近年來,城市供水管網(wǎng)的漏損問題是水行業(yè)的一大難題。實(shí)踐證明,供水管網(wǎng)獨(dú)立計(jì)量分區(qū)(District Metered Area,簡稱DMA)以其先進(jìn)的管網(wǎng)管理模式和出色的控漏表現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展為管網(wǎng)漏損控制的主要技術(shù)之一。由于地形的起伏性,山地城市與平原城市的供水環(huán)境迥異。山地城市供水壓力整體偏高,管網(wǎng)內(nèi)多級(jí)加壓現(xiàn)象普遍,并且管線迂回、管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此論文提出了基于圖論的山地城市管網(wǎng)DMA分區(qū)方法。論文基于圖論的思想,將現(xiàn)實(shí)供水管網(wǎng)拓?fù)鋱D抽象成點(diǎn)與邊之間連接關(guān)系特定、與管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致的大型圖模型,運(yùn)用譜聚類算法建立節(jié)點(diǎn)間的相似度矩陣對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類,從而實(shí)現(xiàn)DMA區(qū)域的劃分。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)DMA分區(qū)的自動(dòng)化,擺脫了傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)分區(qū)對(duì)主觀經(jīng)驗(yàn)的依賴,取得了良好的分區(qū)效果。論文以重慶市T區(qū)中心城區(qū)的供水管網(wǎng)為例,利用水力建模軟件MIKE URBEN,通過導(dǎo)入GIS系統(tǒng)中管網(wǎng)的靜態(tài)拓?fù)鋽?shù)據(jù)和管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的校正與簡化、用戶用水量的分配、管網(wǎng)校核等一系列的操作,建立起T區(qū)供水管網(wǎng)水力模型。考慮到壓力是影響山地城市供水可靠性的主要因素,同時(shí)分區(qū)時(shí)也應(yīng)保證用戶的水量需求,因此本文從節(jié)點(diǎn)間能量冗余差的角度出發(fā)構(gòu)造相似度矩陣,通過MATLAB調(diào)用EPANET中水力模型的運(yùn)行結(jié)果來實(shí)現(xiàn)譜聚類算法的求解。該方法能保證DMA區(qū)域內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的能量冗余差盡可能小,而區(qū)域間各節(jié)點(diǎn)的能量冗余差則較大,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的有效聚類。論文最終將實(shí)例管網(wǎng)分為了22個(gè)DMA區(qū)域。論文最后采用管網(wǎng)漏失率、壓力均勻性和管網(wǎng)水力可靠性三個(gè)指標(biāo)對(duì)管網(wǎng)DMA分區(qū)結(jié)果的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)。其中分區(qū)前的漏失率借助水量平衡分析計(jì)算,分區(qū)后的漏損率確定采用壓力與漏失量之間的經(jīng)典數(shù)學(xué)模型來推算,結(jié)果顯示分區(qū)后的節(jié)點(diǎn)漏失量比分區(qū)前降低了3.2個(gè)百分點(diǎn);采取節(jié)點(diǎn)間壓力的流量加權(quán)指數(shù)來評(píng)價(jià)管網(wǎng)壓力均勻性,結(jié)果表明各個(gè)區(qū)域壓力均衡性良好;采用基于耐受度的間接評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)管網(wǎng)水力可靠性的驗(yàn)證結(jié)果表明分區(qū)后管網(wǎng)有較好的水力可靠度。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.33
【部分圖文】：

保證水量的供應(yīng)，要求管網(wǎng)的供水主干管以及配水管分工明一級(jí)分區(qū)時(shí)，應(yīng)使每個(gè)一級(jí)分區(qū)內(nèi)都包含一定長度的供水主含次一級(jí)的配水干管，最后再進(jìn)行 DMA 區(qū)域的劃分，這種主分配保證了每一級(jí)分區(qū)里都有足夠的水量供應(yīng)。其次在實(shí)施 D用關(guān)閉邊界閥門[69]的形式來實(shí)現(xiàn)區(qū)域的獨(dú)立，這種操作雖然不連通，方便針對(duì)性地分析各個(gè)區(qū)域內(nèi)的用水情況，但同時(shí)壓的問題。關(guān)閉閥門最容易造成的是邊界管段內(nèi)形成死水區(qū)。另外，在用水高峰期時(shí)，如果 DMA 區(qū)域內(nèi)的進(jìn)水管不足以會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)高壓區(qū)的用戶用水壓力不足。水管網(wǎng)的 DMA 分區(qū)應(yīng)在保證水量、水壓充足，水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前方案對(duì)管網(wǎng)的供水安全性產(chǎn)生不良的影響。條件地面高程變化幅度較大，地勢(shì)低洼處和地勢(shì)較高處有時(shí)會(huì)相 2.6 為重慶市高程圖。

