基于小波变换的供水管网漏损量化方法研究

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1、硕士学位论文基于小波变换的供水管网漏损量化方法研究STUDYONLEAKAGEQUANTIFICATIONMETHODOFWATERDISTRIBUTIONNETWORKUSINGWAVELETTRANSFORM李娟娟哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU991学校代码：10213国际图书分类号：628密级：公开工学硕士学位论文基于小波变换的供水管网漏损量化方法研究硕士研究生：李娟娟导师：高金良副教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU991U.D.C:6

2、28DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONLEAKAGEQUANTIFICATIONMETHODOFWATERDISTRIBUTIONNETWORKUSINGWAVELETTRANSFORMCandidate：LiJuanjuanSupervisor：Assoc.ProfessorGaoJinLiangAcademicDegreeAppLiedfor：MasterofEngineeringSpeciaLty：MunicipaLEngineeringAffiLiation：SchooLofMuni.&Env.Eng

3、.DateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnoLogy哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要漏损是城市地下供水管网面临的普遍现象，且城市漏损率呈上升趋势，远超过供水行业的指标要求。漏损量及漏损率是衡量供水管网运行状况好坏的重要指标，由于城市地下供水管网复杂、扩建速度快、漏损不可视化及供水行业管理水平限制等原因，漏损量难以准确计算。国内外现有的供水管网漏损量化方法有水平衡法、夜间最小流量法、漏损预测法、盲源分离及卡尔曼滤波法，前三种不可避免的加入了估算项，在进行控漏前不能很

4、好的计算区域漏损程度，只能估计每月、每日漏损总量，难以得到实时漏损量数值；后两种方法利用信号处理方法进行供水管网漏损量化取得了较大的成功，但应用并不成熟。量化城市供水管网漏损，计算区域漏损率为管网控漏提供依据，预测管网经济控漏水平，模拟潜在效益；供水管网漏损得到量化，根据供水管网代表性节点的压力值，拟合压力漏损模型，指导区域进行压力控漏，建立控漏模式方案；量化城市供水管网漏损，可以改变供水管网漏损现状、节约水资源、提高供水效益。因此，研究供水管网漏损量化方法具有很大的实际意义。本文在算例管网、实验室管网采集的入口流量信号、入口压力信号及管网平均压力基础上，利用盲源分离和小波

5、变换进行漏损量化对比研究。本课题的主要内容包括以下几个方面：1.利用EPANET建立数值模拟算例，建立漏损控制实验平台，设计管网典型供水方案，模拟不同工作状态、不同漏损数目和位置的漏损情况，采集管网流量和压力信号，为供水管网漏损量化提供数据基础；2.介绍盲源分离理论，建立盲源分离漏损量化模型，针对盲源分离幅值不确定性问题提出利用流量平衡解超定方程组解决；将小波变换方法首次应用到供水管网漏损量的计算中，建立小波变换漏损量化模型，利用相关系数选择数值模拟算例流量信号、实验室流量信号小波函数和分解层数的最佳组合，编写小波变换漏损量化程序；从理论适用性、计算漏损量精度、效果方面分析

6、比较两种方法；3.利用盲源分离和小波变换计算算例管网、实验室管网在典型实验方案下的漏损量，拟合小波模拟漏损量、盲源分离漏损量与管网平均压力关系；比较分析两种方法量化漏损效果及压力漏损拟合效果，最终得出小波变换漏损量化效果总体优于盲源分离。关键词：城市供水管网；漏损量化；算例管网；小波变换；盲源分离；压力漏损拟合-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLeakageistheuniversalphenomenonofurbanundergroundwatersupplynetwork,inaddition,leakagerateofcitiesisontheris

7、efarmorethantherequirementsofwaterutility.LeakagerateofwatersupplynetworkistheimportantindicatorwhichcanmeasurethesituationofoperationofwatersuppLynetwork,however,itisdifficulttocalculateduetothecomplexityofpipe,growwingexpansionspeedandtherestritionsofmanagem