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基于漏失控制的供水管网水力模型及其应用研究

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基于漏失控制的供水管网水力模型及其应用研究

作者：陈偲湖南大学

学位级别：硕士

作为城市建设的重要基础设施,城市供水管网为社会经济发展做出了巨大贡献。随着城市用水水平的不断提高,管网漏损问题也日益突出。漏损不仅带来了水资源的浪费,同时对社会经济发展及环境都造成了巨大影响,一个能够体现供水管网漏失的管... 详细信息

作为城市建设的重要基础设施,城市供水管网为社会经济发展做出了巨大贡献。随着城市用水水平的不断提高,管网漏损问题也日益突出。漏损不仅带来了水资源的浪费,同时对社会经济发展及环境都造成了巨大影响,一个能够体现供水管网漏失的管网水力模型是进行管网漏失控制的前提与关键。本研究针对传统管网水力模型无法体现管网漏失的问题,提出在管网模型中加入流量与压力的关系,形成一整套以供水管网漏失控制为目标的城市供水管网建模及校核方法。为构建目标水力模型,本文首先研究了流量与压力之间的关系,认为将节点流量划分为节点用水量和节点漏失水量两部分才能实现漏失的模拟,并给出了两类流量与压力之间的关系式。提出了构建计算漏失水量与实际漏失水量之差的适应度函数,利用遗传算法对管网漏失系数求解,并在EPANET软件中实现漏失水量的模拟。在管网建模节点流量分配过程中,运用节点流量迭代分析法,依据节点压力更新节点流量。最终,通过比较分析以某算例管网为基础建立的压力驱动管网水力模型和传统管网水力模型,发现无论从精度还是漏失水量的模拟上而言,前者都要显著优于后者,认为本文构建的压力驱动管网水力模型可以作为供水管网漏失分析和实施压力管理方案的基础。通过提出针对海曾威廉系数的管网模型校核方法,验证管网模型运用于实际供水管网的可行性与适用性。鉴于在以往校核研究中,研究人员只关注模型模拟数据与管网实测数据的吻合性而忽略了海曾威廉系数取值的合理性问题,建立了基于支持向量机的海曾威廉系数取值模型。以多工况条件下供水管网测压点实测值与模型计算值差值平方和最小化构建目标函数,将海曾威廉系数校核转化为优化问题的求解,并给出了基于PSO算法的模型求解方法。最后将一整套基于漏失控制的供水管网建模校核方法应用于华中某市HX开发区供水管网中,将模型模拟数据与24小时管网实测数据进行比较。结果表明本文构建的压力驱动管网水力模型模拟效果与实际管网吻合度较高,能够较好的模拟管网漏失水量,可以应用于供水管网压力管理实施方案中。

关键词：漏失控制供水管网压力驱动管网水力模型遗传算法模型校核支持向量机粒子群优化算法

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基于粘弹性机理的供水管网降-复压漏失控制

基于粘弹性机理的供水管网降-复压漏失控制

作者：袁翼哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

我国作为世界经济大国,约有四分之一省份是水资源严重缺乏地区,水资源问题一直是我国亟待解决问题。不单单需要我国公民有节约用水意识;从供水年鉴来看,近些年平均漏损总量达61亿立方米,我们更需要通过降漏措施来减少这部分消耗水量。... 详细信息

