给水管网海曾威廉系数优化校正研究

发布时间：2020-11-04 12:19

　　 近年来,国家对“智慧水务”平台中营业收费系统及SCADA系统的支持力度不断加强,给水管道作为供水系统中重要组成部分在管网系统智能管理中的重要性不言而喻。摩阻系数作为给水管道水力计算的基本要素,其准确度直接影响了水力计算的精确度,进而影响了流体力学的理论研究和工程实践结果的准确性及供水的可靠性、供水系统的运营成本。然而,管道摩阻系数很难实现现场开挖实测,这一现象导致了管道摩阻系数的确定成为了现今行业内急需解决的一个问题。选用管道摩阻系数中的海曾威廉系数为研究对象,确定使用灵敏度系数分析法对给水管网系统管道进行分组,利用遗传算法针对摩阻系数中的海曾威廉系数进行优化校正。分别建立6节点管段、8节点管段、9节点管段、12节点管段、15节点管段、16节点管段、18节点管段、20节点管段、24节点管段这9个理想管网模型,利用WATERGEMS软件将管道海曾威廉系数的改变转化到节点的水压上,采用单一变量法改变各模型管道的海曾威廉系数,利用MATLAB软件编制算法得出海曾威廉系数的改变对各节点水压改变值,分析每个模型中各管段的灵敏度系数。结果表明,海曾威廉系数的改变只对一部分节点水压产生较大影响,对某些节点水压影响很小,甚至可忽略不计。因此,在给水管网中,只需对灵敏度系数大的管道海曾威廉系数进行优化校正,对于灵敏度系数小的管道海曾威廉系数可采用经验值。关于校正方法的选定,考虑到遗传算法具有高优化能力、适应性强、速度快、能实现全局调控等优点,决定采用遗传算法对管道进行校正,并应用于HN市实际管网中。通过EPANET软件建立的实际管网管道摩阻系数校正模型来模拟多种时刻的管网运行情况,利用MATLAB软件中编制的遗传算法,根据灵敏度系数的不同范围将拟校正管段分为三组,对三组拟校正管段分别进行运算得出其校正结果。通过分析对比与误差分析,发现利用该优化方法能够较好的校正管道的海曾威廉系数。今后无需管道现场开挖实测,便可确定管道海曾威廉系数,准确的模拟出管网实际运行情况,即节省了投资,又大大节约了时间。
【学位单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU991.33
【部分图文】：

Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｉｃｈｎｏｇｒａｐｈｙ?ｏｆ?ｓｃｈｅｍｅ?１??（２）方案二??本方案（布置形式如图１．２所示）由组合式水箱、吸水管路、测试管路、回水管路组??成。管路材质为球墨铸铁管，内设温度传感器、液位计和稳水孔板。水泵选型依据测试段??直径、试验流速确定，泵的出水口安装止回阀防止管内介质倒流，其方案与方案一基本一??致。所选测试管段并联连接，阀门控制启闭，试验前无需更换符合相应测试段条件的吸水??管路，可通过阀门的幵启与关闭控制不同管径的球墨铸铁管与水泵出水口后的直管段、回??水管路相连构成循环回路，管道与管道附件间采用法兰连接（压力传感器除外）。在试验??段首末两端各布置一个测压断面，通过钻孔将高精度测压计安放在试验段指定位置上，搭??配法兰式电磁流量计，通过中控系统以实现远程数据在线采集与传输。为提高试验的自动??化水平

