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《天津大学》 2010年
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给水管网水力模型软件与校验抽样设计研究

于志强  
【摘要】: 随着信息化建设的逐步深入和供水要求的不断提高,越来越多的供水企业认识到了建立给水管网水力模型的重要性。管网建模是一项系统工程,建立一个能够真正实用的模型需要付出相当多的财力和精力,采用一个架构良好的模型软件和一套系统的模型校验数据收集方法,不仅可以节省大量的重复劳动,而且能够以较低的成本获得更高精度的模型。因此,本文将模型软件和校验抽样设计作为主要研究内容,希望能够开发出一套较为实用的模型软件,提出一种实用的校验抽样设计算法。 给水管网水力模型软件是进行管网建模的必备工具。虽有众多商业建模软件,但这些软件价格普遍较高,且未必能够满足水司所有的实际需求。以EPANET为代表的开源模型软件提供了另外一种选择,但功能有限。因此,本文提出将GIS强大的图形表达能力和EPANET的模型计算能力相结合开发模型软件。首先选择ArcGIS作为开发用的GIS平台,解决了EPANET数据模型与GIS数据模型的异构问题,基于Geodatabase建立了管网模型数据库。然后对EPANET源代码进行了必要的修改,添加读取模型数据库的功能,并采用COM技术对其进行了封装。在此基础上,在.NET中基于ArcGIS Engine实现了基本的模型软件功能,包括管网流向、等水压线和供水路径分析等,并成功应用于实际的建模项目。 不确定性是导致给水管网水力模型出现误差的根本原因。本文从模型结构、模型参数、模型预测和实测数据四个方面对模型的不确定性进行了全面分析。为消除这些不确定性的影响,得到一个较为精确的模型,需要对模型进行校验。模型校验并不只是对管线粗糙度系数和节点用水量的调整,而是包括了从实测数据收集到微观校验的整个过程。微观校验从本质上来说是一个非线性参数估计过程,最终得到的未知参数的估计值的可信程度取决于实测数据的数量和质量,而实测数据收集是一个典型的实验过程,通过优化设计能够以较小的成本得到具有较高可信度的未知参数的估计值。基于此,本文在实验优化设计理论的基础上将校验抽样设计构造为一个多目标优化问题,目标包括成本和不确定性两类,通过成本系数和测量精度权重将压力监测点和流量监测点统一进行考虑,并在此基础上确定了判断已有监测点是否满足校验要求的方法。本文使用ε-MOEA和交叉熵算法对上述多目标问题进行求解,通过三个实例对其性能进行了验证,并与其他方法进行了对比。结果表明,本文提出的两种方法优于已有的方法,并具有很多良好的性能。其中交叉熵算法收敛速度快,较适宜小规模管网,ε-MOEA更为灵活,能适应不同规模的管网,但算法参数需要根据实际情况加以确定。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU991.33

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 庄宝玉;城市输配水管网可靠性研究[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王俊岭;孙怀军;;给水管网测压点的一种优化布置方法[J];北京建筑工程学院学报;2005年04期
2 魏炜;贾海峰;苏保林;;水力平差模型在供水规划中的应用[J];北京水务;2006年03期
3 施卫红,陶建科;华东某地区给水管网微观动态水力模型的建立[J];城市公用事业;2003年05期
4 肖艳;陶建科;;潍坊市供水管网水力建模与应用研究[J];城市公用事业;2005年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 许刚;给水管网水力模型校正研究[D];浙江大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 周书葵;城市供水SCADA系统管网监测点优化布置的研究[D];湖南大学;2003年
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4 吴明建;基于AutoCAD的给水管网水力计算与管网测压点布置[D];合肥工业大学;2005年
5 姜彦立;郑州市给水管网系统仿真研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
6 柏战华;一种求解最大团问题的交叉熵算法与其并行化研究[D];苏州大学;2007年
7 于志强;供水管网信息管理和分析系统研究[D];天津大学;2007年
8 王峰;给水管网改扩建决策支持的数据库的初步研究[D];北京工业大学;2009年
9 刘美侠;城市供水管网监测点优化与爆管定位模型研究[D];河北农业大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 薛同站;王国明;;城市用水量动态预测的双线性模型[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年06期
