一种适用于欠发达地区供水管网的新增漏损判别及其漏损率的估算方法
技术领域
本发明属于供水管网的漏损检测
技术领域
，尤其是涉及一种适用于欠发达地区供水管网新增漏损判别及其漏损率的估算方法。背景技术
21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。随着经济的快速发展，人口不断增长，城市日渐增多和扩张，各地用水量不断增多，而供水管网作为城市供水系统的重要基础设施，常常被喻为城市的“血脉”。但是，随着城镇供水管网规模的不断扩大、管龄的增长以及居民用水供应量的日益增加，供水管网的漏损现象屡见不鲜，漏损不仅会造成水资源的浪费，也会增加企业的制水成本，并且容易导致水源的二次污染，威胁人们的健康，影响生活质量。因此，如何有效的控制供水管网的漏损已逐渐成为供水行业一项重要的研究课题。
近年来，国内外众多学着对城市供水管道漏损控制研究主要集中在漏损预测模型及漏损监测的研究。其中，Gupta R等提出了一种考虑管道长度和节点要求的泄露控制方法。Gao J等为实现网络泄漏的有效控制，建立了嵌入压力驱动的节点流量水力模型的泄漏控制模型。Mahdavi等通过优化减压值，建立了压力管理的优化模型，并以伊朗某一区域为例进行了验证。Giustolisi等集合传统水力模型，水压需求和不同级别管道的漏损，建立了一个稳态的管道漏损控制模型。Araujo等可以根据供水压力优化阀门的数量及其位置，以最大程度降低管网泄露水平。国内有关供水管道的漏损预测模型研究的主要理论有集对分析、差分自回归移动平均模型、支持向量机模型、神经网络模型等方法，对供水管网的漏损时间及节点进行预测。漏损监测方面，何忠华等提出了基于供水管网分区模型的压力监测点布置方法，可有效掌握城市供水管网的压力分布情况。陆仁强等基于非线性映射理论研究供水管网压力监测点布置方法，提高了节点压力分析的直观程度和可视化水平。刘书明等研究了多目标大规模监测点优化方案，可有效消除人为因素影响和提高监控管网漏水、爆管、能耗的效果。
但是，目前针对供水管网漏损的预测模型及现场监测的研究，均需要建立在大量完备的监测数据的基础上，这就对供水系统的数据自动化采集及传输提出了极高的要求，而对于发展中国家甚至欠发达地区而言，受限于资金压力，显然目前的供水系统智能化程度还远远达不到上述的自动采集及传输要求，尤其是想要获取居民用水量仍需采用人工上门读取用户水表数据的方式，则需发动大量工作人员挨家挨户抄水表，这就不可避免的易存在遗漏、读数不及时、不准确等问题，且工作量太大，不具备普遍性。
因此，亟需设计一种能够弥补欠发达地区的供水系统智能化程度低及无收益水管理水平薄弱的问题，提供一种成本低、高效快速的分析方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于欠发达地区、分析高效快速、测量成本低的适用于欠发达地区供水管网新增漏损判别及其漏损率的估算方法。
本发明的技术方案如下：
一种适用于欠发达地区供水管网新增漏损判别及其漏损率的估算方法，包括以下步骤：
S1.选定研究区域DMA，根据该研究区域DMA的供水管网布置情况，将所有横跨相邻区域的供水管道上设置边界阀门，以使该研究区域DMA的供水管线与周围其他区域隔离，保证所述研究区域DMA的供水管道封闭，并在该研究区域DMA的主供水管道的供水口上安装流量计；
S2.在供水流量的季节数据库内选出对应季节内的1个月的流量计监测的供水流量作为监测数据，根据该研究区域DMA的每日供水流量计算出居民日用水均值，并对所述均值曲线进行函数拟合，得出拟合函数f(x)，绘制出供水流量-时间的均值曲线，并做出居民日用水均值的边界曲线；
