一种排水管网淤积负荷预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种排水管网淤积负荷预测方法及系统，属于市政排水管网的在线监测技术领域，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种排水管网淤积负荷预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及市政排水管网的在线监测
，具体涉及一种排水管网淤积负荷预测方法及系统
。

技术介绍

[0002]市政排水管网在运行一段时间后，难以避免的会出现管道淤积问题，当管道淤积达到一定厚度后，会严重影响市政排水管网的正常运行，甚至可能出现管道堵塞
、
窨井满溢等现象
。
目前的管道清淤多为事后应对，当某管道出现管道堵塞或冒溢后，派遣人员前往探察进行清淤工作，或者是按管段规划后进行所有管道的彻底清淤，这种运维方式在时效性上较差，且需要花费较大的人力成本
。
上述问题亟待解决，为此，提出一种排水管网淤积负荷预测方法
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决当前市政排水管网在运维清淤中存在的时效性上较差，且需要花费较大的人力成本的问题，提供了一种排水管网淤积负荷预测方法，能够及时预测并输出淤积信息和淤积厚度，并估测淤泥量，便于运维单位进行管网养护
。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：
[0005]S1
：数据获取
[0006]获取排水管网基础数据与待预测淤积的排水管网管段的实时监测数据；
[0007]S2
：淤积判断
[0008]根据管段内实时监测获取的实际水位，按水力计算公式计算当前的理论流速，与实时监测获取的实际流速进行比较，当理论流速与实际流速之间的偏差达到设定值时，判断管段内存在淤积，进入步骤
S3
，输出存在淤积信息；
[0009]S3
：淤积厚度预测
[0010]根据相关参数预测管段内的淤积厚度，输出淤积厚度信息；
[0011]S4
：淤积评级
[0012]将淤积厚度与管径的比值作为淤积系数，利用淤积系数对淤积进行评级，输出淤积评级信息；
[0013]S5
：需清淤淤泥量预测
[0014]根据淤积部分的断面面积与设计管段长度计算需清淤淤泥量，并输出淤泥量信息，将输出的存在淤积信息
、
淤积厚度信息
、
淤积评级信息
、
淤泥量信息合并生成淤积预警信息，提示进行清淤，进而实现定点清淤
。
[0015]更进一步地，在所述步骤
S1
中，所述排水管网基础数据包括管径
D
，坡度
I
，粗糙系数
n
，设计管段长度
L
，待预测淤积的排水管网管段的实时监测数据包括实际水位
h
′
、
实际流速
v0，其中实际水位
h
′
、
实际流速
v0通过布设在待预测淤积的排水管网管段中的监测设备测
定
。
[0016]更进一步地，在所述步骤
S3
中，淤积厚度的预测过程具体如下：
[0017]S31
：计算实际水位为
h
′
时的管道充满度弧度水力断面面积积
[0018]S32
：设当前管段内淤积厚度为
h
，则淤积部分的断面面积为弧度且其中，
θ
表示淤积厚度为
h
时对应的圆心角；
[0019]S33
：计算此时管段内实际水流断面面积为：计算此时管段内实际水流断面面积为
[0020]S34
：计算实际湿周其中，表示实际水位为
h
′
时所对应的圆心角；
[0021]S35
：计算实际水力半径
R1＝
A1/
χ
；
[0022]S36
：建立当前淤积厚度下的流速
v
与水力半径
R1的关系式：已知监测设备实测的实际流速为
v0，利用弦割法求解淤积厚度
h
，即可得到当前预测的淤积厚度
h。
[0023]更进一步地，在所述步骤
S36
中，利用弦割法求解淤积厚度
h
的具体过程如下：
[0024]S361
：构建淤积厚度
h
和流速
v
的函数，设，设其中
[0025]S362
：选择两个初始迭代值
h0、h1以及误差精度
ε
，取
h0＝0，
h1为当前实测水位，
h1＝
h
′
；
[0026]S363
：按照迭代公式计算
h
i+1
；
[0027]S364
：如果
|h
