給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模及其可靠性分析(已修改)
2025-07-08 10:20 本頁面
【正文】 給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模及其可靠性分析摘 要 給水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模龐大、用水變化隨機性強、運行控制為多目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。管網(wǎng)建模是仿真給水管網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)工況的最有效的方法，是為模擬管網(wǎng)系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的過程。模擬內(nèi)容主要是圖形模擬、狀態(tài)模擬和參數(shù)模擬。而建立模型并不是一蹴而就的，要不斷的開發(fā)、更新和完善。在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的四個方面中，保證給水系統(tǒng)可靠性是給水設(shè)計的主要內(nèi)容之一。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，可靠性工程理論日益受到廣泛重視。關(guān)鍵詞：給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模；管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計：管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性一、引言我國各城市的市政公用輸配系統(tǒng)（供水、供氣）是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是城市建設(shè)和可持續(xù)性發(fā)展的制約因素，這些工程網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)規(guī)劃上有許多方面存在著共性。對給水管網(wǎng)系統(tǒng)進行建模，一方面對于大量復(fù)雜、繁瑣的問題能夠取得快速、準(zhǔn)確的計算結(jié)果，大大提高了工作效率，使得以前很少或者不可能進行的大型工程量計算問題和多方案比較問題得以順利解決。另一方面，可以對輸配系統(tǒng)的工作狀態(tài)（水力、水質(zhì)）進行比較準(zhǔn)確的模擬仿真，尤其當(dāng)系統(tǒng)中有較完善的設(shè)施時，更可以對系統(tǒng)的實時工況進行在線模擬，這樣不僅可為系統(tǒng)的優(yōu)化運行、調(diào)度提供很好的基礎(chǔ)條件，為系統(tǒng)的改擴建提供可靠的依據(jù)，也為給水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)測和安全輸配提供支持。對給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模完成后應(yīng)注意管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，包括四個方面：水壓、水量的保證性；水質(zhì)的安全性；可靠性和經(jīng)濟性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，作為系統(tǒng)工程之一的可靠性工程理論日益受到廣泛重視。在近代，各種工程系統(tǒng)、構(gòu)筑物設(shè)計時，已經(jīng)開始應(yīng)用可靠性的數(shù)學(xué)理論?？煽啃院推渌夹g(shù)經(jīng)濟指標(biāo)一樣，成為評價系統(tǒng)優(yōu)劣的主要指標(biāo)?？煽啃詥栴}之所以得到重視，是因為系統(tǒng)、構(gòu)筑物、設(shè)備相互有關(guān)，任一部分損壞可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的故障，而整個系統(tǒng)的故障，例如給水系統(tǒng)發(fā)生故障，將對社會和人民生活帶來損害。而故障的發(fā)生多數(shù)為隨機事件，一般無法預(yù)料和預(yù)防，因此給水系統(tǒng)可靠性具有概率的性質(zhì)。在生活節(jié)奏日益加快的今天，確保給水管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行具有十分重要的意義。二、文獻綜述1.國內(nèi)研究歷史與現(xiàn)狀我國原哈爾濱建筑大學(xué)給排水系統(tǒng)研究室，在80年代末著力開展了建模理論與實踐的研究。近年來，同濟大學(xué)與南京、佛山、上海等城市供水企業(yè)合作，緊密結(jié)合企業(yè)科技進步和技術(shù)應(yīng)用需求，合作開展供水管網(wǎng)建模、管網(wǎng)科學(xué)調(diào)度和管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)和應(yīng)用，成功開發(fā)了“同濟宏揚給水管網(wǎng)建模、科學(xué)調(diào)度和管網(wǎng)GIS”系列軟件，取得了良好的科學(xué)技術(shù)成果和應(yīng)用效益，對于我國城市供水管網(wǎng)信息化技術(shù)進步和生產(chǎn)應(yīng)用起到了有力的推動作用。2.國外研究歷史與現(xiàn)狀國外在管網(wǎng)建模方面起步于20世紀(jì)60年代。20世紀(jì)80年代在計算機技術(shù)飛速發(fā)展的促動下，英國在管網(wǎng)建模與應(yīng)用方面做了大量工作，并提出了建模的標(biāo)準(zhǔn)。隨著計算機及相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展、遙測遠傳設(shè)備的應(yīng)用，進入了實用化階段。3.文獻綜述給水管網(wǎng)系統(tǒng)建模，是為模擬管網(wǎng)系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的過程。建立模型可以解決以往難以解決的問題，顯著提高管理水平和經(jīng)濟效益，便于后續(xù)方案優(yōu)化和管道的更新改造。本文是在查閱相關(guān)文獻后，主要對管網(wǎng)系統(tǒng)建模和優(yōu)化的可靠性方面進行的綜合分析整理。包括模型的類型、建模所需信息、建模過程與校驗、在實際中的應(yīng)用以及管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)、系統(tǒng)備用、各組分障礙的影響、設(shè)計時對可靠性的考慮等幾個方面的內(nèi)容。4.選題研究存在的主要問題給水管網(wǎng)建模及其可靠性分析主要存在兩方面的問題。一是硬件上，越是精細的模型越是對計算機的運算處理能力要求的高。算法的改進可以相應(yīng)緩解這一問題，但計算機技術(shù)能否進一步發(fā)展是制約管網(wǎng)模型能否更真實的指導(dǎo)現(xiàn)實工作的一大因素。二是軟件上，建模的過程需要跨多個學(xué)科的人才，只有兼顧扎實的專業(yè)知識、具備豐富的實踐經(jīng)驗，同時擁有一定的計算機基礎(chǔ)，才能真正建立起并可以優(yōu)化管
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