模型,基于36组实际管网DMA的统计数据,选取31组数据作为模型的训练样本,用于对输入、输出数据间所蕴含规律的训练学习;5组数据作为测试样本,用于对模型精度进行检验。实验结果显示:利用GA-BP神经网络建立的不可避免漏失水量模型,12次就完成了模型的训练,远小于BP神经网络的41次;测试样本数据模拟值与真实值具有较高吻合度,最大的相对误差为6.53%,最小的相对误差为1.26%,平均的相对误差为3.944%,在BP神经网络的误差基础上,分别降低了5.16%、1.07%、3.02%;测试样本数据的回归直线的决定系数为0.9934,与目标曲线基本重合。研究表明:利用GA-BP神经网络建立的不可避免漏失水量模型更为准确的描述了管网漏损影响因素与不可避免漏失水量之间复杂的非线性关系,模型的精度、泛化能力以及训练速度进一步提高。因此,将管网平均管龄、铸铁管管长、非铸铁管管长、管网平均压力以及用户数等数据代入该模型来对供水管网不可避免漏失水量进行计算是一种可行的方法。最后利用建立的不可避免漏失水量模型,对3个DMA的漏损现状实现了科学评价,并针对其漏损现状,制定了相应的漏损控制策略,预计节水总量可达60794.4m/年。本研究弥补了我国管网漏损评价指标研究的不足,为管网漏损评价指标不可避免漏失水量应用于我国管网的漏损评价中提供借鉴。

关键词：不可避免漏失水量漏损评价指标漏损影响因素供水管网 GA-BP神经网络

基于遗传算法-序列二次规划的涡扇发动机最低油耗性能寻优控制

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推进技术 2020年第7期41卷 1638-1648页

作者：李勇韩非非张昕喆彭凯郑州航空工业管理学院航空工程学院河南郑州450046 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

航空发动机性能寻优控制可充分挖掘发动机潜力,大幅提升发动机性能。燃油消耗率是发动机的一项重要技术指标,对燃油消耗率进行优化,其经济意义及作战效能十分明显。针对飞机巡航状态下发动机节油特性进行研究,在保证航空发动机推力不变... 详细信息

航空发动机性能寻优控制可充分挖掘发动机潜力,大幅提升发动机性能。燃油消耗率是发动机的一项重要技术指标,对燃油消耗率进行优化,其经济意义及作战效能十分明显。针对飞机巡航状态下发动机节油特性进行研究,在保证航空发动机推力不变及安全工作(如保证发动机不超温、不超转、不喘振等)的前提下,使燃油消耗率最小。以所建立的双转子混合排气加力式涡扇发动机非线性数学模型为研究对象,提出了一种基于遗传算法-序列二次规划(GA-SQP)混合优化算法,该优化算法充分发挥了遗传算法和序列二次规划算法的优势,同时在一定程度上克服了两者的缺点,利用Matlab对该优化算法进行了仿真分析。在随机选取的10个飞行状态点对航空发动机最低油耗模式性能寻优控制进行研究后发现:基于GA-SQP混合算法的优化控制可平均降低油耗3.61%(采用基于遗传算法的优化控制则为3.68%),基于GA-SQP混合算法的优化控制的平均耗时为基于遗传算法的优化控制的23.4%。仿真结果表明,基于GA-SQP混合算法的优化控制无需人为设置初始解,不仅能达到与基于遗传算法的优化控制基本相同的优化控制效果,同时还可大幅降低计算量,提高了计算效率。

关键词：涡扇发动机非线性数学模型性能寻优控制混合算法最低油耗模式

辣椒轻斑驳病毒作为水中粪便污染指示物研究进展

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中国公共卫生 2020年第2期36卷 265-269页

作者：张昕喆王俊岭冯萃敏李英北京建筑大学环境与能源工程学院城市雨水系统与水环境教育部重点试验室北京100044

近年来,再生水中人类粪便污染问题日益突出,而常用的水质监测细菌指标粪便指示菌(FIB)并不能监测粪便中病毒的存在;常用病毒指标根据流行疾病的不同、季节性的变化有很大差异。因此需要一种高丰度且稳定粪便污染指示物和可靠的生活污水... 详细信息

