一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法技术

本发明专利技术公开了一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，首先，确定爆管影响因素，并获取和整理爆管信息及管道基本数据；其次，对整理后样本数据进行变量描述性统计以及对统计结果做过离散检验；再次，采用ZIP模型对管道爆管计数记录建模，进行参数估计与分析估计结果并复验零膨胀；然后，利用以上参数估计结果得到供水管网灰口铸铁管单根爆管期望值；最后，根据相应ZIP模型计算的概率以及爆管总数模型得到该区域预测期内爆管的总数。采用本发明专利技术有助于供水管网运行管理人员预测分区域不同时期灰口铸铁管爆管的可能性，有助于对城市地下供水管网进行提前爆管预警和制定检修规划，这有助于城市基础设施维护规划。

【技术实现步骤摘要】
一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法
本专利技术涉及供水管网爆管预测
，具体涉及一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法。
技术介绍
城市地下供水管网关系到居民用水，是城市基础设施中极其重要的一环，而目前我国城市管网漏损率和爆管率高，严重威胁供水安全，影响正常生产生活，因此预测和解决供水管道爆管问题成为行业急需解决的问题。对以往有关于爆管预测方法的研究进行查阅时发现，统计学模型是现有预测城市给水管道爆管现象的主要类型之一，包括线性或指数模型、广义线性模型、风险比例模型，当存在大量的爆管历史数据和管道性能数据时，就可以应用统计学模型进行爆管预测。从大量供水管网灰口铸铁管爆管计数资料中发现，观测值为零的计数数据占绝大多数，而ZIP模型应用于各行各业，还未曾引用于供水管网爆管预测中。研究供水管网灰口铸铁管爆管可以更好地了解各种因素对爆管的影响，并且有助于对城市地下供水管网进行提前爆管预警和检修规划，这有助于城市基础设施维护规划。
技术实现思路
本专利技术提供了一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，该方法可以用来预测一定区域内某时期供水管网灰口铸铁管爆管总次数，有助于制定城市供水管网维修与翻新的策略。一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，包括以下步骤：1)按照爆管影响因素获取灰口铸铁管的管道基本数据集爆管信息，整理后作为样本数据；2)根据零膨胀泊松(ZIP)模型的要求，对步骤1)获得的样本数据进行爆管影响因素的协变量描述性统计，并检验过离散现象，若满足过离散现象，则符合零膨胀泊松(ZIP)模型的要求并进行参数估计，则进入步骤3)；3)根据2)中所得参数估计结果值分析各因素对于灰口铸铁管爆管次数的影响，并确定α0、α1、α2、β1、β2、β3、γ1，得到单根灰口铸铁管的爆管期望值计算公式(1)；式(1)中，λi,t表示第i根管道在t时间的爆管期望值，α0为回归方程常数项，α1为管径的参数值z1通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，α2为管长的参数值z2通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，α3为管材材质的参数值z3通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，z1为管径的参数值，z2为管长的参数值，z3为管材材质的参数值，β1为管龄的参数值p1通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，β2为温度影响指数的参数值p2通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，β3为降雨量的参数值p3通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，β4为交通荷载的参数值p4通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，p1为管龄的参数值，p2为温度影响指数的参数值，p3为降雨量的参数值，p4为交通荷载的参数值，γ1为爆管历史总次数的参数值q1通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，γ2为阴极保护的参数值q2通过零膨胀泊松(ZIP)模型的参数估计值，q1为爆管历史总次数的参数值，q2为阴极保护的参数值。由于z3、p4、q2均取零值，参数估计结果值即式中的α0、α1、α2、β1、β2、β3、γ1。4)将步骤1)获得的样本数据带入步骤3)爆管期望值计算公式(1)计算得到爆管期望值结果；5)根据4)中得到爆管期望值结果计算得到单根灰口铸铁管的爆管概率，进而得到区域内预测期内的爆管预估总次数。步骤1)中，所述的管道基本数据集爆管信息包括：管径、管长、管材、管龄、温度影响指数、降雨量、交通荷载、爆管历史总次数以及是否采用阴极保护。所述的整理具体包括：a)管径：模型内生变量，直接考虑进爆管预测中，选取范围为DN100至DN300的主干管，变量记为DIA，参数值为z1；b)管长：样本中该主干管的长度，变量记为Length，参数值为z2；c)管材：灰口铸铁管，对于不同管道均为同一材质，参数值为z3；单一管材预测，可取值为0；d)管龄：选取为已建设5年以上，变量记为Age，参数值为p1；e)温度影响指数：根据得到的日平均气温可得，一年内日平均温度低于5摄氏度与高于30摄氏度的天数，两者之和为温度影响指数，变量记为TI，参数值为p2；以上影响因素中温度影响指数TI的值如下：p2＝TI5+TI30式中，p2为温度影响指数参数值；TI5为一年内日平均温度低于5摄氏度的天数；TI30为一年内日平均温度高于30摄氏度的天数。f)降雨量：年降雨总量，变量记为Rain，参数值为p3，表示土壤含水率对爆管的影响；g)交通荷载：城市地下供水管道所受的交通荷载，通过土体传递，变量记为TL，参数值为p4，如果城市地下供水管线所受交通荷载相同或相近，可取为0；h)爆管历史总次数：某根管道i自建设完工后至所预测的第t年之前发生过的爆管次数总和，变量记为NOKPF，参数值为q1；i)阴极保护：考虑是否有阴极保护，变量记为CP，参数值为q2。步骤2)中，满足过离散现象，则符合零膨胀泊松(ZIP)模型的要求，根据ZIP模型的对数似然函数进行参数估计。步骤4)中，利用ZIP模型以及预测期内变量参数值的确定，特别处理预测期内未知变量的参数值，再计算单根灰口铸铁管的爆管期望值。将步骤1)获得的样本数据带入步骤3)爆管期望值计算公式(1)计算得到爆管期望值结果，具体包括：z1为样本数据中的管径的参数值，z2为样本数据中管长的参数值，p1为样本数据中管龄的参数值，q1为样本数据中爆管历史总次数的参数值；采用温度影响指数的修正值p2,t作为温度影响指数的参数值p2以及采用降雨量的修正值p3,t作为降雨量的参数值p3，带入公式爆管期望值计算公式(1)计算得到爆管期望值λi,t。温度影响指数的修正值p2,t根据所在的日子进行分别计算：①当所在的日子处于当年的12月份，预测次年的爆管次数，按式(2)采用次年前三年的温度影响指数计算平均值，得到温度影响指数的修正值p2,t；式(2)中，p2,t-1、p2,t-2、p2,t-3依次为次年前1年(即今年)、次年前2年、次年前3年的温度影响指数；②当所在的日子处于当年的1～11月份，预测当年的爆管次数，按式(3)计算时间段内数据平均值之和，得到温度影响指数的修正值p2,t；式(3)中，p’2,t为当年内已知月份的日平均温低于5℃与高于30℃的天数之和，p’2,t-1、p’2,t-2、p’2,t-3依次为当年前1年、2年、3年未知月份相应的日平均温低于5℃与高于30℃的天数之和。即p’2,t-1为当年前1年未知月份相应的日平均温低于5℃与高于30℃的天数之和。例如，当所在的日子处于当年的6月份，p’2,t为当年t内已知月份1至6月内的日平均温低于5℃与高于30℃的天数之和，p’2,t-1、p’2,t-2、p’2,t-3依次为当年t前1年、2年、3年7月至12月相应的日平均温低于5℃与高于30℃的天数之和。p’2,t-1为当年t前1年7月至12月相应的日平均温低于5℃与高于30℃的天数之和。降雨量的修正值p3,t根据所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)按照爆管影响因素获取灰口铸铁管的管道基本数据集爆管信息，整理后作为样本数据；/n2)根据零膨胀泊松模型的要求，对步骤1)获得的样本数据进行爆管影响因素的协变量描述性统计，并检验过离散现象，若满足过离散现象，则符合零膨胀泊松模型的要求并进行参数估计，则进入步骤3)；/n3)根据2)中所得参数估计结果值分析各因素对于灰口铸铁管爆管次数的影响，并确定α

