城市供水管网漏损动态预测的Bootstrap-Lee-Carter模型*

为对某城市供水片区的不同管径和管材的管道漏点率进行动态预测,考虑城市供水管网漏损时变特征,采用Bootstrap方法估计Lee-Carter参数模型。针对供水管网漏点率进行经典Lee-Carter模型预测,并通过残差等高线图及其同方差性质检验,比较分析最小二乘法和加权最小二乘法估计Lee-Carter模型参数的拟合效果;考虑供水管网漏损时变引起的模型参数不确定性扰动,利用残差Bootstrap方法抽样模拟Lee-Carter模型参数置信区间和模型改进后的供水管网漏损预测结果。结果表明:Bootstrap-Lee-Carter模型相比经典Lee-Carter模型具有更高的预测精度。     

基于深度置信网络的管网泄漏故障诊断方法研究

针对当前管网系统数据量大不利于传统模型方法诊断故障的问题，设计了1种基于深度置信网络的管网故障诊断算法。首先，对管网数据结构以及管网系统运行状态进行分析，选取管网主要数据作为故障诊断网络的输入，确定相应运行状态作为诊断网络输出；其次，设计了基于多个受限制玻尔兹曼机与Softmax分类器级联的深度置信网络，并且利用对比散度算法和BP算法对模型进行预训练与调优，使模型参数达到全局最优；最后，通过实验测试确定所设计的深度置信网络的训练迭代次数与网络层数，使算法诊断准确率达到最优。研究结果表明:提出的基于深度置信网络的管网故障诊断算法对管网故障诊断可以达到良好的诊断结果，泄漏预测准确率在验证集样本上可达96.87%，在管网泄漏检测方面，相较于传统基于模型的方法优势明显。     

分类分级视角下供水管网地震韧性评估研究

为解决供水管网安全精细化管理问题，提升城市供水管网地震韧性水平，在综合分析影响供水管网安全的主要因素的基础上，引入分类分级理念，结合动态分级法(Dynamic Classification Method, DT)和集对分析-可变模糊模型(Set Pair Analysis-Variable Fuzzy Recognition Model, SPA-VFRM),建立供水管网地震韧性评估分类分级模型，动态优化供水管网地震韧性分类，量化评定管道安全韧性分级，并应用于某县城供水管网安全韧性综合评估。结果表明，提出的新模型可以有效实现供水管网地震韧性的分类与分级，提高供水管道风险识别的精确性，能够为制订科学的供水管网维护和改造策略提供理论支持。     

基于AHP-熵权法组合赋权的排水管网风险评估方法研究

近年来,随着我国城镇化程度的快速提升,城市排水管网发展迅速,也日益被关注.首先介绍了结合层次分析法和熵权法的组合赋权法,给出了排水管网风险因素指标,建立了排水管网风险评估指标体系,并介绍了排水管网的风险评分方法,用风险矩阵对风险进行评级.最后对城市区域的排水管网进行了案例分析,并用评价召回率对评价方法的效果进行评估,结果表明,建议的方法能较全面地识别市政排水管网问题管段.     

供水管网震后流量监测点的动态分级优化布局研究

为了提高管网地震监测点布局的准确性和合理性，基于管网微观水力计算模型和动态分级法，提出供水管网震后流量监测点的动态分级优化布局模型。首先，利用管网微观水力计算模型计算管段流量的影响系数，构建管段的影响系数矩阵，并利用信息熵确定管段权重；其次，标准化处理影响系数矩阵，通过聚类迭代提出供水管网地震流量监测点优化布局的动态分级方法，对供水管网震后流量监测点进行优化布置分级评定；最后，根据工程实例进行方法实践，结果表明:供水管网中的管线分类较为科学合理，地震监测点在供水管网上分布也比较均匀，而且该模型在一定程度上消除了人为因素的影响，保障了震时管网的监控效果和日常建设的合理性。     

基于投影寻踪聚类的供水管网地震韧性评估

为分级保障城市供水管网安全运行,基于韧性解析和管网震害机制,构建考虑管道物理属性、管外环境条件、管内水力功能等因素的供水管网地震安全韧性评估指标体系;引入投影寻踪方法对各指标进行线性投影,建立供水管网地震安全韧性评估的投影寻踪聚类模型,量化分析供水管网地震安全韧性水平并分级,确定各管段地震安全韧性等级及排序;应用评估某供水管网,并将评估结果与动态分级法、谱系聚类法进行对比。结果表明:基于投影寻踪聚类的供水管网地震韧性评估模型可成功实现供水管网地震安全的韧性分级与排序,更全面地反映管材、接口形式等不同因素对供水管网地震安全韧性的影响程度。     