近年来,再生水中人类粪便污染问题日益突出,而常用的水质监测细菌指标粪便指示菌(FIB)并不能监测粪便中病毒的存在;常用病毒指标根据流行疾病的不同、季节性的变化有很大差异。因此需要一种高丰度且稳定粪便污染指示物和可靠的生活污水示踪剂来管理水源中微生物质量。辣椒轻斑驳病毒(PMMoV)是一种人类粪便中普遍存在的高浓度的植物病原体,已被纳入全球29项与水和食品相关的微生物质量和技术目录中。研究发现高丰度、低去除率和无明显季节性变化植物性病原体PMMoV可以敏感地指示水源中粪便污染的存在并追踪受污染的水,是一种有前景的粪便污染指示物。

关键词：辣椒轻斑驳病毒(PMMoV) 污水再生利用指标物粪便污染

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微重力落塔实验中的流体行为仿真与分析

应用力学学报 2020年第4期37卷 1763-1769,I0026,I0027页

作者：苗楠王菁刘战合李国举张昕喆郑州航空工业管理学院航空工程学院郑州450046

为提高实验结果准确性,本文对典型微重力落塔实验中的流体行为进行仿真验证和对比分析。首先,对典型自由下落式落塔实验全过程中的流体贮箱运动规律进行了分析和设计。然后,基于相似理论对缩比模型流体实验进行了设计和数值仿真验证,并... 详细信息

为提高实验结果准确性,本文对典型微重力落塔实验中的流体行为进行仿真验证和对比分析。首先,对典型自由下落式落塔实验全过程中的流体贮箱运动规律进行了分析和设计。然后,基于相似理论对缩比模型流体实验进行了设计和数值仿真验证,并以静液面生成和液体重定位过程为例,分析了落塔微重力初始状态的影响。模型间及模型与实验的对比结果验证了落塔实验和缩比模型流体实验设计及本文所采用仿真方法的有效性和准确性。对比分析表明:三组模型在液体形态和质心相对高度上吻合度较高;落塔缩比模型中微重力初始状态对静液面生成和液体重定位过程均有所影响,但影响随时间有减小趋势或可通过实验参数调整进行补偿。相关结论可为落塔流体实验设计提供重要参考。

关键词：微重力落塔缩比模型相似理论液体晃动

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公私法合作理论下的网络法学浅析

中国电信业 2024年第11期 59-62页

作者：张昕喆南京大学

网络空间治理路径选取的现实需求互联网发展促使商业创新愈加频繁，引发了新的社会风险，也对法律制度变革提出要求，网络法应运而生，在各领域部门法进行延伸，互联网治理也由此产生了不同的制度样本。法律如何应对互联网背景下的新事...

网络空间治理路径选取的现实需求互联网发展促使商业创新愈加频繁，引发了新的社会风险，也对法律制度变革提出要求，网络法应运而生，在各领域部门法进行延伸，互联网治理也由此产生了不同的制度样本。法律如何应对互联网背景下的新事物？沿用旧制是思路之一。基于此，保守主义学者将网络法视为“既有法律制度体系在网络空间的延伸”，如何将立足于线下规制的法律解释适用于网络空间，对网络空间的行为进行妥当评价是其研究关键。所以，持该观点的学者认为网络法即为网络领域的立法，而在此思路下发展的网络法并不能有效治理社会风险，同时对法律的体系性产生了损害。

关键词：

来源：博看期刊

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论个人金融信息的内涵和外延

网络安全技术与应用 2021年第2期 149-151页

作者：张昕喆中国政法大学中欧法学院北京102249

对于个人金融信息的内涵和外延的确定是一项开放的系统工程。本文通过文义解释、扩张解释、规范适用等方法确定了个人金融信息概念内核和应用边界。在研究过程中,首先通过文义解释来确定了个人金融信息所含意义的内核;其次通过个人金融... 详细信息

对于个人金融信息的内涵和外延的确定是一项开放的系统工程。本文通过文义解释、扩张解释、规范适用等方法确定了个人金融信息概念内核和应用边界。在研究过程中,首先通过文义解释来确定了个人金融信息所含意义的内核;其次通过个人金融信息的实践表现确定了个人金融信息所含意义的外延;最后通过分析规范变动下内涵和外延的变动过程及发生原因揭示了个人金融信息内容的全貌。

