改进FAVAD模型精确模拟管网漏损的研究.pdf

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1、硕士学位论文改进FAVAD模型精确模拟管网漏损的研究RESEARCHONACCURATESIMULATIONOFLEAKAGEOFPIPENETWORKBYIMPROVEDFAVADMODEL施天龙哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU991学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工学硕士学位论文改进FAVAD模型精确模拟管网漏损的研究硕士研究生：施天龙导师：高金良副教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991U.D.C:628.1Dissertation

2、fortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONACCURATESIMULATIONOFLEAKAGEOFPIPENETWORKBYIMPROVEDFAVADMODELCandidate：ShiTianlongSupervisor：Assoc.ProfessorGaoJinliangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MunicipalEngineeringAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-C

3、onferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要物理漏损是给水管网漏损额中的重要组成部分，如何量化区域城市的物理漏损量对于整个区域的管网漏损量预测以及后续的漏损调控有着至关重要的意义，而现有的各管网漏损理论仍有所缺陷。因此为进一步精确预测管网漏损量为目的，本文主要从单漏点理论出发，以改进的点式漏损模型对管网进行漏损预测，进一步完善和丰富供水管网漏损理论。FAVAD模型在漏损过程中考虑到了漏点面积与水头的关系，其漏损计算更为精确。本文以传统的FAVAD模型为理论基础，首先对不同形式的漏口进行流固耦合分析

4、，研究不同形式的漏口在承压条件下的变化规律，得出了在不同压力下各种失效形式的漏口处的压力、应力以及应变的变化规律。研究发现，圆形漏口与环向裂缝其漏口变化规律符合传统FAVAD漏损模型，轴向裂缝的漏口面积受到应力集中现象的影响，与水压的平方成正比。以此为基础，为后续的漏损实验的进行提供了理论基础。通过相关的管道漏损实验，探究单漏点管道的漏损规律，分别从漏口形式、漏口大小这两个漏口基本信息，管道直径、管道材料、管道水压这三个管道基本信息出发，研究漏口信息与管道基本信息对漏损流量的影响，从这几个因素出发，对FAVAD模型中的参数进行了具体优化，得出了FAVAD漏损公式中不同失效形式下m值的

5、具体表达形式，细化了FAVAD漏损公式的表达形式。以拟合的大量FAVAD漏损实验为基础，利用GA-BP神经网络对FAVAD模型的m值进行预测，大大简化了模型的计算复杂程度，也具有良好的拟合精度，经过优化后其漏损预测值预测精度可高达99%，并将漏损预测模型与EPANET软件相结合，利用新的模型对于漏损区域进行漏损流量预测分析。通过算例管网的验证，对于漏损区域1，改进模型的预测误差由18.7%下降至12.1%，对于漏损区域3其预测误差由13.8%下降至10.2%。传统的压力漏损模型大多基于指数漏损模型，指数漏损模型虽然能完成片区漏损量的预测，但其基本原理忽视了管道的基本参数的影响，具有一

6、定的局限性，改进的模型基于FAVAD漏损公式，充分考虑了漏口信息、管道信息以及管道水压对于漏损量的影响，其预测精度更高，也更加符合实际工况。关键词：流固耦合；FAVAD模型；神经网络；漏损预测；遗传算法I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPhysicalleakageisanimportantpartoftheleakageofwatersupplynetwork.Howtoquantifythephysicalleakageofregionalcitiesisofgreatsignificancetothepredictionoftheleakageofthepipen

7、etworkinthewholeregionandthesubsequentleakagecontrol.Theexistingleakagetheoryofthepipenetworkhassomedefects.Theaimofleakageistofurtherimproveandenrichtheleakagetheoryofwatersupplynetworkfromthesingleleakpointtheory,andusethenewpoi