一种给水管网水力模型漏水量分配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种基于管线服务区域漏失权重的给水管网水力模型漏水量分配方法，属于给水管网水力模型构建与优化校核领域。该方法是将市政给水管线服务区域划分为等面积的公里网格并作为漏水量分配的基本单元，根据公里网格包含的全部管线信息计算出每个网格区内的漏失权重并分配漏失水量，然后再将网格漏水量分配至该区域邻近模型节点。该方法在基于管线漏失风险分配漏水量的思路基础上，考虑了管网水力模型中未包含的小直径管道产生的漏失水量，与实际情况更为相符，能够提高给水管网水力模型的精度。

A method of water leakage distribution in hydraulic model of water supply network

【技术实现步骤摘要】
一种给水管网水力模型漏水量分配方法
本专利技术属于给水管网水力模型构建与优化校核领域,具体涉及一种给水管网水力模型构建过程中漏失水量的分配方法。
技术介绍
随着我国经济、科学技术的飞速发展和城市化水平的不断提高，我国的供水行业进入快速发展的时期，供水问题已成为我国社会经济可持续发展的关键问题之一。为满足生产与生活的需要，供水行业由原来单纯的增加供水量向提高供水安全性、提高效益、加强管理的方向发展，尤其是在当前智慧水务的背景下，供水企业迫切需要一种能够分析管网运行状态的工具，以掌握本市的供水概况，提高其科学决策水平。给水管网水力模型是一种以计算机软件系统为技术平台来模拟真实管网系统，分析管网运行状态的工具。它能将综合供水管网ArcGIS系统的静态信息与SCADA系统的动态信息相结合，并结合用水量的预报、估算与分配，按水力学理论对供水系统进行水力建模与模拟计算，计算供水系统的水力运行状态，实时计算出所有管道的流量、压降、流速和水厂、用户节点的压力等水力信息，为供水系统科学调度与管理提供依据，保证管网内各个节点用户水量、水压和水质在有关规范和标准的许可范围内，有助于提升供水企业的管理水平和服务质量。给水管网水力模型系统是管网水质模型、调度优化模型及管网漏损控制模型的基础，水力模型的精度将影响城市供水企业的智能控制和优化运营管理。在建立给水管网水力模型的过程中，模型漏失水量的常用分配方法包括：比长度法、比流量法和基于管道漏失风险的比例分配法。由于管网水力模型的拓扑结构忽略掉了小直径管道，而管道漏水往往发生在这些小直径管道上，上述比长度法和漏失风险比例分配方法的缺点是不能考虑水力模型中未包含的小直径管道漏失水量的影响，管网模型中的漏水量分配位置不准确，并最终影响模型的精度。因此，本专利技术提出一种考虑全部市政给水管线影响的模型漏失水量分配方法，将全部管线的服务面积划分为等面积的公里网格，根据公里网格包含的全部市政给水管线信息和管线漏失风险计算每个网格内的漏失水量，然后将此漏失水量分配至该网格邻近的模型节点。该方法在基于管线漏失风险分配漏水量的思路基础上，考虑了管网水力模型中未包含的小直径管道产生的漏失水量，与实际情况更为相符，能够提高给水管网水力模型的精度。
技术实现思路
本专利技术针对目前在建立给水管网水力模型的过程中，应用比长度法和基于管道漏失风险的比例分配法分配模型漏失水量时，由于不能考虑水力模型中未包含的小直径管道漏失水量的影响，造成管网模型中的漏水量分配位置不准确，并最终影响模型的精度的问题，提出了一种基于管线服务区域漏失权重的给水管网水力模型漏水量分配方法。通过此方法，能够考虑给水管网水力模型中未包含的小直径管道产生的漏失水量，与实际情况更为相符，提高给水管网水力模型的精度。本专利技术的技术方案如下：一种基于管线服务区域漏失权重的给水管网水力模型漏水量分配方法，将市政给水管线服务区域划分为等面积的公里网格并作为漏水量分配的基本单元，根据公里网格包含的全部管线信息计算出每个网格区内的漏失权重并分配漏失水量，然后再将网格漏水量分配至该区域邻近模型节点。所述方法具体步骤如下：1.现状市政给水管线分类统计。基于现有市政给水管线GIS数据图层文件(包含管线编号、直径、管材、管龄、长度等数据)，先按管材、管径、管龄三个属性进行单独分类，管材种类数量为Rm个(如：普通铸铁、球墨铸铁、钢管、PE管等)，管道公称直径分类数量Rd个(如：40-70mm,75mm-100mm,150-200mm,250-300mm,…,600-800mm,等)，管龄分类数量Ra个(如：5年以下，6-10年，11-15年，16-20年，等)。按照“管材-管径-管龄”三个属性逐级嵌套分类，其中第i个管材分类(i＝1-Rm)包括Rd×Ra个嵌套子类，第i个管材分类的第j个(j＝1-Rd)管径分类包括Ra个嵌套子类，第i个管材分类中第j个管径分类的第k个(k＝1-Ra)管龄分类中的管线长度为Lijk(km)，且有Lijk≥0。按照上述嵌套分类方式，将总长度为L(km)的全部市政给水管线划分为Rm×Rd×Ra个嵌套子类，则存在需要说明的是，上述方法得到的Rm×Rd×Ra个嵌套子类中，是理论上完备的分类；实际应用中，若存在某些嵌套子类无数据的情况(如：“球墨铸铁管—直径40-70mm”)，则此分类对应的Lijk＝0；因此，上述理论上完备的嵌套子类划分在实际中是可行的。2.基于历史漏损维修记录的市政给水管线分类漏失权重计算。基于市政给水管线历史维修记录数据库(包括：漏点编号，漏点所在管线的编号、直径、管材、管龄等信息)，按照“管材-管径-管龄”的逐级嵌套分类，统计各个嵌套子类所对应的漏点数量nijk，且有nijk≥0，其中，N为管线历史维修记录数据库中的漏失记录个数。则嵌套子类ijk中管线对应的漏失权重为nijk/N。3.将管网服务区域划分为单元网格。基于现有市政给水管线GIS数据图层文件及其属性信息(包含管线编号、直径、管材、管龄、长度等数据)中的覆盖范围，确定现状给水管网的服务区域多边形，利用GIS格网生成工具将服务区域划分为指定面积的单元网格(如1km×1km的公里网络)。删除不包含管线(网格空间与管线图层不相交)的单元网格，对包含管线的单元网格进行独立编号，并另存为网格图层；最后得到M个位于管线服务区、且与管线相交的单元网格。4.分类统计每个单元网格内包含的管线数据。在GIS中将单元网格图层与现状管线图层进行空间相交关系运算，确定每个网格中所包含管线的数量和编号，根据管线图层中各个管线编号对应的直径、管材、管龄、长度信息，统计每个网格中所包含管线的属性信息。5.计算每个单元网格漏失权重。对于第s个单元网格(s＝1-M)，若其内部管线的数量和总长度分别为Ms和ls，分类统计这些管线按照“管材-管径-管龄”逐级嵌套子类的管线长度为ls,ijk，其中ls,ijk≥0，且则根据网格中所包含管线统计信息和分类管线漏失比例，可得到单元网格s的漏失权重为其中，0≤ws≤1.0，且有计算每个网格的ws时，对于与两个及以上网格相交的管线，需分别统计此管线位于每个网格的长度。6.计算单元网格的漏失水量。根据上述步骤3-4，实现了由“管线漏失权重”至“网格漏失权重”的转换。若管网的平均漏失水量为Q，则根据单元网格s的漏失权重计算得到的网格漏失水量为Qs＝Q×ws。7.管网水力模型节点的漏失水量分配。根据给水管线GIS图层建立管网水力模型时，需删除部分小直径市政给水管线和连接管线，对管网拓扑结构进行合并和简化。对于所建立的管网水力模型中的节点集，可根据网格尺寸和实际情况，从以下两种方法中选择1种，进行节点漏失水量的分配。7.1网格整体关联法。根据就近关联的原则，建立单元网格与管网水力模型节点的关联关系；也即，计算单元网格中心点与其邻近节点的平面距离后，与其距离最小的模型节点即为该网格的关联节点。按照漏失水量就近分配的原则，将每个网格的漏失水量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于管线服务区域漏失权重的给水管网水力模型漏水量分配方法，其特征在于：将市政给水管线服务区域划分为等面积的公里网格并作为漏水量分配的基本单元，根据公里网格包含的全部管线信息计算出每个网格区内的漏失权重并分配漏失水量，然后再将网格漏水量分配至该区域邻近模型节点；/n该方法具体步骤如下：/n1.现状市政给水管线分类统计/n基于现有市政给水管线GIS数据图层文件，先按管材、管径、管龄三个属性进行单独分类，管材种类数量为R