圖 2.8 DMA 分級(jí)分區(qū)設(shè)計(jì)示意圖Fig.2.8 Design diagram of DMA hierarchical partition常，對(duì)于一個(gè)成熟的城市供水系統(tǒng)管理層來說，市區(qū)城市內(nèi)部各有著明確的管網(wǎng)管轄范圍， 因此這種清晰的管轄范圍就形成了天級(jí)分區(qū)計(jì)量區(qū)域。由于很多情況下城市行政區(qū)域是因?yàn)楹恿�、道然而然形成的[71]，所以一級(jí)分區(qū)計(jì)量也常以河流、道路等作為邊界證一級(jí)分區(qū)區(qū)域內(nèi)的用戶有足夠的用水量，區(qū)域內(nèi)應(yīng)包含供水量求的若干長度供水主干管；二級(jí)計(jì)量分區(qū)時(shí)要考慮的首要條件是性，分區(qū)邊界最好沿著城市主要道路，盡量避免出現(xiàn)分區(qū)邊界橫顯的地理邊界的情況。三級(jí)分區(qū)，也即DMA分區(qū)必須要實(shí)現(xiàn)全封區(qū)之間要互相獨(dú)立、互不影響，從而達(dá)到精準(zhǔn)計(jì)量區(qū)域內(nèi)漏損水平區(qū)中以居民小區(qū)為單位，直接面向管網(wǎng)的終端用戶[72]。個(gè)級(jí)別的計(jì)量分區(qū)在管理范圍上應(yīng)依次遞減，以形成完整的水量壓力調(diào)控體系。以下為兩種基本的分級(jí)分區(qū)實(shí)施路線：

圖 4.1 T 區(qū)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)高程圖Fig.4.1 Node elevation map of T area network表 4.1 現(xiàn)狀水廠概況Table4.1 Current situation of water works水廠名稱 供水能力（m3/d） 送水設(shè)施 原水管道管徑B 水廠現(xiàn)狀 20 萬，規(guī)劃新增 20 萬現(xiàn)狀 5 臺(tái)水泵機(jī)組，運(yùn)行時(shí)三用兩備；規(guī)劃新增三臺(tái)水泵機(jī)組DN1000X 水廠 5 萬 五臺(tái)水泵機(jī)組，三用兩備DN600該實(shí)例管網(wǎng)中用水類型按用水性質(zhì)可分為團(tuán)體用水、工業(yè)用水和建筑商業(yè)用水與其他用水等。管網(wǎng)的西北部分管網(wǎng)密度較大，管線之間聯(lián)系緊密，而其余部分管網(wǎng)則密度較小，多呈輻射狀延伸狀向外延伸，管道走向分明，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單。T 區(qū)水務(wù)公司于 2013 年開始建設(shè) GIS 系統(tǒng)，歷時(shí)三年通過實(shí)地勘測(cè)與走訪高度還

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉鎖祥;趙順萍;曹楠;劉闊;;供水管網(wǎng)漏損控制研究和實(shí)踐[J];中國給水排水;2015年10期

2 何永;胡浩磊;;給水管網(wǎng)可靠性計(jì)算方法[J];中華建設(shè);2015年04期

3 許剛;朱子朋;劉文杰;吳強(qiáng);吳卓禎;劉尚建;王建平;;大規(guī)模供水管網(wǎng)分級(jí)分區(qū)計(jì)量應(yīng)用研究[J];給水排水;2015年01期

4 張鵬飛;何芳;麥偉成;梁宇舜;;水務(wù)企業(yè)編制DMA規(guī)劃工作的實(shí)踐與探討[J];給水排水;2014年01期

5 徐天順;;譜聚類算法研究[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2012年16期

6 田文軍;;基于不同數(shù)據(jù)源建立管網(wǎng)模型[J];給水排水動(dòng)態(tài);2011年06期

7 朱子朋;孫偉;許剛;;廣州實(shí)施供水管網(wǎng)的分區(qū)分壓計(jì)量供水[J];中國給水排水;2010年12期

8 張孟濤;劉闊;;城市供水管網(wǎng)的分區(qū)域管理模式研究[J];城鎮(zhèn)供水;2008年02期

9 陶其育;高金良;魯寧波;;城市給水管網(wǎng)實(shí)用優(yōu)化分區(qū)探討與實(shí)踐[J];給水排水;2007年S1期

10 閻立華;劉麗英;馬婷婷;;圖論法研究多水源管網(wǎng)供水分區(qū)[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年01期

本文編號(hào)：2819036