城市污水管网气体爆炸风险评估

针对城市污水管网发生气体爆炸事故的危害性,分析了影响城市污水管网发生气体爆炸事故的因素,建立了基于模糊综合评价法的污水管网气体爆炸风险评估模型。拟定了各因素风险级别(Ri)及其判断依据,根据两两比较法确定了各影响因素的相对权重(Wi)。最后将该模型运用于某小区污水管道气体爆炸风险评估,结果验证了该模型的合理性,并提出了相应的管理对策。     

吸气式感烟火灾探测系统采样管网模拟仿真

通过对吸气式感烟火灾探测系统采样管网进行流体力学分析,建立了采样管网系统力学数学模型,采用了面向对象的编程技术,编制了工程管网设计模拟仿真软件,实现各采样点的探测灵敏度及探测响应时间的计算和对采样孔径的优化调整,在实际应用中取得良好效果。     

基于改进Bow-tie模型的城镇燃气管网风险分析

燃气管网是城镇中的重大危险源,一旦发生事故,后果多数较为严重。为更清晰地了解事故发生原因、后果,制定预防、减缓措施,笔者提出改进Bow-tie模型对城镇燃气管网进行风险分析。改进Bow-tie模型从人、机、环、管四方面分析事故原因,从人员、财产、环境、社会四方面分析事故后果,将风险识别、风险分析、风险评估、风险控制、风险管理在图中展示,并为燃气管网事故提出预防和减缓措施,降低事故率。结果表明应用改进Bow-tie模型可直观掌握事故全过程动态,清晰了解事故的起因、结果,对分析燃气管网泄漏事故具有重要意义。     

基于节点流量校核的供水管网爆管定位研究

针对目前基于节点压力变化定位供水管网爆管的方法,当供水管网中泵切换时,导致定位爆管位置存在误报的问题,提出了基于节点流量校核的管网爆管定位方法.利用奇异矩阵法推导出节点流量灵敏度矩阵,采取奇异矩阵中的最优搜索向量计算方法找到节点流量变化位置,确定爆管管道.首先,将该方法应用于一个小管网,阐述基于节点流量校核的管网爆管定...     

基于复合模型的干式除尘系统粉尘爆炸风险分析

为系统分析干式除尘系统的粉尘爆炸事故,提出一种基于粉尘爆炸特性参数的融合FMEA及DOW分析于一体的复合模型风险分析方法。首先利用FMEA方法对涉爆设备进行分析,确定引起爆炸的原因和造成的结果,辨识爆炸事故节点;然后在粉尘特性参数的基础上对事故节点进行爆炸可能性分析;最后对事故节点展开DOW分析,确定爆炸后果严重度,利用风险矩阵法确定事故节点的危险性等级,并提出相应的防范措施。同时,以某一木制品加工厂除尘系统为例,应用该复合模型风险分析方法,验证了其有效性和可行性。     

氯胺消毒管网“三氮”与总氯变化的预测模型

为探讨氯胺消毒供水管网的水质问题,建立了一种试验规模的氯胺消毒供水管网水质模拟系统。基于质量守恒原理和双Monod方程建立了该系统的硝化与氯胺衰减动力学耦合模型,并通过试验对该模型进行了验证。模型中的部分参数采用非线性多项式回归方法进行估计。应用该模型确定了活性氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的数量。该模型对管网模拟系统内氨氮、硝酸盐氮与总氯的预测值与实测值基本一致,但对亚硝酸盐氮的预测值与实测值存在较大偏差。     

北方地区城市燃气管网安全性评定

对北方地区某市燃气管网的主要失效形式进行了统计分析,提出了燃气管网的检验检测方法,并对低压庭院管道进行了开挖检测。根据有关规范要求,建立了燃气管网安全性评定准则,并重点对低压庭院管道进行了安全等级划分。同时,采用蒙德评价法对燃气管网单元进行了风险评价。分析表明,采用风险评价法与安全技术规范对燃气管网单元的安全性评定结果基本一致。     

桥梁结构安全性评价力学状态参数标定方法

为建立有效的桥梁结构安全评估有限元模型,提出基于桥梁结构诊断试验数据的力学参数标定方法,考虑力学参数及作用效应参数量值的相关性,结合对两者的规则化,消除灵敏度分析时灵敏度矩阵的奇异性;在优化目标函数中引入罚函数来改善收敛效率及收敛性;并通过标定一座在役桥梁结构力学参数有限元模型,分析试验测试数据与以基于结构设计参数得到的作用效应值偏差较大的原因,并验证所提出方法的有效性。结果表明:基于诊断试验的桥梁结构力学参数标定方法,可有效解决传统分析方法与试验结果差异较大的问题,有助于准确评价桥梁结构安全性。     

