节点流量和水损系数论文

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1、节点流量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响摘要：供水管网的节点用水量和水损系数具有明显的不确定性，为研究节点用水量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响，提出了在假定他们的随机变化服从正态分布的条件下，采用蒙特卡罗随机抽样法，对所获的每组节点用水量和水损系数的抽样值，应用稳态的水力模型计算相应的节点测压管水头和管段流量，得出节点测压管水头和管段流量的统计值的计算方法。文中给出了该算法在两管网中的应用。关键词：供水管网；节点用水量；水损系数；蒙特卡罗；水力特性Theinfluenceofuncertai

2、ntynodedemandsandpiperoughnessonwaterdistributionsystemhydrauliccharacteristicAbstract：Nodaldemandsandpiperoughnessareuncertaininrealwaterdistributionsystems,inordertoanalyzetheinfluenceofwaterdistributionsystemhydrauliccharacteristicsbytheuncertaintyofnodaldem

3、andsandpiperoughness,amethodisputforward.Assumingthatnodaldemandsandpiperoughnessfollownormaldistribution,thesetofnodaldemandsandpiperoughnesssamplevalueisobtainedusingMonteCarlorandomsamplingmethod.Thenodepressureandflowiscalculatedwithsteady-statehydraulicmod

4、el,thenthestatisticsvalueofnodepressureandflowisobtained.Themethodisappliedintwowaterdistributionsysteminthepaper.Keywords:Waterdistributionsystem;nodaldemands;piperoughness;MonteCarlorandomsamplingmethod;hydrauliccharacteristics引言供水管网在运行时，由于管网中用户分布的复杂性和各用户用水的随

5、机性，使管网节点流量具有明显的不确定性。对于形成年代较长的管网，旧管的水损系数受管材、管径、使用年限及流速等的影响，也具有不确定性。节点流量和管道水损系数的不确定性将会对供水管网的水力特性产生影响，研究其对供水管网水力特性的影响，对于供水管网的优化设计和安全运行具有重要的意义。支持项目：“十二五”国家科技计划课题（2012BAJ25B09）作者简介：常丽娟（1989-），女，河南驻马店人，硕士，研究方向：供水管网模型。735801432@qq.com通讯作者：龙天渝(1960-)，女，重庆人，教授，博士，主要从事水污

6、染控制与水环境模拟方面的研究。longty128@cqu.edu.cn关于供水管网系统的水力不确定性，国内外一些学者开展了研究，Kapelan等[1]在仅考虑节点流量不确定性的条件下，提出了一个随机优化设计模型，并用遗传算法进行了求解。Babayan等[2]评价了节点流量不确定性对供水管网设计的影响，他们认为在设计过程中忽视这些不确定性将会导致不成功的设计。刘孟军[3]用一阶泰勒展开式导出的节点压力和管段流量对节点流量的近似偏导矩阵、金溪[4]用线性化供水管网概率水力模型，研究了节点流量的随机性对管网水力特性的影响，

7、研究发现当节点流量的变异系数较大时，进行线性近似的随机性分析会导致较大的误差。舒诗湖[5]基于蒙特卡罗方法从输入数据精度方面分析了管网系统模型状态量的不确定性。分析以上研究以及相关研究可以发现，目前有关供水管网水力不确定性的研究，主要针对节点流量的随机性或输入数据的误差引起的管网系统模型参数的不确定性，同时针对节点流量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性影响的研究极少。为此，本文在假定节点用水量和水损系数的随机性都服从正态分布的前提下，使用蒙特卡罗随机抽样法，对所获的每组节点用水量和水损系数的抽样值，应用稳态的水力

8、模型，即连续性方程和动量方程计算相应的节点的测压管水头和管段流量，研究了节点流量和水损系数的不确定性对供水管网节点测压管水头和管段流量的影响，并给出了应用实例。1.研究方法有关研究表明节点用水量服从正态分布[6]，这里假定水损系数的随机变化也服从正态分布。为研究节点用水量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响，首先利用蒙特卡罗模拟、根据节