一种大水量输供水管网漏损分析和漏点定位方法与流程

1.本发明涉及大水量调水、输水供水管网的漏损分析和漏点定位方法，属于涵盖管网供水主线和分支线的漏损分析和漏点定位领域。


背景技术：

2.随着城化进程日益加快、城市供、输水规模逐渐扩大、还有管网使用年限的递增、不可避免的生锈及水力磨蚀等自然原因，以及其他在城市建设过程中人为损害原因等，使得管道的小漏，大漏频繁发生。目前自来水平均漏损率高达17.92％，最高可达到70％，最低是绍兴的4％，重庆一直徘徊在15％左右，国内大部分城市与要求的10％漏损率相差甚远，漏损率居高不下已经严重影响了供水企业的经济效益，并且管道泄漏对漏点所在道路和周边构筑物会带来很大的安全隐患。所以，供水管网的漏损控制，是各地方水司降本增效的重要工作。要降低漏损率，设计一套漏损监测、计算、预警、分析等技术方法，通过使用科学准确的的漏损预警方法，精准的漏损分析数学模型，结合当地实际情况，来及时发现漏损、快速定位漏点范围，是漏损控制的核心。


技术实现要素：

3.本发明为解决现有技术中存在的问题，提出一种大水量输供水管网漏损分析和漏点定位方法。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种大水量输供水管网漏损分析和漏点定位方法，其步骤包括：
6.(1)、获取管网基础信息，所述管网基础信息包括主管道和分支线的管内径d、标高z、管长l、材质、粗糙系数c；
7.(2)、在典型位置，例如主管线的分支处，管道变径处，分区的进出口，设置安装在线仪表进行实测采集管网的压力、流量，并获取该测点仪表在管网上的坐标信息，坐标信息包括标高z和距离管网起点的长度l；
8.(3)、建立大数据平台，连续记录各测点的压力和流量值；
9.(4)、根据上述管网信息结合天地图形成实用管网的三维水力模型；
10.(5)、根据管网监控点分布，将管网划分若干分区，并根据海曾威廉水损计算公式建立数学模型，分别对每个区域进行计算并与正常差值范围进行对比，输出漏损分析结果；
11.(6)、根据海曾威廉水力计算公式得出分区沿程理论水损：式中：h
理
—沿程理论水头损失(单位m)；q—水流流量(单位m3/s)；l—沿程管长(单位m)；d—管道内径(单位m)；c—管路管材粗糙系数(海曾-威廉系数)， c值的初始值可以在管网水力模型投运初期调试得出；
12.(7)、根据管网压力测算该分区沿程实际水损：h
实
＝(z1 h1)-(z2 h2) hj，式中， z1—取样点1处的管道中心标高(单位m)；h1—取样点1处的实测压力，压力实测单位是mpa，
换算为米为单位；hj—两个取样点间沿程局部水头损失值(在短距离输水管线中，有管道变径时，需要考虑局部水头损失)计算公式如下；
[0013][0014]
ξ—局部水头系数，可根据流速和直径比查表得到；v—水流流速(如上式根据实测水流量q和管道直径d计算得出)；π—3.14；g—9.8m/s2；
[0015]
(8)根据建立的大数据平台，每个分区的实时数据与历史数据做对比分析，当压力和流量在正常变化范围外发生持续突变时，系统输出漏损报警，并在管网三维水力模型上显示对应坐标位置的报警信息，根据突变范围大小区分报警等级是严重，一般，还是轻微。
[0016]
(9)当有漏损报警时，触发漏损定位计算模块，它是根据实际水损、理论水损、反向计算漏点的坐标位置:|h
实-h
理
|《5
‰
(5
‰
为实际水损与理论水损之间的允许误差范围)，以分区1为例计算如下：
[0017][0018]
计算时c和d值取管长较长的一端参数参与计算,其中:
[0019]zx0 5
为x区域的0km 5m处的标高；
[0020]hx0 5
为x区域的0km 5m处的实测压力；
[0021]zx4 785
为x区域的4km 785m处的标高；
[0022]hx4 785
为x区域的4km 785m处的实测压力；
[0023]
ξ
x0 5
为x区域的0km 5m处到4km 785m之间的局部水头系数，可查阅给水排水设计手册中15局部水头损失章节中《突然缩小》项，根据直径比d/d，流速v，直接对照选择ξ
x0 5
常数值；
[0024]qx0 5
为x区域的0km 5m处的实测流量；
[0025]
l
xx
为x区域的0km 5m处为起点的计算距离；
[0026]
l为x区域的0km 5m处到4km 785m之间的总长度，可计算得到常数 l＝4780m；
[0027]
根据已知信息，数学模型计算得到l
xx
,并在三维水力模型上标注显示漏点坐标范围。
[0028]
(10)、其他区域计算方法如步骤(9)所示的计算方法。
[0029]
优选的，在步骤(6)中，随着管路使用年限的增加,由于生锈及水力磨蚀等原因会导致管壁粗糙度增加,而且粗糙度增大后导致流体的最大流速减小,所以在管路投用年限到达8-10年时，需要周期性的对c值进行修正调参。
[0030]
本发明的有益效果是：
[0031]
采用基于实时测量压力和流量的漏损预警和水头损失计算漏点定位的方法，能准确计算管道漏点位置坐标，大大提高漏点定位精度；
[0032]
管网一旦漏损，仅靠人力很难实现快速定位和修复保护，使用自动化结合信息化，数据采集可达秒级，系统在三维水力模型上及时呈现预警和定位范围，大大降低了人力物力成本；
[0033]