我国作为世界经济大国,约有四分之一省份是水资源严重缺乏地区,水资源问题一直是我国亟待解决问题。不单单需要我国公民有节约用水意识;从供水年鉴来看,近些年平均漏损总量达61亿立方米,我们更需要通过降漏措施来减少这部分消耗水量。压力管理于2003年进入开发与测试阶段,于2006年进入实施阶段。至今,压力管理被广泛认为是控制供水系统漏损重要手段,为最大程度降低漏失,供水管网压力管理受到重视,压力管理方法既能减少能耗,降低爆管率,还对管网裂缝发展有一定预防作用,在漏损控制中也是成本最低手段。传统压力管理认为漏失量与压力为完全正相关关系,忽略压力操作方式影响;且塑料管材广泛应用,缺乏有效漏失控制机理研究。本文针对实验室已发现漏失量与供水压力并非单纯正相关关系现象,对产生这一现象机理进行研究,运用粘弹性理论合理阐释这一现象,并依据粘弹性性质滞后效应,提出降-复压漏失控制方法,对传统漏失量-压力关系进行修正。漏失量不仅与瞬时压力有关,还与历史压力相关,根据玻尔兹曼叠加原理与广义沃格特-凯尔文模型构建粘弹性漏失模型,定量地描述粘弹性管材漏失量与压力关系。研究压力驱动分析方法,建立非迭代法压力驱动节点流量模型,并在算例管网中验证此方法有效性,将构建粘弹性漏失模型嵌入其中;建立基于压力驱动粘弹性漏失模型,该模型不仅能模拟管道压力不足与事故情况,还考虑漏失,更能精确模拟实际管网运行情况。为验证降-复压漏失控制有效性与基于压力驱动粘弹性漏失模型精确性,选取南方某小区Y作为实验小区。由于小区Y靠近出厂水,整个供水管网压力处于较高状态,在工作日通过降-复压操作控制,相比未进行降-复压控制的数据分析,漏失率由37.7%降到16.8%,预估月节水量达2760m,供水企业年节省十万元左右,取得较好效益。由此可得出当供水管网降压空间较大时,为最大程度降低漏失,可在传统降压操作中加入降-复压操作,在不改变运行工况条件下,达到漏失降低效果,这也为降-复压漏失控制应用到实际工程提供数据支撑。

关键词：供水管网漏失控制压力驱动模型压力管理粘弹性理论

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供水管网水力建模与漏失控制

供水技术 2014年第1期8卷 19-25页

作者：马悦于浩闫鹍侯晶范文飙高金良哈尔滨供水集团有限责任公司黑龙江哈尔滨150010 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150010

介绍了传统水力模型及压力驱动节点流量模型在水力建模中的应用,并通过对H市供水管网水力建模全过程的阐述,得出了水力模型在管网漏失控制中的应用,其主要体现在通过对城市日用水量的预测,并将未来的用水情况应用到水力模型中,及时调整... 详细信息

介绍了传统水力模型及压力驱动节点流量模型在水力建模中的应用,并通过对H市供水管网水力建模全过程的阐述,得出了水力模型在管网漏失控制中的应用,其主要体现在通过对城市日用水量的预测,并将未来的用水情况应用到水力模型中,及时调整供水管网的工况,可以达到优化工况的目的,从而有效控制漏失。

关键词：供水管网水力建模工况分析漏失控制用水量预测

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沈阳市供水系统漏失控制技术措施

节能 2010年第3期29卷 51-52页

作者：杨柳张璐王春阳沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168 中国石油天然气管道工程有限公司东北分公司辽宁沈阳110031 中国市政工程东北设计研究院吉林长春130021

沈阳市以节水型城市创建为主线开展城市节水。减少城市供水管网系统漏失是城市节水工作的重要内容。沈阳市供水系统漏失控制技术措施研究对新、老城区供水管网具体的建设、改造、维修以及检漏、治漏、防漏提出了切实可行的对策。

关键词：城市节水供水管网漏失控制

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城市区域供水管网背景漏失控制研究

海河水利 2023年第1期 79-82页

作者：侯建楠李鑫陶其育天津津滨威立雅水业有限公司天津300011 天津市自来水集团公司第一营销分公司天津300000 天津市公用事业设计研究所天津300100

阐述了城市供水管网漏失控制科学分区方法,提出了管网分区计量管理分区方案以及减压阀最优调度方案,通过实现城市供水管网压力最优化控制,从而降低爆管事故发生率,降低供水管网背景漏失,为供水企业的安全供水提供了可靠的技术支持。

关键词：供水管网管网分区漏失控制管网压力

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深井超深井钻井堵漏材料高温老化性能评价

石油学报 2019年第2期40卷 215-223页

作者：康毅力王凯成许成元游利军王立民李宁李家学西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中国石油塔里木油田公司新疆库尔勒841000

深井超深井钻进裂缝性油气层极易发生频繁的钻井液漏失,造成严重储层损害和重大经济损失。储层段钻进过程中经常发生重复性漏失,意味着仅用酸溶率、粒度分布等常规堵漏材料评价指标已不能满足钻井液漏失控制工程需要。笔者以塔里木盆地... 详细信息

