[发明专利]一种面向未来期的供水管网水力可靠性测算方法

说明书

本发明提出了一种面向未来期的供水管网水力可靠性测算方法。该方法按照“数据收集‑失效率计算‑水力学模拟‑可靠性分析”4个步骤给出城市供水管网水力可靠性的量化方法，该方法能够面向未来规划期，操作简便，可量化给出供水管网各管段以及整体管网系统水力可靠性的动态变化情况。同时，利用该发明所提出的方法，能对供水管网采取的维护措施的效果进行评估，有利于促进供水与自来水企业供水安全运行与动态管理水平的提升。

技术领域

本发明涉及城市供水技术领域，具体涉及一种供水管网水力可靠性的计算方法，可为供水管网规划、建设、管理以及改造提供技术支撑。

背景技术

除了以节点连通性、管壁厚度为特征的机械可靠性研究外，城市供水管网水力可靠性日益得到关注。水力可靠性面向管网用户需求可以体现管段发生故障时对用水户的服务水平状况。城市供水管网水力可靠性是指在规定的时间内和规定的使用状态下，管网能满足用户用水要求能力的大小。当前研究者对于供水管网水力可靠性内涵、如何定量评价、如何进行量测缺乏统一。传统的可靠性方法如解析法、蒙克卡罗随机模拟法、最小割集法法等来计算可靠性，随着供水管网规模的增大，计算量通常呈现指数增加，由于实践中通常缺少足够的数据信息支撑，或者需要大量繁琐耗时的计算过程，而且这种可靠性度计算也通常没有和维护决策进行关联，在实际供水管网规划与管理中采用此方法有较大的难度。因此，采用间接的可靠性指标已成为水力可靠性研究与实践应用的重要内容。总体上，简化、操作性强的可靠性指标的选取与应用是当前研究的难点和主要趋势。

发明内容

为克服现有的技术问题，本发明采用概率论与水力学分析结合的技术，提出了一种供水管网水力可靠性测算方法。该计算方法按照“数据收集-失效率计算-水力学模拟-可靠性分析”的技术路线给出城市供水管网水力可靠性的量化方法，具体实施包括四个步骤。

步骤I：供水管网基础数据的收集：包括四类数据：管网自身属性信息；管网外部环境信息；管网运行工况信息；管段失效、修复、更换、维护信息；

步骤II：计算各供水管管段失效概率；

步骤III：供水管网水力学指标量化计算

采用压力驱动进行供水管网水力学计算，依次计算各管段(j＝1,2,3…J)失效后的供水管网每个节点的供水量，具体计算公式如式(2)，继而计算供水管网供需损失量，即各节点的需水量与供水量的差值；

式中，Pi_n,tt,Pr_n,tt,Pm_n,tt,P_n,tt分别为供水管网第n个用水节点第tt时刻的最小水头、服务水头、最大水头以及实际水头；tt＝1,2,3……T，T为水力学计算时间；n＝1,2,3,……N，N为节点的数量，个；j＝1,2,3……J；J为供水管网中管段的数量，条；S_j,n,tt为第j个管段失效后第n个节点第tt小时的管网实际供水量，m³/h；R_n,tt为第n个节点第tt小时的用水需求量，m³/h；

步骤IV，面向未来期的供水管网可靠性动态分析：

面向未来期的供水管网水力可靠性的具体计算方法如下列公式所示：

式中，RE_j,t为第j个管段第t年的可靠性指数；PR_j,t为第j个管段第t年的失效概率；REL_t为第t年供水管网系统的可靠性；U为管段的维修时间，h。