[發(fā)明專利]一種城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811516624.3
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109858732A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁相毅;劉思然;劉家宏;吳雷祥;褚俊英;趙曉輝;李昆;張盼偉;郭新蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/18
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

本發(fā)明公開了一種城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)方法，首先構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系；計(jì)算得到各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)屬于各健康等級的模糊后驗(yàn)概率后，綜合考慮各影響因子的權(quán)重，計(jì)算管道健康狀態(tài)的綜合后驗(yàn)概率，再依據(jù)最大隸屬度原則最終確定供水管網(wǎng)健康狀態(tài)等級。該方法具有較好的通用性和實(shí)用性、較高的科學(xué)性和合理性以及定性和定量相結(jié)合的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于城市供水安全保障領(lǐng)域，是一種以定量和通用為核心、面向機(jī)理的城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)方法。

背景技術(shù)

城市供水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是保障城市正常生活和生產(chǎn)發(fā)展的必要基礎(chǔ)。隨著城市化的快速提高，水資源供需矛盾問題日益突出。由于供水管網(wǎng)老化、管道環(huán)境變化和人為因素的影響，近年來供水管網(wǎng)事故頻發(fā)，不僅浪費(fèi)寶貴的淡水資源，甚至對國民生活和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來重大的影響。在這種背景下，城市供水管網(wǎng)健康評價(jià)及相關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，已成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。采用科學(xué)、實(shí)用的方法對城市供水管網(wǎng)健康狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)，不僅可為供水管網(wǎng)的維護(hù)更新提供理論依據(jù)，而且可以降低管網(wǎng)漏損、提高供水安全可靠性、促進(jìn)供水管理的科學(xué)化和經(jīng)濟(jì)化，具有十分重要的理論意義和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

目前，供水管網(wǎng)健康評價(jià)方法主要分為數(shù)理統(tǒng)計(jì)法和直接檢測法兩類。數(shù)理統(tǒng)計(jì)法以數(shù)學(xué)推導(dǎo)來評價(jià)供水管道運(yùn)行狀態(tài)，往往存在評價(jià)偏差，另外，該方法需要多年積累的、系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)支持，實(shí)施起來較為困難；如果數(shù)據(jù)不充足、不準(zhǔn)確甚至難以獲取，則會導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況不符。相比于數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，直接檢測法能更為準(zhǔn)確、有效的判斷管道狀態(tài)，但由于城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜龐大，往往需要消耗大量的人力、物力和財(cái)力，而且管網(wǎng)系統(tǒng)大部分埋在地下，實(shí)際檢測工作很難實(shí)現(xiàn)；此外，直接檢測法沒有考慮管網(wǎng)內(nèi)的水力機(jī)理和相關(guān)的影響因素，得到的評價(jià)結(jié)果往往是定性的結(jié)論。此外，數(shù)學(xué)模型在供水管網(wǎng)健康評價(jià)中的不斷構(gòu)建與改進(jìn)以及管道探測設(shè)備的不斷更新，為供水管網(wǎng)健康評價(jià)的方法提供了強(qiáng)大的空間。但目前供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)的方法往往只考慮水力、水質(zhì)、可靠性等某一方面對供水管網(wǎng)健康狀態(tài)的影響，且很少深入分析局部健康狀況與供水管網(wǎng)系統(tǒng)整體健康狀況的必然聯(lián)系。城市供水管網(wǎng)的運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜的動態(tài)過程，各種工況下的供水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)刻發(fā)生變化且充滿不確定性，影響供水管網(wǎng)健康狀態(tài)的因素眾多，且相互關(guān)聯(lián)。進(jìn)行城市供水管網(wǎng)健康評價(jià)時(shí)，不僅要結(jié)合管材、管齡、管徑、糙率等自身結(jié)構(gòu)指標(biāo)和溫度、覆土厚度、道路等級、荷載等外部環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)評價(jià)，還需結(jié)合水量、水壓、供水能力等水力特征因素和節(jié)點(diǎn)余氯、水齡等水質(zhì)特征因素進(jìn)行動態(tài)評價(jià)。然而，目前的供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)方法往往只考慮水力、水質(zhì)、靜態(tài)結(jié)構(gòu)等某一方面對供水管網(wǎng)狀態(tài)的影響，難以科學(xué)全面的評價(jià)其整體健康狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)缺陷，提供一種城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)方法，該方法具有較好的通用性和實(shí)用性、較高的科學(xué)性和合理性以及定性和定量相結(jié)合等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)方法，包括以下步驟：

1)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)健康狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建；

2)后驗(yàn)概率的確定：將貝葉斯模型中管道的指標(biāo)j的觀測值x_j用三角模糊數(shù)表示，所述三角模糊數(shù)表示為：其中為該項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的一組實(shí)測數(shù)據(jù)的平均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差；改寫后的貝葉斯模型以式(2)表示：

式中：表示當(dāng)管道指標(biāo)j狀態(tài)為時(shí)，其等級為i的模糊后驗(yàn)概率；表示當(dāng)管道指標(biāo)j的等級為i，其狀態(tài)為的模糊條件概率；P(y_ij)表示管道指標(biāo)j處于等級i的先驗(yàn)概率；i表示評價(jià)模型總管道的等級，i＝1，2，3，4；j表示評價(jià)模型中的評價(jià)指標(biāo)；y_ij表示指標(biāo)j為等級i的事件；為用三角模糊數(shù)表示的管道的指標(biāo)j的觀測值；

3)指標(biāo)權(quán)重的確定：采用式(6)、(7)計(jì)算：