城市给水管网可靠性分析与应用

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1、城市给水管网可靠性分析与应用王圃1龙腾锐1王力2李江涛3(1重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400045；2成都市规划设计研究院，成都630000；3重庆大学土木工程学院，重庆400045)摘要将城市给水管网发生机械故障与水力条件变化相结合，综合分析城市给水管网可靠性，建立适用于水力条件变化的给水管网系统可靠度模型，并将所得出的结论应用于实际管网的改扩建工程，取得了良好的效果。关键词城市给水管网可靠性分析改扩建故障给水管网是城市给水系统重要的组成部分，其结合城市给水管网的网络结构布局与水力

2、条件可靠运行对整个给水系统充分发挥经济效益和社会变化，采用枚举法分析管网在设定时间段内各管段效益起着举足轻重的作用。机械故障和水力条件变故障状态下的水力运行情况。化是影响城市给水管网可靠性的两个主要因素，但在分析给水管网可靠性之前做如下假设[1]：目前关于给水管网可靠性的研究多数只是从其中一(1)在管网系统的所有组件中，只考虑管段发生个方面进行考虑，因而所建立的管网可靠度模型具故障对系统可靠性的影响。有片面性，难以对实际管网的可靠性作出全面评价。(2)在管网运行过程中的某时刻最多只有一根本文将管网发生的

3、机械故障与水力条件变化相结管段发生故障。合，综合分析城市给水管网可靠性。(3)管网内的水质与节点流量都满足用户用水1给水管网可靠性分析的要求。于是根据这个假设，本文的给水管网可靠度被定义为：在规定的条件下，规定的时间内，管网建设部2001年科技项目(2001--45)。满足用户对水压要求的概率。港岛南最初改造管线总长度为13283ITI，经过方案可靠性，为此，政府有关部门必须在以下几方面有充最优化后，改造管线总长度减少到102951TI，大大降分的准备：历年降雨记录和潮水或河水位记录(尤其低了改造工程量

4、。临海、临江等城市)；历年排水黑点(污水和雨水)的4规划设计成果详细记录；详细的电子地形图；人口现状分布数据库最终规划设计的成果包括：《管网现状评价报和规划分布数据库；现状排水管网平面图或数据库；告》，《管网规划可行性研究报告》和现状管网模型、地下市政设施布置图；城市土地利用分布图和规划规划模型以及HydroWorks／MIKE11模型使用手图。册(详细介绍所有模型输入／输出文件的名字、路径，随着水力模型理论研究水平的提高和模拟软件以及模型运行参数等信息)。应用的日益广泛，计算机技术必定会在给排水规划、

5、如何实现排水管网规划、设计方案最优化?如设计和防洪防汛领域发挥越来越重要的作用。何使城市管网规划紧跟城市规划步伐?如何提高城市管网的综合管理水平?计算机模拟软件的使用为◎通讯处：518001广东省深圳市建设路2016号南方证这一系列问题提供了一个很好的解决方法。券大厦AB座14楼但是，模型必须经过严格的校核、调整，使其尽电话：(0755)29676855，82215487可能正确反映管网实际工作状况，保证模拟结果的收稿日期：2004—12—15给水排水V01．31No．62005107万方数据件。于是管

6、段可靠度可表示为[2]2：刮半)(3)在给水系统中，绝大部分组件都属于恢复性组=1将式(3)代入式(2)中，得：五cT，=j’㈡南+南e棚叫dz2／煮a—T南n-e·H∞T]+．；【‘(A+肛)2L1。J1一西(业O"i)]c幺㈤PTt=∑PDz∑【，ⅡI五。九1-[Iq，。)×￡=1k；0}l，tJ-l{t1，Jt}(1)＼／J相应的管段不可靠度为萄(T)=1一五(T)。在给水管网运行过程中，管网处于网络结构形(4)式愚的事件和处于供水量区间z的事件两者相互独于是管网各节点的节点可靠度为：立，因此由假

7、设(2)可得，对于一个管段数为N、流量Ri=1一PT{划分区间数为L的城市给水管网，共有L(N+1)种运行水力状态，即只需枚举L(N+1)次管段故障状=1一∑PDz∑(III121^。0I五o～III瓢，。)×{21tJl}{iltJl}可表示为：1一西(业Gi／1](＼J幺川态下的水力分析。于是管网各节点发生故障的概率LNPL=∑PDf∑Pk磅(Hi<研)(5)l=1女=0采用权重因子法计算得出的管网系统可靠度为‘3

8、：(i=1，2，，M)(2)lR。=∑叫fRf其中，PDz=ilMfLNR2{。躁k

9、lA—Zl'Jl{il,璁JlIii。：砭∥-‘‘=∑叫i1一∑PD。∑{l，，1}∈∈女2式中钟——节点i要求的最低供水压；(，Ⅱ。Ao～Ⅱ。Cii,,j,)×PD￡，B——管网处于供水量区间z时发生的概111tJ1}2l·31}率、管网处于网络结构形式忌时发生的概率、管网处于供水量区间l和网(t一垂(等等川㈤络结构形式k时节点i的节点水压H低于彤的概率；其中心2毒2瓦qi厶劬T，丁，——设定时间年限，设定时间年限T内流式中硼；，一q．石