管网水力模型广泛用于供水系统的规划设计和调度决策,然而,受限于离线建模条件和人工校核维护方式的影响,离线模型越来越难以应对诸如爆管、水泵机械事故、水质污染等紧急事件的挑战,因此,近年来传统离线模型的种种能力受到质疑和低估。通过将SCADA系统的在线数据与模型连接,进行实时建模,充分发挥模型的性能,满足实际需求,是当前供水管网水力建模研究的热点。限于以往信息化基础条件和相关理论研究不足,实时建模在国内尚无具体研究及应用先例。随着国内供水企业SCADA、GIS等信息化系统逐步完善,进行实时建模研究条件日渐成熟。借此,开展了供水管网实时建模及应用研究,主要内容如下:1、实时模型对管网动态不确定性的改进研究:阐述了实时模型对传统离线模型难以克服管网动态不确定性因素的改进;对影响实时模型精度的敏感性因素进行了分析。2、EPANERT-RTX实时建模技术介绍与改进:(1)EPANET-RTX在线预处理方法不能有效消除管网异常噪音,改进了重采样和移动平滑方法;(2)EPANET-RTX需水量估计算法易使节点用水量估计值过于平滑,使模型模拟偏差较大,提出利用动态基值对节点需水量进行在线分配;(3)针对EPANET-RTX未提出的负需水量水源的水头和阀门状态更新问题,提出了相应方法实现;3、DMA实时模型建立:提出了在DMA下独立进行实时建模的方法,并针对S市DMA开展了实时建模试验。试验结果表明,较于EPANET-RTX以及原有离线模型,DMA实时模型在平均拟合精度、动态拟合精度、实时跟踪精度上都有相对提高,尤其相比离线模型有很大提高。4、DMA实时模型在管网爆管定位问题上的应用:鉴于传统离线模型在爆管定位时存在固有缺陷,本文提出了基于实时模型优化校核的爆管定位方法。该方法利用遗传算法优化校核实时模型,实现爆管定位与漏失量的计算。为使得解在空间上收敛,利于精确定位,提出利用基于空间自然搜索方法对遗传算法中的个体进行编码;利用压力态势和流量异常率的分析进行爆管初步定位,实时模型通过初步定位得到的初始参数,对爆管进行精确定位。5处爆管定位试验结果表明,两处定位偏差控制在了250m以内,虽然另外3处爆管对测点压力影响甚微,定位难度较大,但定位偏差仍控制在了1km以内,证明了相比传统离线定位方法更具实用性,定位精度能较大提高。5、DMA测点优化布置改进研究:为提高实时模型的校正精度和异常侦测能力,分别利用基于聚类分析和基于灵敏度寻优的方法对DMA测点进行优化布置研究。针对以往编网法存在效率慢的问题,采用Kmeans方法结合模糊相似矩阵进行快速聚类;针对以往使用灵敏度标准差会存在使测点分布不均匀问题,引入了空间距离离散因子作为优化目标项,使测点分布更均匀。实验结果表明,较于现有测点分布,两类优化布置的测点分布更合理,符合预期设计目标,为实时模型进一步研究应用奠定了基础。