S3.连续采集该区域的流量计的供水流量，将供水流量与所述步骤S2中的边界范围对比，若连续采集的供水流量均超出所述边界范围，则说明该研究区域DMA内出现了新增管道的漏损情况，需及时安排修复；若连续采集的供水流量在边界范围内波动，则说明所述研究区域DMA内无新增管道漏损情况，并将所述连续采集的供水流量存入所述对应季节的季节数据库中；
S4.在所述步骤S2中选择所述季节的1个月的夜间用水量，并选取1个月内的夜间用水量的最小值作为漏损流量，对所述步骤S2中的拟合函数f(x)进行积分，计算出供水管道漏损率l，由如下公式计算：
其中，A为1个月内的夜间用水量最小值。
在上述技术方案中，所述估算方法在完成所述步骤S4后，还包括：S5..持续采集流量计的供水流量，不断更新所述季节数据库，并对所述步骤S2中的居民日用水均值曲线及拟合函数更新，得到fnew(x)，并对所述步骤S4的管道漏损率l实现实时修正。
在上述技术方案中，所述步骤S2中的边界曲线以居民日用水均值曲线的正负3倍标准差作为边界范围。
在上述技术方案中，所述步骤S2中，连续采集的供水流量的天数至少为5天。
本发明具有的优点和积极效果是：
1.通过获取区域的供水管网的供水流量，快速判断出供水管网中是否有新增漏损，并能能够对其供水管网的漏损率进行合理的计算及实时修正，本发明的方法简单高效，准确性高，具有广阔的工程应用前景，社会经济效益显著。
2.采用本发明的估算方法，无需读取用户的水表数据，有效降低工作量，并且降低数据采集的误差，测量出漏损率的准确率高。
附图说明
图1是本发明的估算方法的流程图；
图2是实施例1中供水区域边界阀门及主供水管道流量计的示意图；
图3是实施例1中供水流量-时间的曲线；
图4是实施例1中居民用水量拟合曲线及边界范围的曲线图；
图5是实施例1中漏损判断曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。
实施例1
如图所示，本发明的适用于欠发达地区供水管网新增漏损判别及其漏损率的估算方法，包括以下步骤：
S1.选定研究区域DMA，根据该研究区域DMA的供水管网布置情况，将所有横跨相邻区域的供水管道上设置边界阀门，以使该研究区域DMA的供水管线与周围其他区域隔离，保证所述研究区域DMA的供水管道封闭，并在该研究区域DMA的主供水管道的供水口上安装流量计；
S2.在供水流量的季节数据库内选出对应季节内的1个月的流量计监测的供水流量作为监测数据，根据该研究区域DMA的每日供水流量计算出居民日用水均值，并对所述均值曲线进行函数拟合，得出拟合函数f(x)，绘制出供水流量-时间的均值曲线(如图3所示)，并以居民日用水均值曲线的正负3倍标准差作为边界范围(如图4所示)；
S3.连续采集5天该区域的流量计的供水流量，将供水流量与所述步骤S2中的边界范围对比，若连续采集5天的供水流量均超出所述边界范围，则说明该研究区域DMA内出现了新增管道的漏损情况，需及时安排修复；若连续采集5天的供水流量在边界范围内波动，则说明所述研究区域DMA内无新增管道漏损情况，并将所述连续采集的供水流量存入所述对应季节的季节数据库中；
S4.在所述步骤S2中选择所述季节的1个月的夜间用水量，并选取1个月内的夜间用水量的最小值作为漏损流量，对所述步骤S2中的拟合函数f(x)进行积分，计算出供水管道漏损率l，由如下公式计算：
其中，A为1个月内的夜间用水量最小值；
S5.持续采集流量计的供水流量，不断更新所述季节数据库，并对所述步骤S2中的居民日用水均值曲线及拟合函数更新，得到fnew(x)，并对所述步骤S4的管道漏损率l实现实时修正，从而实现不断更新修正漏损率l。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的等同变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
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