供水管网多事故点关阀策略及供水安全保障技术研究

摘要

随着城市化建设的进展，大量人口涌入城市，城市用水量日益增大，供水管网的供水负担不断加重，加之部分管段铺设年代较为久远，老化严重，爆管事故时有发生。爆管事故不同于管网漏失，一旦发生，对管网的危害极大，需要迅速关阀抢修，并采取相应的应对措施，尽最大限度的减少经济损失。本文以多事故点关阀策略为核心，对多水源供水管网在事故前后的供水分区变化以及事故后的供水保障措施进行了研究，使之能够更好的应用于实际管网。
　　对多水源管网的供水分区的研究，以图论为理论基础。供水管网的节点与管段相当于图论理论中的“点”和“弧”，将各节点之间的关系用邻接矩阵来表达，在EPANET管网模拟软件上建立管网模型，从一个水源节点开始，顺着流量的方向，逐一搜寻该水源的供水能够到达的节点，并找到供水分界点，根据分界点确定供水分区。
　　运用广度优先搜索算法，对关阀策略展开研究。首先对单事故点的关阀策略进行研究，再以单事故点为基础，对多事故点的关阀策略展开研究。由于管网关系错综复杂，多事故点的关阀策略并不一定等同于各个单一事故点的单独策略的简单叠加。最终将关阀策略的算法做成DLL动态链接库文件，以实现算法的通用性，并使之能够被其他主程序调用，方便以后的研究。
　　在形成了多事故点关阀策略之后，结合供水分区的算法，以几种不同类型事故的情况为例，形成事故后的供水分区，与正常状态下的供水分区相比，结合管网流向图，研究其变化，分析其成因，找出事故影响供水分区的主要因素，并从经济性和安全性两个方面，对事故时的管网优化调度进行简要探讨。
　　由于事故的影响，管网的供水安全受到了很大的冲击，需从水力和水质两个方面对供水安全保障技术展开研究。水力方面以节点自由水压为对象，水质方面以余氯为对象，研究其在事故发生之后的变化，并提出相应的解决措施，使供水管网在事故发生后的关阀抢修阶段，仍能向事故影响区之外的管段和节点安全稳定的持续供水。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状及发展动态

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 发展动态

1．3 研究内容和研究目标

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究目标

1．4 研究方案及技术路线

1．4．1 研究方案

1．4．2 技术路线

1．5 论文创新点及主要成果

第2章 多水源供水管网供水分区

2．1 供水分区的理论基础

2．1．1 图论理论

2．1．2 供水管网的图论解释

2．2 供水分区算法与程序实现

2．2．1 供水分区的算法步骤

2．2．2 供水分区的程序实现

2．3 供水分区的模型建立与实例应用

2．3．1 管网模型建立

2．3．2 某城区管网实例的研究

2．4 本章小结

第3章 爆管事故时的关阀策略

3．1 搜索算法简介

3．1．1 广度优先算法与深度优先算法

3．1．2 算法比较与确立

3．2 单事故点关阀策略

3．2．1 关阀策略的搜索步骤

3．2．2 程序设计思想与算法框图

3．2．3 关阀策略的研究与事故管段的确定

3．3 多事故点关阀策略

3．3．1 研究的必要性

3．3．2 算法改进与程序框图

3．3．3 关阀策略的研究与程序运行结果

3．4 关阀策略DLL的制作

3．4．1 制作DLL的必要性

3．4．2 DLL简介

3．4．3 DLL编写与调用

3．5 本章小结

第4章 事故发生时的供水分区变化及应对措施

4．1 管网正常运行时供水分区的分析

4．1．1 正常运行时的供水分区

4．1．2 对供水分区的成因分析

4．2 爆管事故发生时供水分区的分析

4．2．1 几种事故情况下的供水分区及成因分析

4．2．2 事故对供水分区的影响因素

4．3 分区变化后的应对措施

4．3．1 供水分区的研究意义

4．3．2 事故状态下的管网优化调度

4．4 本章小结

第5章 事故发生时的供水安全保障

5．1 供水管网安全保障技术

5．2 事故发生时的水力安全保障

5．2．1 事故发生时各节点自由水压的变化趋势

5．2．2 事故时的水力保障措施

5．3 事故发生时的水质安全保障

5．3．1 我国供水水质现状及问题

5．3．2 余氯在管道中的反应

5．3．3 事故对余氯的影响

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