i
‑
h
i
‑1|
＜
ε
，则结束迭代，进入步骤
S365
，否则继续迭代，回到步骤
S363
；
[0028]S365
：输出满足精度的根
h
i+1
，结束，
h
i+1
即为当前预测的淤积厚度
h。
[0029]更进一步地，在所述步骤
S4
中，
0.1
＜
λ
＜
0.2
时，对应的淤积评级为轻度淤积；
0.2
＜
λ
＜
0.3
时，对应的淤积评级为中度淤积；
λ
＞
0.3
时，对应的淤积评级为重度淤积
。
[0030]更进一步地，在所述步骤
S5
中，淤泥量的计算公式如下：
[0031]V
h
＝
A
h
·
L。
[0032]本专利技术还提供了一种排水管网淤积负荷预测系统，用于利用上述的方法进行排水管网淤积负荷预测工作，包括：
[0033]数据获取模块，用于获取排水管网基础数据与待预测淤积的排水管网管段的实时监测数据；
[0034]淤积判断模块，用于根据管段内实时监测获取的实际水位，按水力计算公式计算
当前的理论流速，与实时监测获取的实际流速进行比较，当理论流速与实际流速之间的偏差达到设定值时，判断管段内存在淤积，并输出存在淤积信息；
[0035]淤积厚度预测模块，用于根据相关参数预测管段内的淤积厚度，输出淤积厚度信息；
[0036]淤积评级模块，用于将淤积厚度与管径的比值作为淤积系数，利用淤积系数对淤积进行评级，输出淤积评级信息；
[0037]淤泥量预测模块，用于根据淤积部分的断面面积与淤积厚度计算需清淤淤泥量，并输出淤泥量信息，将输出的存在淤积信息
、
淤积厚度信息...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种排水管网淤积负荷预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：数据获取获取排水管网基础数据与待预测淤积的排水管网管段的实时监测数据；
S2
：淤积判断根据管段内实时监测获取的实际水位，按水力计算公式计算当前的理论流速，与实时监测获取的实际流速进行比较，当理论流速与实际流速之间的偏差达到设定值时，判断管段内存在淤积，进入步骤
S3
，输出存在淤积信息；
S3
：淤积厚度预测根据相关参数预测管段内的淤积厚度，输出淤积厚度信息；
S4
：淤积评级将淤积厚度与管径的比值作为淤积系数，利用淤积系数对淤积进行评级，输出淤积评级信息；
S5
：需清淤淤泥量预测根据淤积部分的断面面积与设计管段长度计算需清淤淤泥量，并输出淤泥量信息，将输出的存在淤积信息
、
淤积厚度信息
、
淤积评级信息
、
淤泥量信息合并生成淤积预警信息，提示进行清淤，进而实现定点清淤
。2.
根据权利要求1所述的一种排水管网淤积负荷预测方法，其特征在于：在所述步骤
S1
中，所述排水管网基础数据包括管径
D
，坡度
I
，粗糙系数
n
，设计管段长度
L
，待预测淤积的排水管网管段的实时监测数据包括实际水位
h
′
、
实际流速
v0，其中实际水位
h
′
、
实际流速
v0通过布设在待预测淤积的排水管网管段中的监测设备测定
。3.
根据权利要求2所述的一种排水管网淤积负荷预测方法，其特征在于：在所述步骤
S3
中，淤积厚度的预测过程具体如下：
S31
：计算实际水位为
h
′
时的管道充满度弧度水力断面面积水力断面面积
S32
：设当前管段内淤积厚度为
h
，则淤积部分的断面面积为弧度且其中，
θ
表示淤积厚度为
h
时对应的圆心角；
S33
：计算此时管段内实际水流断面面积为：计算此时管段内实际水流断面面积为
S34
：计算实际湿周其中，表示实际水位为
h
′
时所对应的圆心角；
S35
：计算实际水力半径
R1＝
A1/
χ
；
S36
：建立当前淤积厚度下的流速
v
与水力半径
R1的关系式：已知监测设备实测的实际流速为
v0，利用弦割法求解淤积厚度
h
，即可得到当前预测的淤积厚度
h。4.
根据权利要求3所述的一种排水管网淤积负荷预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥震，程晨，卢禹，王立田，
申请(专利权)人：安徽皖仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：