【技术特征摘要】
1.一种基于管线服务区域漏失权重的给水管网水力模型漏水量分配方法，其特征在于：将市政给水管线服务区域划分为等面积的公里网格并作为漏水量分配的基本单元，根据公里网格包含的全部管线信息计算出每个网格区内的漏失权重并分配漏失水量，然后再将网格漏水量分配至该区域邻近模型节点；
该方法具体步骤如下：
1.现状市政给水管线分类统计
基于现有市政给水管线GIS数据图层文件，先按管材、管径、管龄三个属性进行单独分类，管材种类数量为Rm个，管道公称直径分类数量Rd个，管龄分类数量Ra个；按照“管材-管径-管龄”三个属性逐级嵌套分类，其中第i个管材分类(i＝1-Rm)包括Rd×Ra个嵌套子类，第i个管材分类的第j个(j＝1-Rd)管径分类包括Ra个嵌套子类，第i个管材分类中第j个管径分类的第k个(k＝1-Ra)管龄分类中的管线长度为Lijk(km)，且有Lijk≥0；按照上述嵌套分类方式，将总长度为L(km)的全部市政给水管线划分为Rm×Rd×Ra个嵌套子类，则存在上述方法得到的Rm×Rd×Ra个嵌套子类中若存在某些嵌套子类无数据的情况,则此分类对应的Lijk＝0；
2.基于历史漏损维修记录的市政给水管线分类漏失权重计算
基于市政给水管线历史维修记录数据库，按照“管材-管径-管龄”的逐级嵌套分类，统计各个嵌套子类所对应的漏点数量nijk，且有nijk≥0，其中，N为管线历史维修记录数据库中的漏失记录个数；则嵌套子类ijk中管线对应的漏失权重为nijk/N；
3.将管网服务区域划分为单元网格
基于现有市政给水管线GIS数据图层文件及其属性信息中的覆盖范围，确定现状给水管网的服务区域多边形，利用GIS格网生成工具将服务区域划分为指定面积的单元网格；删除不包含管线(网格空间与管线图层不相交)的单元网格，对包含管线的单元网格进行独立编号，并另存为网格图层；最后得到M个位于管线服务区、且与管线相交的单元网格；
4.分类统计每个单元网格内包含的管线数据
在GIS中将单元网格图层与现状管线图层进行空间相交关系运算，确定每个网格中所包含管线的数量和编号，根据管线图层中各个管线编号对应的直径、管材、管龄、长度信息，统计每个网格中所包含管线的属性信息；
5.计算每个单元网格漏失权重
对于第s个单元网格(S＝1-M)，若其内部管线的数量和总长度分别为Ms和ls，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯本伟，马锡涛，吴珊，陈锋华，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11