給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模及其可靠性分析-文庫(kù)吧
2025-06-11 10:20 本頁(yè)面
【正文】 網(wǎng)模型。這種復(fù)合型人才也是該課題能否得到很好發(fā)展的制約因素。5.今后的發(fā)展方向通過(guò)建立管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、管網(wǎng)壓力、流量及水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行管網(wǎng)水力及水質(zhì)動(dòng)態(tài)模擬和管網(wǎng)運(yùn)行科學(xué)調(diào)度，保持管網(wǎng)系統(tǒng)水量和水壓的優(yōu)化分布，節(jié)約供水能耗和供水成本，降低管網(wǎng)中爆管事故的發(fā)生概率，提高供水安全性和企業(yè)服務(wù)水平，促進(jìn)供水行業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)步和供水行業(yè)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用軟件的發(fā)展，是我國(guó)城市供水行業(yè)在今后1015年內(nèi)的科技創(chuàng)新發(fā)展方向。在今后隨著計(jì)算機(jī)處理能力的提升，給水管網(wǎng)建模勢(shì)必會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。三、分析與總結(jié)自編講義中主要內(nèi)容是給水管網(wǎng)模擬模型水力分析、壓力分析和水質(zhì)分析，以及燃?xì)夤芫W(wǎng)模擬模型的水力分析和壓力分析，借助圖論等數(shù)學(xué)工具，跨學(xué)科進(jìn)行交叉，尤其是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)模型和解法進(jìn)行編程，以在實(shí)際工程中取得很好的效果。在閱讀自編講義后，結(jié)合自己的工作實(shí)際，選擇了給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模和管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性兩個(gè)方面的內(nèi)容深入閱讀，以期從建模到優(yōu)化有所感悟。根據(jù)該內(nèi)容查閱了給水管網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)、管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、管網(wǎng)水力建模技術(shù)和應(yīng)用、管網(wǎng)檢漏和漏水控制、管網(wǎng)二次供水管理和爆管事故控制五篇文獻(xiàn)?，F(xiàn)將自己所吸收的內(nèi)容進(jìn)行綜合分析，整理如下。I. 給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模給水輸配系統(tǒng)是給水工程設(shè)施的重要組成部分，是由不同材料的管道和附屬設(shè)施構(gòu)成的輸配水網(wǎng)絡(luò)。給水輸配系統(tǒng)承擔(dān)供水的輸送、分配、壓力調(diào)節(jié)和水量調(diào)節(jié)任務(wù)，起到保障用戶用水的作用。給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模，是為模擬管網(wǎng)系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程。模擬內(nèi)容主要有三個(gè)方面：圖形模擬、狀態(tài)模擬、參數(shù)模擬。建立模型可以解決以往難以解決的問(wèn)題，顯著提高管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，便于后續(xù)方案優(yōu)化和管道的更新改造。給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模主要包括模型的類型、建模與校驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用三個(gè)方面。1）給水管網(wǎng)的類型。管網(wǎng)分析是指利用表達(dá)管網(wǎng)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)程序完成給水管網(wǎng)計(jì)算的過(guò)程。理論上，給水管網(wǎng)基本方程組全面反映了管網(wǎng)的工作情況，是完善的，但實(shí)際上，由于給水管網(wǎng)基本方程組是一個(gè)高階非線性方程組，大型管網(wǎng)甚至達(dá)到數(shù)千階，加上靜態(tài)信息中有許多難以確定的模糊因素，動(dòng)態(tài)信息的不確定性，使得實(shí)際運(yùn)用中遇到許多問(wèn)題。為了避免多次反復(fù)求解高階方程組，可以采用管網(wǎng)宏觀模型、管網(wǎng)簡(jiǎn)化模型、管網(wǎng)微觀模型等建模方法。其中管網(wǎng)宏觀模型是在管網(wǎng)流量服從“比例負(fù)荷”的前提下，應(yīng)用“黑箱理論”的基本思想，直接建立給水系統(tǒng)的“輸入量”和“輸出量”間的相互關(guān)系。宏觀模型不能求得管段和節(jié)點(diǎn)的工況參數(shù)，多用于給水系統(tǒng)調(diào)度建模，不宜用于給水系統(tǒng)新建、改建和擴(kuò)建建模。管網(wǎng)簡(jiǎn)化模型只選取直徑比較大的輸水管段建立管網(wǎng)簡(jiǎn)化模型，直徑比較小的配水管段就予以忽略。對(duì)于簡(jiǎn)化后會(huì)產(chǎn)生多大誤差，節(jié)點(diǎn)的處理是值得進(jìn)一步研究討論的，這也是簡(jiǎn)化模型的局限所在。管網(wǎng)微觀模型是按管網(wǎng)實(shí)際情況，包括管網(wǎng)所有元素不做任何簡(jiǎn)化所建立的模型，是相對(duì)宏觀模型而言的。優(yōu)點(diǎn)不言而喻，缺點(diǎn)是計(jì)算工作量大，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存多。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算方法的進(jìn)一步改進(jìn)完善，采用微觀模型來(lái)計(jì)算也可滿足在線模擬計(jì)算的要求。為建立模型以便進(jìn)行管網(wǎng)分析所需的管網(wǎng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，包括管段信息，如管徑、管長(zhǎng)、阻力系數(shù)等；節(jié)點(diǎn)信息，如節(jié)點(diǎn)流量、節(jié)點(diǎn)標(biāo)高等；以及水池水位、水泵揚(yáng)程和功率、壓力調(diào)節(jié)閥、止回閥以及其他裝置等均需模擬。實(shí)際上建模過(guò)程的主要工作就是建立準(zhǔn)確可靠的管網(wǎng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，這項(xiàng)工作至關(guān)重要，必須經(jīng)過(guò)反復(fù)核對(duì)、修改以保證其準(zhǔn)確性和可靠性。數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)信息，可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換到管網(wǎng)分析模型，以支持模型的模擬計(jì)算。2）給水管網(wǎng)建模與校驗(yàn)。給水管網(wǎng)基本方程組以及管網(wǎng)各種各樣的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)信息，用某種方式科學(xué)地有機(jī)地組成的總體就是給水管網(wǎng)模型。建立給水管網(wǎng)模型的主要過(guò)程為：①輸入給水管網(wǎng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)信息；②應(yīng)用專用模塊建立管網(wǎng)基本方程組；③求解管網(wǎng)基本方程組，進(jìn)行管
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