CN110185092A - 一种基于动态dma分区的城镇供水系统漏损监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法，包括以下步骤：建立供水管网水力模型，并对模型进行流量和压力参数的校正；确定传统静态DMA分区，设DMA之间连接管道数量为M，在其中2个管道上安装流量计，其余连接管道上安装远程控制阀门；通过调度远程控制阀门实现DMA动态分区；确定动态DMA漏损报警阈值；分析动态DMA夜间流量：动态DMA夜间流量由合法用水量和漏损量组成，对动态DMA进出口流量进行分析，若某动态DMA夜间流量超过夜间低峰用水时段的漏损报警阈值，则说明该动态DMA内存在漏损。本发明方法减少了供水系统内的用水末端，提高了供水的水质；在供水高峰期可提供更高的供水压力，以保障高峰供水水量安全。

Description

一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法
技术领域
本发明涉及市政工程和城市供水管网领域，具体涉及一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法。
背景技术
目前在淡水资源领域所面临的问题是：一方面淡水资源贫乏、水环境污染严重，治理十分困难；另一方面城市供水系统存在严重漏损，长期未得到有效治理，使得原本就很严重的淡水资源紧缺状况变得雪上加霜。管网漏损问题不仅导致了水资源的浪费，还增加了企业生产、管理和维护成本，减少供水基础设施的使用寿命，甚至引起城市供水危机、交通中断和管网二次污染等次生灾害。
供水管网独立计量分区(DMA)管理是减少管网漏损最有效的途径之一，然而，传统静态DMA时所创建的封闭系统需截断诸多供水管道(图2a)，或在DMA边界管道上安装流量计，长期运行导致诸多水量水质安全问题。这些问题主要包括①传统静态DMA通常造成诸多供水末端，导致区域内水质恶化，②由于传统静态DMA需截断诸多供水管道，对系统的水力状态造成很大干扰，可出现“黄水”等水质污染事故，并在用水高峰期存在供水压力不足的现象，以及③传统静态DMA边界管道上通常安装多个流量计，导致DMA建设成本昂贵，维护困难。这些问题已经严重限制了DMA分区技术在我国实际供水系统中的应用。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法。本发明方法能够降低供水系统的水量水质安全风险，并且能够有效地实现供水系统的漏损监控，降低了安装和维护管理成本。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法，包括以下步骤：
(1)建立供水管网水力模型，并对模型进行流量和压力参数的校正；
(2)根据步骤(1)所得到的水力模型，确定传统静态DMA分区，设DMA之间连接管道数量为M，在其中2个管道上安装流量计，其余连接管段上安装远程控制阀门；
(3)通过调度远程控制阀门实现DMA动态分区：在用水高峰期，将所有远程控制阀门打开，以实现正常的供水；而在用水低峰期，将所有远程控制阀门关闭，确保流量从安装流量计的2根管道经过，以实现流量的精准计量；
(4)确定动态DMA漏损报警阈值，具体计算公式如下：
C(t)＝f1％(Ft) 1-1
式中C(t)为动态独立计量分区(DMA)在低峰用水期t时刻的漏损报警阈值；f1％(Ft)为数据序列Ft的1％分位数函数；Ft为动态DMA在每一天同一低峰用水时刻t的合法用水量历史数据值；根据合法用水量历史数据，通过公式1-1，可以计算得到t时刻每一个动态DMA的漏损报警阈值；
(5)分析动态DMA夜间流量：动态DMA夜间流量由合法用水量和漏损量组成，对动态DMA进出口流量进行分析，若某动态DMA夜间流量超过夜间低峰用水时段的漏损报警阈值，则说明该动态DMA内存在漏损。
进一步地，步骤(2)中，在每个动态DMA分区内进口和出口各安装一个流量计，其余连接管道安装远程控制阀门，并通过调度远程控制阀门实现动态DMA分区。
本发明的有益效果是：
本发明首次提出了一种基于动态DMA分区的供水系统漏损区域监测方法，相比于传统静态DMA分区，(1)本发明所提出的动态DMA方法减少了供水系统内的用水末端，提高了供水的水质；(2)本发明动态DMA分区在供水高峰期可提供更高的供水压力，以保障高峰供水水量安全；(3)本发明动态DMA分区可减少流量计的安装，降低了运行与管理成本，同时可提高漏损监控效率；(4)本发明的方法与传统静态DMA方法相比，DMA内压力和水质均匀得到明显改善。
附图说明
图1是本发明方法的具体实施路线图。
图2是本发明动态DMA分区示意图:(a)传统静态DMA分区；(b)本发明动态DMA分区；(c)本发明方法与传统静态DMA相比，两者的压力变化曲线图；(d)本发明方法与传统静态DMA相比，两者水质变化曲线图。
图3是某城市供水管网动态DMA分区管理图。
图4是某城市供水管网动态DMA夜间低峰用水时段漏损监测流量变化图。
图5是某城市供水管网动态DMA与改造前静态DMA相比，两者的压力、水质变化图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当指出的是，具体实施方式只是对本发明的详细说明，不应视为对本发明的限定。
本发明的一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法，参见图2，包括以下步骤：
(1)建立供水管网水力模型，并对模型的流量和压力参数进行校正，使得压力误差在10％以内，流量误差在15％以内，以满足模型工程应用的精度要求；
(2)根据步骤(1)所得到的水力模型，确定传统静态DMA分区，设DMA连接管道数量为M，在每个动态DMA分区内进口和出口管道上各安装一个流量计，其余连接管道上安装远程控制阀门；
(3)通过调度远程控制阀门实现DMA动态分区；在用水高峰期，将所有远程控制阀门打开，以实现正常的供水；而在用水低峰期，将所有远程控制阀门关闭，确保流量从安装流量计的2根管道经过，以实现流量的精准计量；
(4)确定动态DMA漏损报警阈值，具体计算公式如下：
C(t)＝f1％(Ft) 1-1
式中C(t)为动态独立计量分区(DMA)在低峰用水期t时刻的漏损报警阈值；f1％(Ft)为数据序列Ft的1％分位数函数；Ft为动态DMA在每一天同一低峰用水时刻t的合法用水量历史数据值；根据合法用水量历史数据，通过公式1-1，可以计算得到t时刻每一个动态DMA的漏损报警阈值；
(5)分析动态DMA夜间流量：动态DMA夜间流量由合法用水量和漏损量组成，夜间低峰用水时段，合法用水量最小，漏损量占总流量的比例最高；对动态DMA进出口流量进行分析，若某动态DMA区域内夜间流量超过夜间低峰用水时段的漏损报警阈值，则说明该动态DMA分区内存在漏损，然后对漏损位置进行定位和修复。
如图2(c),(d)所示，本发明方法在达到漏损分析的同时，供水压力与水质(余氯浓度)均比传统静态DMA分区有显著的提高。
将本发明的方法应用到某城市供水管网某个传统静态DMA区域，如图3所示。该传统静态DMA日均最小流量和最大流量分别为60L/s、178L/s，管线总长度约为400km。该区域有1个水质监测点和两个压力监测点，基于水力模型模拟，对传统静态DMA进行改造，在DMA进口和出口处各安装一个流量计，其余3个连接管安装远程控制阀门，远程控制阀门在夜间低峰用水时段(凌晨1:00～4:00)关闭，其余时段远程控制阀门开启；统计半年的合法用水量历史数据，确定DMA(凌晨1:00～4:00)漏损报警阈值为65.3L/s；图4显示了该DMA某天夜间低峰用水时刻流量变化曲线，从图4中可以看出，当夜间流量大于漏损报警阈值时，判定该分区内发生了漏损，然后对漏损位置进行定位修复，漏损修复后夜间流量恢复至正常范围。图5显示了本发明方法与改造前的静态DMA相比，压力、水质变化曲线图，从图5中可以看出，本发明的方法能够有效的提高DMA内的压力和水质。由此可知，通过本发明的方法既可以实现有效的漏损分析，同时可大大的降低供水系统的水力与水质安全风险，具有很好的推广和实际工程应用价值。

