【摘 要】
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供水管网漏损一直以来是水行业存在的一大影响管网安全的难题。近年来,通过不断地实践证明,将供水管网规划分为独立计量分区(District Metered Area,DMA)已经成为供水管网控制漏损的重要技术之一。本文利用复杂网络理论构建供水管网的复杂网络模型,提出一种利用管网节点弹性指数差和管网水头损失划分供水管网DMA分区的方法。该DMA分区方法主要分为两个步骤:首先,基于自适应谱聚类算法求解DM
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供水管网漏损一直以来是水行业存在的一大影响管网安全的难题。近年来,通过不断地实践证明,将供水管网规划分为独立计量分区(District Metered Area,DMA)已经成为供水管网控制漏损的重要技术之一。本文利用复杂网络理论构建供水管网的复杂网络模型,提出一种利用管网节点弹性指数差和管网水头损失划分供水管网DMA分区的方法。该DMA分区方法主要分为两个步骤:首先,基于自适应谱聚类算法求解DMA分区边界管道。该算法基于复杂网络模型构建管网节点弹性指数差的相似矩阵,并对构建方式进行了优化,避免人工设置参数,同时算法能对划定分区个数范围的管网进行最佳分区个数的筛选,有助于分区效率的提高。其次,求解DMA分区进水口和阀门位置。以水源到各DMA分区中心节点的最小水头损失为优化目标,基于复杂网络模型构建管道水头损失权重矩阵,利用最短加权路径算法求解分区进水口位置,其余边界连接管道布置阀门,完成供水管网整体DMA分区的划分。将本文所提分区方法应用到实例管网中,划分为5个DMA区域。从管网压力控制水平、管网漏损量控制水平和管网可靠性三方面对分区结果进行水力安全可靠性评价检验。由检验结果可知,分区后管网平均压力由原来的41.4m降低为40m,管网各分区压力的均匀性指数均<0.5,且管网经事故校核和消防校核后均大于14m,证明分区后管网压力得到有效控制;分区后管网整体漏损量降低,通过计算得出管网各个时刻漏损量平均降低14.5L/s,漏损量得到控制;分区前管网各个时刻的水力可靠性平均指数为1.91,分区后管网各个时刻的水力可靠性平均指数为1.83,分区前后可靠性指数无显著变化。综上所述,根据评价结果可知,本文所提的DMA分区方法具有可行性,针对不同供水管网能够自动确定分区个数,具有适用性,可为今后供水管网DMA分区提供借鉴方法。
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