城市供水管网漏损规律研究及其监测与控制优化

It is a hotspot to study the pipe failure behavior and optimize the water leakage detection and control strategy for the water distribution system. In this proposal, pipe break behavior will be analyzed by combining the data mining method and physically based approaches, and pipe break prediction models will be set up accordingly. Hydraulic model will also be developed to incorporate the hydraulic factors into the pipe break prediction models to form a comprehensive pipe leakage model based on pipe properties and water pressure. Then, optimal pipe leakage detection and control model will be developed based on the pipe break prediction and pipe criticality assessment. Finally, the model will be solved using multi-objective optimization method and the optimal pipe leakage detection and control strategy will be obtained. It is expected to publish 6 to 8 journal papers including at least 2 SCI papers.

管道失效规律和漏损监测及运行优化是城市供水管网漏损控制研究的难点。本研究拟将数据挖掘方法和管道破损物理机制相结合，揭示管道破损规律，建立管道破损预测模型；结合管网水力模型，构建基于管网自身工况（内因）和管网压力（外因）的管道漏损量预测模型；基于管网漏损量预测和管道重要性评价，优化管网漏损监测与控制模式，并通过多目标优化算法进行求解，得到最优的漏损监测与控制方案。研究成果拟发表论文6-8篇，其中SCI论文2-4篇。

管网漏损控制是国内外供水行业面临的共同难题，而管网漏损规律的不明确是漏损难以控制的主要原因之一。本项目在此背景下，开展了管网破损模型开发、管网漏损模型开发，并在此基础上进行了管网漏损监测与控制的优化研究。研究发现：管材、管径、管龄、水压是影响管网破损和漏损的主要因素，本项目针对管网破损问题，开发了单因子和多因子的管网破损预测模型，模型可以很好地反映出管网特征及运行压力对破损的影响；在漏损水量方面，本项目在管网尺度和DMA尺度上分别建立了漏损水量评价模型，模型也很好地反映出了管网特征及运行压力对漏损水量的影响；基于管网破损和漏损水量的分析，本项目进一步对管网漏损的监测与控制方案进行了优化，提高了管网破损点的监测效率与漏损控制的经济效益。研究成果在北京市进行了应用，取得了良好的节水效果，同时部分研究成果被应用于漏损控制国家行业标准的修订，将对全国供水管网漏损的高效控制起到一定的帮助作用。