（３）方案三??测试系统由供水系统（原水水箱、吸水管路、ＤＲＬ恒压供水设备）、管路系统（缓冲??管路、测试管路、回水管路）以及计量水箱组成。测试系统布置形式如图１．３、图１．４所示。??本方案计划测试管材分别为涂有硅酸盐水泥内衬、水泥内衬加环氧树脂密封层、聚氨酯内??衬的球墨铸铁管，为使试验式平台模拟的管道运行工况更接近于实际工程中的自来水管??道，选择的测试段管道平均流速在平均经济流速（ＤＮ＝１００？４００ｍｍ，ｖ＝０．６？０．９ｍ／ｓ；?ＤＮ??彡４００ｍｍ，ｖ＝０．９？１．４ｍ／ｓ）且最大测试流速小于３．０ｍ／ｓ的范围内进行摩阻系数的测试。??参照静态容积法计量管段流量，静态容积法工作原理参照国家水大流量计量站标准流??量装置使用的静态容积法工作原理，并在国家水大流量计量站的静态容积法工作原理基础??之上，调整优化了本测试系统的流量计量工作原理：将测试管段安装在试验管路中，启动??水循环系统。水流经上游缓冲段、测试管段、流量调节阀门从原水水箱一侧通过开式换向??器进入与换向器联通的下端分液器内。开式换向器在未执行换向动作前，测试系统实现水??流循环流动。待测试管段流态稳定时

ｊ?＾?ｉ?．?，；■：墓￣禪？肌＝％爹，，－：—息－－，：０闕名：，＇??图１．２试验式方案二平面图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｉｃｈｎｏｇｒａｐｈｙ?ｏｆ?ｔｅｓｔ?Ｓｃｈｅｍｅ?２??（３）方案三??测试系统由供水系统（原水水箱、吸水管路、ＤＲＬ恒压供水设备）、管路系统（缓冲??管路、测试管路、回水管路）以及计量水箱组成。测试系统布置形式如图１．３、图１．４所示。??本方案计划测试管材分别为涂有硅酸盐水泥内衬、水泥内衬加环氧树脂密封层、聚氨酯内??衬的球墨铸铁管，为使试验式平台模拟的管道运行工况更接近于实际工程中的自来水管??道，选择的测试段管道平均流速在平均经济流速（ＤＮ＝１００？４００ｍｍ，ｖ＝０．６？０．９ｍ／ｓ；?ＤＮ??彡４００ｍｍ，ｖ＝０．９？１．４ｍ／ｓ）且最大测试流速小于３．０ｍ／ｓ的范围内进行摩阻系数的测试。??参照静态容积法计量管段流量，静态容积法工作原理参照国家水大流量计量站标准流??量装置使用的静态容积法工作原理，并在国家水大流量计量站的静态容积法工作原理基础??之上，调整优化了本测试系统的流量计量工作原理：将测试管段安装在试验管路中，启动??水循环系统。水流经上游缓冲段、测试管段、流量调节阀门从原水水箱一侧通过开式换向??器进入与换向器联通的下端分液器内。开式换向器在未执行换向动作前，测试系统实现水??流循环流动。待测试管段流态稳定时
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王彤;何英;高键;;基于遗传算法的大型给水管网模型C值校核[J];供水技术;2012年03期

2 丁涛;顾妍平;王淑英;薛海乔;刘迪;;基于Matlab软件的突发事故水质解析模型与应用[J];安全与环境学报;2012年01期

3 郭文娟;杨力;张荣辉;;关于给水管道优化设计的几点思考[J];给水排水;2011年05期

4 牛志广;王宇飞;张珽;张宏伟;;供水管网的摩阻系数校核与漏损定位计算方法[J];天津大学学报;2011年04期

5 宋兰合;;城市供水管网问题突出亟待改造[J];建设科技;2008年05期

6 陆海;吕谋;董深;;给水管网微观模型水力校正研究[J];青岛理工大学学报;2008年01期

7 郑毅;彭晨蕊;谭浩;赵新华;;给水管网内铁离子的释放[J];天津大学学报;2008年02期

8 张凤娥;殷志宁;李宏;;EPANET水力模型在供水管网优化中的应用[J];给水排水;2007年11期

9 吴小刚;张土乔;;关于给水管网可靠性分析方法的综述[J];节水灌溉;2006年04期

10 张土乔;许刚;吕谋;卓敏;;给水管网管道摩阻校正方法研究[J];浙江大学学报(工学版);2006年07期

相关博士学位论文 前1条

1 杜坤;供水管网水力模型校核与漏损定位研究[D];重庆大学;2014年

本文编号：2870090