[发明专利]市政管网运行安全动态预警方法

权利要求书

1.一种市政管网运行安全动态预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用EPANET软件建立供水管网输配系统模拟平台，对管网的各状态变量进行模拟仿真，考察在水力条件变化时供水管网的运行情况，根据管网的功能进行分区；

(2)采用改进的层次分析评价法建立包含结构可靠性、水力可靠性、漏损程度以及水质安全性相结合的供水管网运行安全功能状态评价体系；采用改进的层次分析评价法构建给水管网运行安全功能状态评价指标，评价各分区管网运行安全；

(3)结合供水管网事故工况下压力和流量监测的数据库及分区管网功能状态评价值建立预警模型并对事故区域识别；对供水管网进行事故工况模拟，记录不同事故工况下各个压力、流量监测点的数据；基于模拟数据建立管网事故数据库，存储每个分区在不同事故工况下的流量压力数据、分区内管网的功能状态评价值；并利用已建事故数据库的数据样本建立极限学习机网络模型；将爆管时管网实时的压力及流量监测点数据和利用实时数据及基础数据计算出的运行安全功能状态评价指标值输入到已训练好的模型进行事故区域识别；

(4)用来识别管网事故所在分区的具体位置；在已知的事故爆管区内，基于微观水力建模技术，对管网事故进行动态预警；

所述步骤(2)管网结构可靠性评价指标包括以下两个方面：一是管网拓扑结构可靠性；对于管网的拓扑结构，一般认为管网的节点所处管段成环越多供水可靠性越高；对于供水管网错接的问题，一般认为无管段错接问题可靠性较高；二是管网组件自身承载能力和外部环境性能评价指标；对最初建立的指标结构，进行初步筛选，在进一步筛选的基础上，综合考虑实际情况，在成环及错接六个指标：管材、管龄、管径、衬土、土壤状况、覆土深度；采用加权评分法，通过对城市管网发生结构性事故与各因素的关系获得静态结构各影响因素的权重；结合权重设置，管网结构指数评分为S₁。

2.根据权利要求1所述市政管网运行安全动态预警方法，其特征在于，所述步骤(2)管网水力可靠性评价指标包括以下三个方面：①节点水压可靠性：水压指标主要考虑用户实际获得的水压是否满足规范中要求的最小服务水压，当实际水压低于最小服务压力时，显然无法满足用户需求；但是，如果节点水压过大，则使得管网发生爆管的可能性越大；本发明采用节点水压与节点的最小服务水压的比值评价节点在水压方面的可靠程度；将管网中某一节点i的服务压力可靠性得分定义为位于最佳区间得分最高，向两边逐渐分数降低；当节点压力比介于某一区间时，采用插值法计算该节点的水压得分；根据节点流量占系统总流量的比重不同，计算系统的服务压力可靠性得分S₂₁，如下列公式：

式中Q_i——节点i的节点流量，L/s；Q_o——系统总流量，L/s；N_i——管网节点总数；

②管网水压分配均匀程度：水压分配均匀程度是以管网地区平均压力(Average ZonePressure)AZP点来表征，对于高日高时，按照节点流量对管网节点压力进行加权平均，再找到与该加权平均值最接近的压力点即为AZP点将某一节点的水压分配均匀程度得分定义为S₂ⁱ₂，从而计算管网系统的水压分配均匀程度得分S₂₂；

③节点水量可靠性：对于管网的水力可靠性在水量方面的评价，可以从管网发生事故时的给水保障率方面进行评价；即当管网发生事故时，节点可以从管网获得的水量与实际需求水量进行比较；显然，管网事故状态下节点所获得的流量与正常给水时获得的流量越接近，管网的水力可靠性越高， 将管网中某一节点i的水量可靠性得分定义为从而计算系统的水量可靠性得分S₂₃；

综合以上三方面，可得出管网的水力可靠性评价模型，见下列公式：

S₂＝S₂₁+S₂₂+S₂₃。