4 吕顺利;;模糊综合评价法在图书馆隐性知识管理绩效评价中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年04期
5 游桂林;;安庆市供水管网测压点远程监测系统的建设[J];安徽建筑;2009年04期
6 陈争光;蔡德利;;模糊物元分析法在耕地地力评价中的应用[J];安徽农学通报;2008年11期
7 吴林森;严小宝;;河滩地杨树生长适应性的综合评判研究[J];安徽农业科学;2006年15期
8 刘畅;刘志强;郝红海;;聚类分析在管网故障点定位中的应用[J];安徽农业科学;2007年07期
9 郑志宏;许强;;基于宏观模型的西安市给水管网研究[J];安徽农业科学;2007年33期
10 甘喜萍;卢伙胜;冯波;张静;;分层抽样法应用于渔业生产统计的研究[J];安徽农业科学;2008年20期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 叶文;陈健;;基于话务快速波动模型的GSM网络无线信道利用率分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 杨晨;任心欣;胡爱兵;;城市再生水供水模式初探——以深圳市沙井再生水厂为例[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
3 邵建民;张群;孟素洁;王艳艳;郭航;;统计遥感业务化运行机制初探[A];北京市第十五次统计科学讨论会获奖论文集[C];2009年
4 李永义;李鸿晶;林欣;;物资不足条件下地震救灾物资分配模型及方法[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
5 曹开朗;李成江;张志敏;;我国海水利用产业化的思考[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
6 段莉萍;徐向群;;给水管线钢管漏水事故分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
7 林龙德;;GIS技术应用于供水管网管理的研究[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
8 王立章;何红梅;;结合Epanet模型的给水管网GIS系统设计与开发[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十四次学术信息交流会论文集[C];2010年
9 董熙晨;肖矫矫;;集装箱码头路网结构的评价[A];湖北省机械工程学会机械设计与传动专业委员会第十五届学术年会论文集(一)[C];2007年
10 潘向忠;翁仕龙;余世清;;模糊综合评判法在环境风险评价中的应用[A];中国环境保护优秀论文精选[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄林峰;多目标进化算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
2 李天梅;装备测试性验证试验优化设计与综合评估方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 范黎明;贯通式潜孔锤钻头反循环机理研究及结构优化[D];吉林大学;2011年
4 许可;面向生态保护和恢复的梯级水电站联合优化调度研究[D];华中科技大学;2011年
5 王艳;多目标拟态物理学优化算法及其应用研究[D];兰州理工大学;2011年
6 李玉堂;森林资源空间数据集成管理技术的研究与应用[D];东北林业大学;2011年
7 黎方正;关系数据库的关键词检索技术研究[D];中南大学;2010年
8 朱云飞;一种用进化方法求解鲁棒最优问题的研究[D];中南大学;2011年
9 李程跃;我国疾病预防控制绩效考核的研究与实践[D];复旦大学;2011年
10 何登科;多波地震勘探中观测系统设计与数据处理关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵映超;基于三维结构的项目风险动态管理研究及应用[D];山东科技大学;2010年
3 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
4 李京京;城市给水管网改扩建优化设计模型研究[D];郑州大学;2010年
5 张峰;丘陵山区重力式村镇供水管网优化及安全调控研究[D];山东农业大学;2010年
6 张广磊;大型舰船舱室划分与布置研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李春明;基于PERT的工期风险模糊综合评价[D];大连理工大学;2010年
8 向楷;软件构件的可信评价及其组装方法的研究[D];大连理工大学;2010年
9 杨子国;中长期电力负荷FRARMA预测模型研究[D];大连理工大学;2010年
10 王雪;高速公路地质灾害危险性定量评价研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗伟成;结构蒙特·卡罗方法在度量信贷风险中的应用[J];北方工业大学学报;2004年01期
