【摘要】：規(guī)模龐大、布局繁雜、強(qiáng)擾動(dòng)是城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)的主要特征,展開預(yù)測(cè)建模可以更好地掌控其運(yùn)行規(guī)律,促進(jìn)日常調(diào)度、運(yùn)行優(yōu)化及應(yīng)急處理能力。為此,本課題以對(duì)城市供水管網(wǎng)的水力模型進(jìn)行建立并進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)估計(jì)工作。以中原某市自來(lái)水廠實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)為例,采用運(yùn)行與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中收集整理的相關(guān)數(shù)據(jù),建立了實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)的水力模型。經(jīng)由對(duì)比可知,該模型與實(shí)際管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)趨于一致,模擬壓力值與測(cè)量值的平均絕對(duì)誤差為0.0021MPa,建成的水力模型精度較高。由于城市供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較少,收集到的歷史數(shù)據(jù)有限,不能有效反應(yīng)管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)的規(guī)律。選取中原某市某區(qū)域作為研究對(duì)象,該區(qū)域中共有12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),基于該區(qū)域的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),建立基于回歸樹的兩種預(yù)測(cè)模型。采用CART回歸樹和模型樹對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行遞歸構(gòu)建二叉樹,得到預(yù)測(cè)模型并選取該區(qū)域中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)11、監(jiān)測(cè)點(diǎn)12的壓力值進(jìn)行預(yù)測(cè)。最后,該區(qū)域?qū)嶒?yàn)情況如下:CART回歸樹模型對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)11、監(jiān)測(cè)點(diǎn)12的預(yù)測(cè)壓力與實(shí)測(cè)壓力的誤差在5%以內(nèi),模型樹對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)11、監(jiān)測(cè)點(diǎn)12的預(yù)測(cè)壓力與實(shí)測(cè)壓力誤差在10%左右。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得到,CART回歸樹模型的預(yù)測(cè)誤差較低且能對(duì)單個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)效果較好,對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的估計(jì)有一定的指示作用。
【圖文】：

圖 2-1 城市供水管網(wǎng)模型建模流程圖Fig2-1 Flow chart of model modeling for urban water supply network2.5.2 實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)收集本文以中原某市自來(lái)水廠中的實(shí)驗(yàn)供水管網(wǎng)作為建模依據(jù)，該實(shí)驗(yàn)供水管網(wǎng)共有三層，由于第一層和第二層的供水管網(wǎng)腐蝕嚴(yán)重，無(wú)法準(zhǔn)確得到管網(wǎng)的摩阻系數(shù)，所以我們選取中原某市自來(lái)水公司實(shí)驗(yàn)供水管網(wǎng)的第三層管網(wǎng)作為建模背景。通過對(duì)中原某市自來(lái)水廠的管網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的讀取，，可以得到管網(wǎng)的相關(guān)屬性數(shù)據(jù)有：管段長(zhǎng)度、管段直徑、管段管材、鋪設(shè)年代，同時(shí)也包括閥門、水表、流量計(jì)的相關(guān)位置等。節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)基本可以建立管網(wǎng)數(shù)字化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)中有關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)主要采用人工測(cè)量讀取的方式，包括：供水總管的壓力、流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控；管網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)流量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力等[27]。

2 城市供水管網(wǎng)水力模型的建立及應(yīng)用另外，閥門的開啟度、水泵的開合情況等狀態(tài)數(shù)據(jù)，是按照需要進(jìn)行人工設(shè)置的[28]。2.5.3 管網(wǎng) EPANET 可視化建模EPANET2.0 軟件是美國(guó)環(huán)保局開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序軟件，主要可以對(duì)管網(wǎng)的水力和水質(zhì)特性進(jìn)行模擬，并可以對(duì)管網(wǎng)的拓?fù)浜?jiǎn)圖進(jìn)行相應(yīng)的繪制，實(shí)現(xiàn)拓?fù)浜?jiǎn)圖的可視化。管網(wǎng)由管道、節(jié)點(diǎn)、泵站、閥門和水池等主要部件構(gòu)成。根據(jù)對(duì)供水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行簡(jiǎn)化，將其在 EPANET2.0 中簡(jiǎn)化為由點(diǎn)、線組成的拓?fù)浜?jiǎn)圖，同時(shí)，按照 EPANET2.0 能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)格式類型對(duì)實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，實(shí)現(xiàn)拓?fù)浜?jiǎn)圖的可視化。中原某市自來(lái)水廠實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)第三層模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示：
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O212.1;TU991.33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2626238