关键词：个人金融信息文义解释扩张解释规范适用

基于FAHP-灰色关联度分析的供水管网漏损影响因素评价

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给水排水 2022年第3期48卷 116-122页

作者：王俊岭胡颖梦徐强张昕喆李爽北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 中国科学院生态环境研究中心北京100085 国网河南省电力公司郑州供电公司郑州450006 北京首创生态环保集团股份有限公司北京100044

供水管网漏损是供水企业面临的普遍问题,分析管网漏损的影响因素,确定其对漏损的影响程度,对于管网漏损的针对性控制具有重要意义。收集了某市2014年至2017年的管网历史漏损数据,利用模糊层次分析法对数据进行了定量分析,确定了各影响... 详细信息

供水管网漏损是供水企业面临的普遍问题,分析管网漏损的影响因素,确定其对漏损的影响程度,对于管网漏损的针对性控制具有重要意义。收集了某市2014年至2017年的管网历史漏损数据,利用模糊层次分析法对数据进行了定量分析,确定了各影响因素的权重值;在此基础上,通过灰色关联度分析法,明确了各影响因素对漏损影响程度大小为:内因方面,管龄>管材>管径;外因方面,温度>埋深>土壤性质。

关键词：供水管网漏损影响因素模糊层次分析法灰色关联度分析法

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电动手掷无人机起飞重量的估算方法研究

兵器装备工程学报 2023年第S1期44卷 284-293页

作者：熊宇鹏陈志强任高峰张昕喆郑州航空工业管理学院航空宇航学院郑州450046

电动无人机在飞行过程中重量基本不发生变化,采用燃油机任务剖面法难以对电动无人机起飞重量建立准确的估算模型。针对小型电动无人机起飞重量的估算需求,在整合相关研究成果的基础上,将现有与电机最大功率有关的电机、螺旋桨、电调质... 详细信息

电动无人机在飞行过程中重量基本不发生变化,采用燃油机任务剖面法难以对电动无人机起飞重量建立准确的估算模型。针对小型电动无人机起飞重量的估算需求,在整合相关研究成果的基础上,将现有与电机最大功率有关的电机、螺旋桨、电调质量估算经验公式均转化为只与飞机功重比、起飞总重有关的估算表达式。通过能量守恒构建了与飞机功重比、飞行时长有关的电池质量系数估算模型。利用最佳翼载荷等选取方法确定翼载荷和功重比。最终推导了一种基于不同飞行阶段的功重比、飞行时长的快速估算电动手掷无人机起飞重量的迭代方法。以某电动手掷无人机设计参数作为算例进行估算并与现有同量级电动无人机参数比较,验证了所提估算方法的有效性。

关键词：电动无人机起飞重量估算翼载荷功重比

基于GA-BP神经网络对不可避免漏失水量的确定

维普期刊数据库评论

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水利水电技术（中英文） 2021年第12期52卷 201-211页

作者：王俊岭胡颖梦张昕喆吴宾北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 国网河南省电力公司郑州供电公司河南郑州450006 中国林业科学研究院北京100091

为了分析管网漏损影响要素和供水管网不可避免漏失水量之间存在的复杂联系及对应关系,建立适用于我国不可避免漏失水量的确定方法。通过采集、筛选实际管网的漏损统计数据,对独立计量区域(DMA)展开夜间最小流量分析,并分析研究区域内管... 详细信息

为了分析管网漏损影响要素和供水管网不可避免漏失水量之间存在的复杂联系及对应关系,建立适用于我国不可避免漏失水量的确定方法。通过采集、筛选实际管网的漏损统计数据,对独立计量区域(DMA)展开夜间最小流量分析,并分析研究区域内管网的影响因素,将管龄、管材、用户数量及管网压力设定为相关影响参数。在此基础上,分别建立BP神经网络模型以及经过遗传算法优化后的BP神经网络模型(GA-BP神经网络),并对优化前后二者神经网络模型拟合结果对比分析。最终将优化后的模型应用于不同DMA进行漏损分析。结果显示,优化后的BP神经网络不仅训练效率更高,且误差平均降低了3.02%。将该模型应用于实际管网三个不同DMA时,可以发现DMA内均存在可控漏损水量,以经济可行为前提,分别可节约水量10 512 m^(3)/a、12 702 m^(3)/a、37 580.4 m^(3)/a。研究成果可为DMA漏损控制提供参考。

关键词： BP神经网络遗传算法可行性评估不可避免漏失线性回归分析人工智能算法 DMA 影响因素