2 陈功贵;李智欢;陈金富;段献忠;;含风电场电力系统动态优化潮流的混合蛙跳算法[J];电力系统自动化;2009年04期
3 朱晔;寇新建;;给水管网可靠性分析中系统问题的研究[J];上海电力学院学报;2007年02期
4 柳春光;何双华;;基于震后低压变化的供水管网功能可靠度分析[J];防灾减灾工程学报;2009年05期
5 王小妮;;基于代理模型的结构外形优化[J];飞机设计;2008年03期
6 陈玲俐,李杰;城市供水管网系统抗震功能可靠度分析[J];工程力学;2004年04期
7 赵新华,陈春芳,郑毅;给水管网可靠度的计算[J];中国给水排水;2000年01期
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9 周建华,赵洪宾;低水压供水时的管网平差计算方法[J];中国给水排水;2003年03期
10 庄宝玉;赵新华;李霞;;基于延时模拟的供水管网可靠性分析[J];中国给水排水;2009年21期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 雷桂媛;关于蒙特卡罗及拟蒙特卡罗方法的若干研究[D];浙江大学;2003年
2 王鸿翔;供水管网水质模型校正及水质监控研究[D];浙江大学;2009年
3 骆碧君;基于可靠度分析的供水管网优化研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王力;考虑水力条件变化的城市给水管网可靠性分析与研究[D];重庆大学;2004年
2 肖平;给水管网可靠性仿真分析[D];西安理工大学;2006年
3 章征宝;城市给水系统可靠性分析[D];合肥工业大学;2006年
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10 王光辉;马鞍山市供水管网系统规划模型的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐冬致;GPRS技术在供水管网监测系统中的应用研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2005年01期
2 刘畅;刘志强;郝红海;;聚类分析在管网故障点定位中的应用[J];安徽农业科学;2007年07期
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6 王俊岭;孙怀军;;给水管网测压点的一种优化布置方法[J];北京建筑工程学院学报;2005年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 俞亭超;城市供水系统优化调度研究[D];浙江大学;2004年
2 陈磊;大规模供水系统直接优化调度研究[D];浙江大学;2005年
3 许刚;给水管网水力模型校正研究[D];浙江大学;2005年
4 陈宇辉;给水管网动态模型维护与校验方法研究[D];同济大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 王俊岭;城市给水系统的优化调度方法[D];太原理工大学;2002年
2 周书葵;城市供水SCADA系统管网监测点优化布置的研究[D];湖南大学;2003年
3 关晓涛;基于MapObjects与C#语言的供水管网地理信息系统框架的设计与实现[D];北京工业大学;2004年
4 卓敏;给水管网管道摩阻的灵敏度分析及其校正研究[D];浙江大学;2005年
5 高彦明;蚁群算法并行化研究[D];苏州大学;2005年
6 粟小荣;城市自来水供水管网地理信息系统设计与实现[D];国防科学技术大学;2005年
7 杨斌;基于AutoCAD的给水管网水力计算模型研究[D];合肥工业大学;2006年
8 熊刚;给水管网快速计算及绘图自动化[D];合肥工业大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 施卫红;;某地区给水管网微观动态水力模型的参数测定和校验[J];西南给排水;2005年01期
2 杨斌;俞国平;;基于AutoCAD的给水管网水力计算模型研究[J];苏州科技学院学报(工程技术版);2008年02期
3 施卫红,陶建科;华东某地区给水管网微观动态水力模型的建立[J];城市公用事业;2003年05期
4 鲁旭,童祯恭;给水管网水力模型系统应用分析[J];管道技术与设备;2005年05期
5 鲁旭;童祯恭;王磊;;给水管网水力建模实例分析[J];城市公用事业;2006年02期
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7 郭思元;现代城市给水管网调度系统的研究与开发[J];山西建筑;2005年01期
8 陈谦,高健;计算机辅助设计动态给水管网模型[J];给水排水;2003年03期
