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...     

利用粒子群算法求解管网污染源反向追踪模型

针对供水管网中突发污染事件的污染源识别问题,构建污染源反向追踪的模拟-优化数学模型,利用粒子群优化算法求解污染物的侵入位置、时间及侵入速度信息。分别以监测点处污染物模拟质量浓度与实际质量浓度为数据源,应用模型对试验供水管网进行污染源识别研究,分析管网拓扑结构、粒子群算法中种群规模及惯性权重参数设置对结果的影响。结果表明,当参数设置合理时,基于粒子群优化算法的污染源模拟-优化反向追踪模型具有较高的准确率和计算效率。     

复杂网络理论下燃气管网节点重要性分析方法

为提高城市燃气管网重要节点的安全运行水平,基于复杂网络理论,构建城市燃气管网拓扑结构模型及评价指标体系;在不考虑管网方向性条件下,运用基于逼近理想解排序(TOPSIS)的多属性决策法,分析节点重要度;在考虑管网方向性条件下,采用PageRank算法分析节点重要性排序;综合分析管网的关键节点位置及重要性排序。结果表明:基于复杂网络理论的拓扑结构图能较清晰地显示管网节点所处位置;节点效率、网络节点中心性及网络方向性均为影响管网节点重要性的因素;管网流向对重要性高的节点有较大影响。     

无消防水池的变电站火灾工况数值模拟研究

当前,建于市区的变电站为了节约用地,其消防系统通常不建设消防水池,消防用水直接从市政管网取水,该消防模式下的取水安全及管网响应情况值得关注。论文以某城市中心城区为例,采用EPANET 2.0构建了供水管网模型,针对供水高峰、流量转输和事故爆管3种不利供水条件,开展了无消防水池变电站的消防系统5种不同火灾工况的水力计算与数值模拟研究。结果表明,发生火灾时,由于需水量增加,市政管网自由水头值整体降低,但仅临近变电站的部分节点水头显著降低,不足28 mH_2O。从市政供水管网的两路干管取水灭火,可提高变电站消防供水的可靠性。变电站在管网中的位置不同,其在消防取水时对市政管网的影响差异明显,位于管网末梢的变电站消防取水时,其对供水管网的影响作用显著高于距供水水源较近的变电站。研究成果可为无消防水池变电站的水消防系统的设计和运行提供理论与技术支撑。     

基于网络分区和路径能耗的深井无线传感器网络多簇首路由算法

为解决深部矿井无线传感器网络因节点能量受限导致网络生存时间短及由多跳传输引起的“热区”问题,提出1种以分区结构和能量多路径为基础的带状无线传感器网络多簇首路由算法(NPPEC)。算法采用跳数泛洪方式建立带状网络分区结构,将节点分布密度加入主簇首竞选机制中,通过主簇首和副簇首的分工配合,使簇首能量更均衡地消耗;依据路径能耗、节点当前能量及位置计算路径选择概率,并通过控制跳数改善数据传输的实时性。经仿真比较,NPPEC算法网络生存时间约为LEACH算法的1.807 2倍、HEED-EELD算法的1.198 4倍,同时也有效改善了网络“热区”问题,为深部矿井无线传感器网络的构建提供1种更有效的解决方案。     

基于相似理论的燃气管网水力工况分析

为了实现对城市燃气管网全覆盖、无死角的安全性监控,提出了通过实验、模拟等方法实现对实际燃气管网水力工况的实时安全监控。基于相似理论及相似方法推导得到相似准则数;根据相似准则数建立与实验室燃气管网相似的实际燃气管网模型;通过对比实验室燃气管网与实际燃气管网节点运行压力,对相似准则数的准确性及适用范围进行了验证;提出了实验室燃气管网的优化方案。研究结果表明:利用相似准则数建立的实验室燃气管网可以模拟实际燃气管网水利工况。     

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GIS城市管网生命线的防灾减灾方法研究

为了有效制定城市管网生命线系统的非工程性防灾减灾措施,利用GIS的空间分析功能评估管网生命线的脆弱性和风险性.通过顶层设计结合工程性防护措施与非工程性保护措施可以降低防灾减灾的盲目性,进而形成统一规划的动态防护保障框架.根据Johansson构建整个管网生命线网络的准则,考虑到不同节点的差异,以管线流的供给与需求确定节点介数来判断节点的权重,得到管件接口处节点的脆弱性指标.在灾险理论的基础上,利用定性与定量相结合的方法,建立了管网生命线系统的风险性评价指标.最后,在获得单元区域内管网风险指数后,利用ARCGIS导入属性图层展现不同区域的风险状况,得到城市不同等级管网生命线的危险区域图.结果表明,城市管网生命线需建立一个整体的联防管理非工程性防灾减灾体系,进行专业化与精细化管理,并在单元区域控制下降低灾险发生的频率.     

