供水管网系统爆管可监控最小管径分析方法研究

第30卷第23期2014年l2月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVo1．30No．23DeC．2014供水管网系统爆管可监控最小管径分析方法研究赵丹丹，程伟平，许刚，蒋建群(1．浙江大学建筑工程学院，浙江杭州I310058；2．广州市自来水公司，广东广州510600)摘要：针对供水管网系统爆管监控问题，利用某水厂数据采集与监视控制系统(SCADA)监测到的压力波动，分析了管网压力波动环境背景噪声，确定了管网压力波动的拐点。采用该水厂的水力模型模拟爆管对管网的水力冲击，并根据压力异常波动的拐点确定了该水司供水管网系统爆管可监控最小管径在DN600左右，对于大于该管径范围的管道爆管，能够利用爆管监控的压力波动方法进行实时监控。关键词：供水管网系统；爆管监控；可监控最小管径；水力模型中图分类号：TU991文献标识码：C文章编号：1000—4602(2014)23—0117—06StudyonMinimumDetectablePipeDiameterforPipeBurstinWaterDistributionSystemZHA0Dan—dan，CHENGWei—ping，XUGang，JIANGJian—qun(1．CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China；2．GuangzhouWaterSupplyCompany，Guangzhou510600，China)Abstract：Forthepurposeofpipeburstdetectioninthewaterdistributionsystem，thepressurefluctuationsmonitoredbytheSCADAsystemforawaterworkswasusedtoanal5zetheenvironmentalbackgroundnoiseofpressurefluctuationsofthewaterdistributionsystemanddeterminethethresholdsofabnormalpressurefluctuations．Thepressurefluctuationscausedbypipeburstweresimulatedbythehy—draulicmode1．TheminimumdetectablepipediameterwasdeterminedtobeDN600bycomparingthethresholdsofthepressurefluctuations．ThepipeburstswithpipediameteroverDN600couldbedetectedbyanalyzingthereal—timepressurefluctuations．Keywords：waterdistributionsystem；pipeburstdetection；minimumdetectablepipediame—ter；hydraulicmodel由于管材、管龄、腐蚀、外界施工等原因造成城市供水系统管道爆管是整个供水系统面临的重要问题，爆管不仅带来直接经济损失，甚至会导致污染问题。为了降低爆管发生率及连带损失，必须要加强供水系统一体化管理，其中一个重要方面是要及时发现爆管事故并进行定位，并在最短的时间内进行修复。现在应用较广泛的是声学方法，是通过监测在爆管口处水溢出时产生的声学波动或者噪声等来实现的，适用于距离爆管位置250m范围内⋯；此外还有示踪气体注入法、分区测量法等。爆管监控的另一个研究方向是根据爆管事故发生后管网系统水波动特征，建立瞬态漏损监控模型：包括瞬态逆分析法(ITA)、频域分析方法。第一种方法由Pudan基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07423、2012ZX07408—002)；国家高技术研究发展计划(863)项目(2012AA062608)；穗水科信项目(2014—3)；广州市水务科技项目(2014)·117·第30卷第23期中国给水排水等首次提出，在该逆问题中，系统部分状态变量通过实测得出，独立变量未知，如管道糙率、需水量等；通过不断优化求解，当监测和计算压力水头差的平方和最小时，则计算的爆管状态就是实际发生的爆管状态；Tang、Covas等进行了一系列试验研究对ITA进行验证。频域分析方法是通过对比正常和异常管网的频率响应谱来判断异常位置。随着实时在线监测系统的广泛应用，研究者开始利用人工智能方法建立爆管与实时监测数据之间的关系，如梁建文、Mounce等利用人工神经网络建立管网水压与爆管位置、爆管程度之间的关系，进行爆管分析，当预测的管网状态