【技术特征摘要】
1.一种供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照爆管影响因素获取灰口铸铁管的管道基本数据集爆管信息，整理后作为样本数据；
2)根据零膨胀泊松模型的要求，对步骤1)获得的样本数据进行爆管影响因素的协变量描述性统计，并检验过离散现象，若满足过离散现象，则符合零膨胀泊松模型的要求并进行参数估计，则进入步骤3)；
3)根据2)中所得参数估计结果值分析各因素对于灰口铸铁管爆管次数的影响，并确定α0、α1、α2、β1、β2、β3、γ1，得到单根灰口铸铁管的爆管期望值计算公式(1)；



4)将步骤1)获得的样本数据带入步骤3)爆管期望值计算公式(1)计算得到爆管期望值结果；
5)根据4)中得到爆管期望值结果计算得到单根灰口铸铁管的爆管概率，进而得到区域内预测期内的爆管预估总次数。


2.根据权利要求1所述的供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的管道基本数据集爆管信息包括：管径、管长、管材、管龄、温度影响指数、降雨量、交通荷载、爆管历史总次数以及是否采用阴极保护。


3.根据权利要求1所述的供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，其特征在于，步骤3)中，式(1)中，λi,t表示第i根管道在t时间的爆管期望值，α0为回归方程常数项，α1为管径的参数值z1通过零膨胀泊松模型的参数估计值，α2为管长的参数值z2通过零膨胀泊松模型的参数估计值，α3为管材材质的参数值z3通过零膨胀泊松模型的参数估计值，z1为管径的参数值，z2为管长的参数值，z3为管材材质的参数值，β1为管龄的参数值p1通过零膨胀泊松模型的参数估计值，β2为温度影响指数的参数值p2通过零膨胀泊松模型的参数估计值，β3为降雨量的参数值p3通过零膨胀泊松模型的参数估计值，β4为交通荷载的参数值p4通过零膨胀泊松模型的参数估计值，p1为管龄的参数值，p2为温度影响指数的参数值，p3为降雨量的参数值，p4为交通荷载的参数值，γ1为爆管历史总次数的参数值q1通过零膨胀泊松模型的参数估计值，γ2为阴极保护的参数值q2通过零膨胀泊松模型的参数估计值，q1为爆管历史总次数的参数值，q2为阴极保护的参数值。


4.根据权利要求1所述的供水管网灰口铸铁管爆管预测的方法，其特征在于，步骤4)中，将步骤1)获得的样本数据带入步骤3)爆管期望值计算公式(1)计算得到爆管期望值结果，具体包括：
z1为样本数据中的管径的参数值，z2为样本数据中管长的参数值，p1为样本数据中管龄的参数值，q1为样本数据中爆管历史总次数的参数值；
采用温度影响指数的修正值p2,t作为温度影响指数的参数值p2以及采用降雨量的修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉龙，季京宣，庞志成，张可佳，费伟成，汤晗青，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33