三维水力模型本身结合了天地图，可在监控画面上显示地理信息界面，同时融合了供水管网图，所有压力、流量检测点位的数据，地理坐标在界面上一目了然，也可以分成多个专题图分别查看流量运行状态，压力运行状态，流速运行状态，管径分类，管材分类等，为漏损控制提供高效、及时的管理策略指导。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]
图1为本发明的供水管网主线和支线漏损分析和漏点定位方法的流程图；
[0036]
图2为管网分区的举例示意图。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
如图1所示一种大水量输供水管网漏损分析和漏点定位方法，其步骤包括：
[0039]
(1)、获取管网基础信息，所述管网基础信息包括主管道和分支线的管内径d、标高z、管长l、材质、粗糙系数c；
[0040]
(2)、在典型位置，例如主管线的分支处，管道变径处，分区的进出口，设置安装在线仪表进行实测采集管网的压力、流量，并获取该测点仪表在管网上的坐标信息，坐标信息包括标高z和距离管网起点的长度l；
[0041]
(3)、建立大数据平台，连续记录各测点的压力和流量值；
[0042]
(4)、根据上述管网信息结合天地图形成实用管网的三维水力模型；
[0043]
(5)、根据管网监控点分布，将管网划分若干分区，并根据海曾威廉水损计算公式建立数学模型，分别对每个区域进行计算并与正常差值范围进行对比，输出漏损分析结果；
[0044]
(6)、根据海曾威廉水力计算公式得出分区沿程理论水损：式中：h
理
—沿程理论水头损失(单位m)；q—水流流量(单位m3/s)；l—沿程管长(单位m)；d—管道内径(单位m)；c—管路管材粗糙系数(海曾-威廉系数)， c值的初始值可以在管网水力模型投运初期调试得出；
[0045]
(7)、根据管网压力测算该分区沿程实际水损：h
实
＝(z1 h1)-(z2 h2) hj，式中， z1—取样点1处的管道中心标高(单位m)；h1—取样点1处的实测压力，压力实测单位是mpa，换算为米为单位；hj—两个取样点间沿程局部水头损失值(在短距离输水管线中，有管道变径时，需要考虑局部水头损失)计算公式如下；
[0046]
[0047]
ξ—局部水头系数，可根据流速和直径比查表得到；v—水流流速(如上式根据实测水流量q和管道直径d计算得出)；π—3.14；g—9.8m/s2；
[0048]
(8)根据建立的大数据平台，每个分区的实时数据与历史数据做对比分析，当压力和流量在正常变化范围外发生持续突变时，系统输出漏损报警，并在管网三维水力模型上显示对应坐标位置的报警信息，根据突变范围大小区分报警等级是严重，一般，还是轻微。
[0049]
(9)当有漏损报警时，触发漏损定位计算模块，它是根据实际水损、理论水损、反向计算漏点的坐标位置:|h
实-h
理
|《5
‰
(5
‰
为实际水损与理论水损之间的允许误差范围)，以分区1为例计算如下：
[0050][0051]
计算时c和d值取管长较长的一端参数参与计算,其中:
[0052]zx0 5
为x区域的0km 5m处的标高；
[0053]hx0 5
为x区域的0km 5m处的实测压力；
[0054]zx4 785
为x区域的4km 785m处的标高；
[0055]hx4 785
为x区域的4km 785m处的实测压力；
[0056]
ξ
x0 5
为x区域的0km 5m处到4km 785m之间的局部水头系数，可查阅给水排水设计手册中15局部水头损失章节中《突然缩小》项，根据直径比d/d，流速v，直接对照选择ξ
x0 5
常数值；
[0057]qx0 5
为x区域的0km 5m处的实测流量；
[0058]
l
xx
为x区域的0km 5m处为起点的计算距离；
[0059]
l为x区域的0km 5m处到4km 785m之间的总长度，可计算得到常数 l＝4780m；
[0060]
根据已知信息，数学模型计算得到l
xx
,并在三维水力模型上标注显示漏点坐标范围。
[0061]
(10)、其他区域计算方法如步骤(9)所示的计算方法。
[0062]
在步骤(6)中，随着管路使用年限的增加,由于生锈及水力磨蚀等原因会导致管壁粗糙度增加,而且粗糙度增大后导致流体的最大流速减小,所以在管路投用年限到达8-10年时，需要周期性的对c值进行修正调参。
[0063]
采用基于实时测量压力和流量的漏损预警和水头损失计算漏点定位的方法，能准确计算管道漏点位置坐标，大大提高漏点定位精度。
[0064]
管网一旦漏损，仅靠人力很难实现快速定位和修复保护，使用自动化结合信息化，数据采集可达秒级，系统在三维水力模型上及时呈现预警和定位范围，大大降低了人力物力成本。
[0065]
系统具有漏损判定功能，并能及时在地图上的相应区域及时报警，实时测算漏点定位位置，漏点定位能以地图的形式展现，并能展示影响供水范围，优化模型提高定位精度。
[0066]
三维水力模型本身结合了天地图，可在监控画面上显示地理信息界面，同时融合了供水管网图，所有压力、流量检测点位的数据，地理坐标在界面上一目了然，也可以分成
多个专题图分别查看流量运行状态，压力运行状态，流速运行状态，管径分类，管材分类等，为漏损控制提供高效、及时的管理策略指导。
[0067]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。