基于模糊相似优先比的供水管网渗漏同步诊断*

为加强城市供水管网渗漏诊断能力,采用基于模糊相似优先比的漏损判别方法实现供水管网漏损定位及漏损程度的同步诊断。通过MATLAB软件调用最新版EPANET V2.2建立供水管网模型,在管段中间加入扩散器模拟单次渗漏事件,通过更改扩散器系数实现渗漏量的控制;基于压力驱动水力分析得到各节点压力变化,遍历模拟各管段漏损后,通过建立节点压力灵敏度矩阵,采用K均值聚类法进行监测点布置;在此基础上,在易渗漏管段模拟产生不同渗漏级别的渗漏事件,以监测点压力变化值构建源范例库,在熵权法的基础上,采用模糊相似优先比方法同步诊断渗漏位置及渗漏程度。以某一实际管网为例,模拟产生50例历史渗漏事件,采用模糊相似优先比同步诊断新渗漏事件的渗漏位置及渗漏程度,并对比3种权重方法。结果表明:模糊相似优先比法可有效地实现渗漏定位与渗漏程度的同步诊断。     

吸气式火灾探测系统采样管网优化设计

对吸气式火灾探测报警系统中采样管网进行优化设计是提高其探测性能的重要手段。基于流体动力学原理,建立管网内气体运动数学模型,给出各状态参数之间的关系式。分析常见管网布置方式的优缺点,提出吸气式采样管网的优化设计方案:视每个采样孔为1个点型感烟探测器,采样孔间距基本一致,调整孔径使各采样孔进气量相同,孔数较多时,可增设末端孔,以缩短气体样本传输时间。从理论上分析管网参数对探测性能的影响,并利用Fluent 6.3进行相应的数值模拟。结果表明,样本传输时间与管长、管径、开孔数成正比,与总流量和末端孔孔径成反比。     

城市雨水管网内涝失效的可靠性分析

为了提高雨水管网的排水的可靠性,将工程结构中的可靠性理论引入雨水管网,在可靠性的基础上利用定量风险分析方法对整个雨水管网进行分析,得出雨水管网的失效概率.首先分析雨水管网内涝失效的功能函数与极限状态函数,研究功能函数中各个随机变量的不确定性;接着提出将一次二阶矩法中的设计验算点法用于评估单个雨水管道内涝失效的可靠性,得出单个雨水管道的内涝失效的可靠指标,进而通过转化得出单个雨水管道的内涝失效概率,整个计算过程在Matlab中实现;最后运用事故树法对整个雨水管网进行定量风险分析,最终得出雨水管网出现内涝失效的概率.算例研究表明,现有的单个雨水管道的可靠性偏低,雨水管网的可靠性也偏低.     

GO法进行有共因失效系统可靠性分析的新算法研究

共因失效可能使系统的可靠性大大降低,是系统可靠性分析中的重点和难点。GO法可以对含共因失效的系统进行可靠性分析。为了选取已有算法合适的参数,更为了提高有多个共因失效组系统的GO法可靠性分析效率,进行了相关研究。对关键参数公式进行了理论分析,并就几个算例系统进行了计算试验;对已有算法进行了深入研究,为了改进已有算法对共因失效组逐个处理,提出了将共因失效组中的部件均由本组等效共因失效部件代替的新算法。进而,应用分组法和新算法对一个简单示例系统和外电源备用系统进行了共因失效分析。给出了对已有算法参数选取的建议;通过对比可知分组法与新算法计算结果相近。通过对已有算法参数的合理化选取,可以提高计算结果的准确度;新算法可对所有共因失效组一次性处理,是共因失效分析的有效方法。     

燃气管网定量风险分析方法综述

以城市燃气管网的风险为研究对象,分析并提出一种可用于城市燃气管网定量风险分析的新思路,包含了不同事故后果及其物理模型的分析即事故可能性分析、后果分析和风险评价,分为失效事故假定、泄漏率计算、物理效应计算、致死率计算、风险值计算、风险评价等环节;整理、研究城市燃气管网定量风险分析所涉及的多种物理模型,并通过比较不同模型的特点,分析各个模型的不足之处;最后针对国内外研究现状及燃气管网风险的特点,指出研究发展方向:研究风险在燃气管网内的传播,提出燃气管网相继失效的风险分析方法。所提出的分析思路、计算方法可与工程应用相结合。     

一种城市燃气管网泄漏风险动态计算模型

为科学地评估并及时控制城市燃气管网泄漏的风险,采用贝叶斯网络(BN)与地理信息系统(GIS)相结合的方法,建立燃气管网泄漏风险动态计算模型。首先,利用故障树(FT)系统地分析管网泄漏事故,考虑到管网服役时间和外界干扰事件的动态性,将建成的FT映射到BN中,进而动态计算燃气管网的泄漏概率;然后运用GIS技术对管网泄漏后果的严重度指标进行赋值,并将动态泄漏概率和后果严重度值结合,建立上述模型;最后,以某区域的燃气管网为研究对象,验证该模型的有效性。结果表明:该模型能够综合时间因素以及突发事件对管网泄漏的影响,实现对管网泄漏风险的动态计算和可视化显示。