深井超深井钻进裂缝性油气层极易发生频繁的钻井液漏失,造成严重储层损害和重大经济损失。储层段钻进过程中经常发生重复性漏失,意味着仅用酸溶率、粒度分布等常规堵漏材料评价指标已不能满足钻井液漏失控制工程需要。笔者以塔里木盆地克深气田钻井常用的核桃壳、毫米级碳酸钙为研究对象,开展了堵漏材料高温老化评价实验。实验评价结果表明,在180℃的柴油中老化24h后,核桃壳的颜色由黄色变成黑色,质量损失率为25.16%,摩擦系数下降28.24%,抗压强度下降21.21%;毫米级碳酸钙的颜色由白色变成淡黄色,质量损失率为2.47%,摩擦系数下降1.33%,抗压强度基本不变;由高温老化后的核桃壳和毫米级碳酸钙所形成的封堵层,其承压能力下降了48.84%。分析指出,堵漏材料高温老化失效是深井超深井裂缝封堵层结构破坏并在储层段发生重复性漏失的一个重要因素。

关键词：储层损害漏失控制裂缝封堵层堵漏材料高温老化承压能力

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结合夜间最小流量法的减压阀经济效益模型

哈尔滨工业大学学报 2017年第8期49卷 55-59页

作者：李建宇高金良乔怡超哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090

为了对城市管道漏失进行有效控制,根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法,确定管网节点的漏失系数,建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解,以管道漏失量最小化为目标函数,以减... 详细信息

为了对城市管道漏失进行有效控制,根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法,确定管网节点的漏失系数,建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解,以管道漏失量最小化为目标函数,以减压阀最大安装数量、节点压力流量方程、最大允许漏失率为约束条件,求出减压阀安装数量及安装位置,再从所有可行解里面选择一组花费最小的解作为最优解.并以HJ分区为例详细讨论减压阀经济效益模型的求解过程,对实际的管道漏失控制具有指导意义.

关键词：遗传算法夜间最小流量法压力驱动漏失控制

基于混合蛙跳算法的供水管网减压阀优化控制模型研究

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给水排水 2023年第6期49卷 141-149页

作者：吴玮林广阳冉雨晴黄天寅苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009

为有效实施压力管理策略,建立以最小化管网节点富余压力、最小化管网漏失量为目标的减压阀优化控制模型,设计混合蛙跳算法求解减压阀最优安装位置及压力设置值。算法比较表明:采用混合蛙跳算法求解模型,其收敛速度较遗传算法提高19.6%,... 详细信息

为有效实施压力管理策略,建立以最小化管网节点富余压力、最小化管网漏失量为目标的减压阀优化控制模型,设计混合蛙跳算法求解减压阀最优安装位置及压力设置值。算法比较表明:采用混合蛙跳算法求解模型,其收敛速度较遗传算法提高19.6%,较粒子群算法提高39.3%。混合蛙跳算法在计算效率、算法稳定性和计算有效性方面均有较强优势。利用模型优化案例管网的压力控制策略,优化后管网平均压力下降了10.04%,漏失量和漏失率分别下降了41.52%和11.69%。

关键词：供水管网漏失控制压力管理减压阀优化控制模型混合蛙跳算法

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裂缝性致密砂岩气层暂堵性堵漏钻井液技术

天然气工业 2011年第3期31卷 63-65,112-113页

作者：王业众康毅力李航王光虎柳高杰中国石油西南油气田公司采气工程研究院 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学中国石油西南油气田公司川中油气矿南部采油气作业区四川天一科技股份有限公司

钻井液漏失是目前制约裂缝性致密砂岩气藏勘探开发的第一位因素，以往的工程实践对堵漏工艺及工程成功率关注较多，而对堵漏材料进入储层带来的储层损害以及如何高效解除则关注较少。堵漏材料一旦进入储层若不及时解除，就会造成严重的... 详细信息

钻井液漏失是目前制约裂缝性致密砂岩气藏勘探开发的第一位因素，以往的工程实践对堵漏工艺及工程成功率关注较多，而对堵漏材料进入储层带来的储层损害以及如何高效解除则关注较少。堵漏材料一旦进入储层若不及时解除，就会造成严重的储层损害。为此，以“储层保护屏蔽暂堵技术思想”为指导，在评价常用堵漏材料酸溶性的基础上，提出集成惰性堵漏材料架桥与酸溶性堵漏材料填充优势的暂墙性堵漏钻井液技术新思路。通过室内探索性实验，优化了暂堵性堵漏钻井液配方，结果显示：基浆中酸溶性材料与惰性架桥材料加量的比值介于l：1～3：1之间为最佳。由此形成了暂堵性堵漏钻井液漏失控制技术。

关键词：裂缝(地质) 致密砂岩气藏储层损害漏失暂堵性堵漏漏失控制钻井液配方合理性