Claims (2)

1.一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立供水管网水力模型，并对模型进行流量和压力参数的校正；
(2)根据步骤(1)所得到的水力模型，确定传统静态DMA分区，设DMA之间连接管道数量为M，在其中2个管道上安装流量计，其余连接管道上安装远程控制阀门；
(3)通过调度远程控制阀门实现DMA动态分区：在用水高峰期，将所有远程控制阀门打开，以实现正常的供水；而在用水低峰期，将所有远程控制阀门关闭；
(4)确定动态DMA漏损报警阈值，具体计算公式如下：
C(t)＝f1％(Ft) 1-1
式中C(t)为动态独立计量分区(DMA)在低峰用水期t时刻的漏损报警阈值；f1％(Ft)为数据序列Ft的1％分位数函数；Ft为动态DMA在每一天同一低峰用水时刻t的合法用水量历史数据值；根据合法用水量历史数据，通过公式1-1，可以计算得到t时刻每一个动态DMA的漏失报警阈值；
(5)分析动态DMA夜间流量：动态DMA夜间流量由合法用水量和漏损量组成，对动态DMA进出口流量进行分析，若某动态DMA夜间流量超过夜间低峰用水时段的漏损报警阈值，则说明该动态DMA内存在漏损。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态DMA分区的城镇供水系统漏损监测方法，其特征在于，步骤(2)中，在每个动态DMA分区内进口和出口管道上各安装一个流量计，其余连接管道安装远程控制阀门。
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