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10 孙文深,黄宇阳,韩德宏;深圳市给水管网水力计算模型的建立[J];给水排水;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张志军;张存章;;给水管网水力模型的应用[A];2011全国给水排水技术信息网年会暨技术交流会论文集[C];2011年
2 施卫红;;给水管网水力模型在供水专业规划中的应用[A];规划创新:2010中国城市规划年会论文集[C];2010年
3 付踊跃;于涛;;论抢修节在给水管网抢修中的应用[A];土木建筑学术文库(第11卷)[C];2009年
4 薛晓波;陈浩涛;;对汕头市中心城区给水管网规划的几点体会[A];规划创新:2010中国城市规划年会论文集[C];2010年
5 黄吉琳;;给水管网漏损的防治[A];2010年全国给水排水技术信息网年会论文集[C];2010年
6 吴斯文;张建明;胡新立;陆中华;;湛江市海湾西片给水管网改扩建设计[A];2011全国给水排水技术信息网年会暨技术交流会论文集[C];2011年
7 王黄金;张潇;;农村给水管网设计概述[A];河南省土木建筑学会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
8 李进民;;旧给水管网改造设计粗糙系数n值的确定[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
9 刘桂臣;蒋白懿;刘新;冯青;;给水管网优化设计研究与探讨[A];2007年全国给水排水技术信息网成立三十五周年纪念专集暨年会论文集[C];2007年
10 朱晔;寇新建;;给水管网可靠性分析中的若干问题[A];2007年全国给水排水技术信息网成立三十五周年纪念专集暨年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 田远进;万福路机场路 给水管网建设两路并进[N];桂林日报;2009年
2 记者 田远进 实习生 黄芸 通讯员 李翔;万福路给水管道建设强力推进[N];桂林日报;2008年
3 王力平 黄传宝;点点滴滴物尽其用 扎扎实实促进发展[N];中国质量报;2008年
4 朱敏;“数字化”管理:节能好帮手[N];无锡日报;2009年
5 本报记者 程熳;银龙管业:做一流的环保节能产品[N];黄石日报;2009年
6 记者 李文生;9月前新增优质学位7000个[N];深圳特区报;2011年
7 记者 刘佳丽;我市市区建设进展良好[N];定西日报;2009年
8 特约记者 陈庆;1040万改善贡井老街基础设施[N];自贡日报;2011年
9 窦以松;建设东线高效可靠泵站的思考[N];中国水利报;2003年
10 孙殿军 高波;龙腾虎跃展新姿[N];北大荒日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于志强;给水管网水力模型软件与校验抽样设计研究[D];天津大学;2010年
2 刁克功;分区管理模式给水管网的水力分析与模拟技术研究[D];北京工业大学;2011年
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4 王洋;给水管网铁稳定性特性及控制技术研究[D];清华大学;2009年
5 王丹宁;城市给水管网水质因子宏观研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 肖笛;城市给水管网爆管事故在线监测研究[D];天津大学;2007年
7 许刚;给水管网水力模型校正研究[D];浙江大学;2005年
8 黄亚东;给水管网水质传感器优化选址研究[D];浙江大学;2007年
9 徐小明;大型河网水力水质数值模拟方法[D];河海大学;2001年
10 舒诗湖;基于fmGA的供水管网系统模型自动校核及模型应用[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁丽丽;给水管网事故工况建模方法研究[D];郑州大学;2012年
2 冯炳燕;基于分形理论的M项目给水管网规划研究[D];华南理工大学;2011年
3 王晓轩;吉林省抚松县松江河镇给水管网多工况优化设计研究[D];吉林建筑工程学院;2010年
4 杨宗森;基于慢变流理论的给水管网漏失模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 胡婧;基于水力瞬变流理论的给水管网漏失实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 付亚平;基于WATERGEMS的城市供水系统规划与改造研究[D];北京工业大学;2011年
7 杜敏娜;多水源切换对给水管网水质的影响研究[D];西安建筑科技大学;2010年
8 王峰;给水管网改扩建决策支持的数据库的初步研究[D];北京工业大学;2009年
9 王梦蕙;黄河下游某市给水管网水质生物稳定性分析及评价技术优化[D];山东大学;2012年
10 姚丽萍;给水管网水力计算方法与应用程序的开发研究[D];武汉理工大学;2003年
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