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。     

终端区飞行冲突事件情景演变网络构建研究

为了控制终端区飞行冲突的风险,基于复杂网络,将飞行冲突的情景演变过程转化为复杂网络进行分析计算.分析侧向交叉跑道机场的主要安全风险,构建包含527个节点与2644条边的终端区飞行冲突情景演化复杂网络模型;采用无权有向网络中的节点度、度中心性、介数中心性、聚类系数等进行风险分析;采用Dijkstra算法,确定影响飞行冲突...     

基于LS-SVM的供水管网安全性评价方法研究

为评价城市供水管网的安全性,保障其正常运行,笔者基于多元分类最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法,在对城市供水管网安全运行影响因素总结与分析的基础上,构建供水管网安全性评价的指标因素集与评价模型,通过对有限的经验数据的学习,建立供水管网安全性与其影响因素之间的非线性关系。运用该模型进行实例仿真模拟,通过与实际安全等级及BP神经网络模型预测安全等级之间的对比表明:基于LS-SVM的供水管网安全性评价方法具有较高的精度,正确分类率可以达到83.33%。     

地震灾害下市政管网消防供水能力可靠度评估

提出了一种地震后管网的消防供水能力可靠度评估方法,考虑地震后管网破损的随机性与火灾发生位置的随机性,采用蒙特卡罗模拟生成管网震损场景,基于管网低压状态对不同位置火灾进行了消防供水能力评估。在管网不同位置依次生成火灾场景,对每个场景进行消防供水能力评估,同时基于我国消防用水量,构建了消防供水能力可靠度评价指标。将所提出方法应用于云南省某旅游古镇并与传统GIRAFFE方法进行比较,结果表明：传统方法高估了管网整体消防供水能力,尤其在震级较小时,会显著高估枝状管网区域的消防供水能力。     

大型公园道路网络关键节点脆弱性评价*

为更加科学有效地辨识景区道路网络中的客流关键节点,以节点脆弱性为度量指标,提出1种基于FIM模型的关键节点脆弱性评价方法。以某大型公园为例,首先通过ArcGIS软件将该公园的道路网络信息转换成可编译的文本信息,经过Java枚举可行路径,然后利用嵌入FIM算法的Lingo进行优化,得出网络节点的重要度。最后综合节点容量、流量、吸引度等信息加权得出网络节点的脆弱性。结果表明:该方法能够有效地对道路网络节点进行脆弱性度量并排序,景区可据此制定相应的客流导向方案以提高景区资源的利用率,提高游览的安全性。     

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。     

关于铁路供水管网实行检测的可行性探讨

对铁路供水管网实行检测是全面提高管网管理水平的基本要求,如何才能对地下管线了如指掌,极大程度地缩短故障处理时间,更好地为铁路旅客列车、运输生产服务;怎样才能降低管网漏损,为站段创造出良好的效益,这是摆在我们面前的一个综合难题。本文作者结合站段实际提出利用现有检漏设备对管网进行检测,努力降低供水成本的方案,并就其必要性、可行性做了明确阐述,供大家参考。     

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。     

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。     

矿井防尘供水管网可靠性未确知测度评价模型

为研究矿井防尘供水管网安全可靠性,综合考虑管网运行的影响因素,选取13个评价指标,建立指标体系,划分评价等级。依据未确知测度理论,构建矿井防尘供水管网未确知测度评价模型。以范各庄矿为应用对象,量化各指标,构造指标测度函数;运用信息熵确定指标权重;依据置信度识别准则,得到管网评价等级为Ⅱ级,说明其安全可靠性好。以5个典型煤矿为样本,运用该评价模型,分别得出各矿供水管网安全可靠性等级,并与实际情况对比,评价结果和实际情况相吻合,验证了模型的有效性。     

熵-TOPSIS-IFPA聚类方法在中欧班列运输节点风险识别中的应用

中欧班列运输网络中关键节点风险影响班列线路规划和运营安全。通过分析中欧班列运输节点的物理网络拓扑特性，结合考虑服务网络中节点服务能力的重要性，提出熵-逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS)节点重要度评估方法。考虑节点受外部宏观因素影响可能失效的情况，引入国家运输支撑力衡量节点失效可能，提出重要性-失效可能分析模型(Importance-Failure Possibility Analysis, IFPA)识别中欧班列关键运输节点风险，并采用K-Means++聚类算法对节点进行风险划分。通过构建中欧班列全域运输网络进行案例分析，结果表明该模型可有效识别节点风险且节点风险分类结果符合实际情况。高、中、低风险区和风险监测区分别对应5、10、7和6个关键运输节点。对运输节点进行风险分类有助于分级管理中欧班列运输风险，保障运输安全。