给水管网系统水力可靠性评价方法研究

论文摘要

水在人们生活和生产活动中占有重要地位,缺水不仅会影响人们的正常生活,还会直接影响工业生产和国民经济的快速发展。因此,给水系统成为城市和工矿企业的一个重要基础设施,必须保证以足够的水量、合格的水质、充裕的水压供应生活用水、生产用水和其它用水,不但能满足近期的需要,还需兼顾到以后的发展。给水管网是给水系统的重要组成部分,作为一个复杂系统,它会出现两类故障:机械故障和水力故障。机械故障指系统本身的部件故障,如泵、管段等损坏;水力故障指实际需求量超过设计值而引起的功能下降。目前的研究成果主要分为两个层次,一个是从给水系统的拓扑结构出发的机械可靠性,一个是从给水系统的水力条件出发的水力可靠性。假设管网在某一时刻只发生单一的机械故障或水力故障而得出的结论具有较强的片面性,它们不能真实地反映管网总体上实际供水的服务可靠性。因此本文提出了应用性能指标值定量的描述水力可靠性的方法,并将该方法应用于算例及实际管网中。本文中的水力可靠性评价方法首先针对不同评价体系选定相关的状态变量(包括节点压力、管段流速),定义标准服务性能曲线用以标定元素级指标对状态变量的变化规律,选择归纳函数拓展元素级指标评价得到整个管网的系统指标值,绘制系统曲线,并通过百分位法计算出各状态变量指标值的分布情况,绘制指标值分布曲线。然后应用水力可靠性评价方法对四环算例管网和开发区实例管网进行评价分析。首先在稳态工况下,线性增加管网负荷参数,通过两种状态变量(节点压力和管段流速)对管网的总体水力可靠性进行评价;然后在不同的非稳态工况下,计算各节点压力波动指标值和系统指标值,以此对系统的水力可靠性进行评价研究。给水管网系统水力可靠性定量评价方法的研究对给水管网的理论研究及工程实践都具有重要指导意义,也可以为评价给水管网系统的服务水平提供科学依据。对该方法的深入研究对于建立给水管网系统的优化改扩建方案及提出管网系统的运行策略有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外关于给水管网可靠性的研究现状与分析
• 1.2.1 可靠性的形成和发展
• 1.2.2 国外给水管网可靠性的研究现状
• 1.2.3 国内给水管网可靠性的研究现状
• 1.3 本课题研究的意义
• 1.4 本课题主要研究的内容
• 第2章 给水管网系统水力计算基本理论
• 2.1 给水管网模型
• 2.2 管网稳态计算方程
• 2.2.1 水力计算基本方程
• 2.2.2 水力计算方法
• 2.3 管网非稳态计算方程
• 2.3.1 连续性方程
• 2.3.2 运动方程
• 2.4 本章小结
• 第3章 给水管网系统可靠性
• 3.1 概述
• 3.1.1 系统可靠性基本理论
• 3.1.2 给水系统可靠性介绍
• 3.2 水力可靠性评价基本方法
• 3.2.1 状态变量
• 3.2.2 服务性能曲线
• 3.2.3 归纳函数
• 3.2.4 系统曲线
• 3.2.5 百分比波段曲线
• 3.3 百分位数法
• 3.3.1 百分位数法基本概念
• 3.3.2 百分位数计算方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 水力可靠性评价方法的应用
• 4.1 稳态工况算例分析
• 4.1.1 稳态工况计算
• 4.1.2 四环管网稳态分析
• 4.1.3 开发区管网稳态分析
• 4.2 非稳态工况算例分析
• 4.2.1 非稳态工况计算
• 4.2.2 四环管网非稳态分析
• 4.2.3 开发区管网非稳态分析
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