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给水管网是城市给水系统的重要组成部分,其可靠性直接关系着人们的生产和生活。近年来,随着用水规模的不断扩大及管道使用年限的增长,城市给水管网逐渐暴露出一些问题(如爆管、二次污染等),对城市供水安全构成很大威胁。如何保证供水可靠性成为供水企业关注的焦点。
给水管网可靠性的研究,通常选用某一时刻(用水量最高时)管网运行数据建立管网模型,经过水力模拟,分析管网的水力可靠性。然而由于管网中各节点的用水量随时间变化较大,某时刻的评价结果难以准确反映管网的实际情况。同时,评价过程不涉及管网节点水质情况,评价结果难以令人信服。本研究在总结前人研究成果的基础上,选用具有代表性的某一时段管网运行数据,建立管网动态模型,综合分析供水管网中各用水节点的水力、水质情况,采用蒙特卡罗法从概率的角度对管网的可靠性进行评价。
研究中管网水力可靠性的评价建立在节点可利用水量法的基础上,通过水力模拟可得管网中各管段发生故障时节点的实际可利用水量。然后以节点水龄作为水质参数,通过建立相应的评价标准,对管网中节点的水质可靠性进行评价。最后综合考虑节点的水力可靠性和水质可靠性,建立节点综合可靠度指标。由于蒙特卡罗法能够实现物理过程的逼真模拟,运算不受问题维数的限制,因而采用该法模拟管网中各管段一年内发生故障的次数。具体实现以节点综合可靠度为评价指标,以模拟时段内节点用水量占管网总用水量的比值为权重,从概率的角度对管网系统的可靠性进行评价。
最后,将蒙特卡罗法分析可靠性原理,用于我国西北某市的给水管网系统。通过数据分析,可定位出管网中可靠性较低的用水节点及对管网系统可靠性影响较大的管段,与实际现场调查结果吻合,说明该计算方法对于指导管网的维护和改扩建具有重要意义。