城市供水管网漏损率量化及控制的研究 79页

'国内图书分类号：TU991.33学校代码：10213国际图书分类：628.11.08密级：公开硕士学位论文城市供水管网漏损率量化及控制研究硕士研究生：李文博导师：吴晨光副教授申请学位：工学硕士学科、专业：城市水资源所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2010年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学 ClassifiedIndex：TU991.33U.D.C.:628.11.08DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringSTUDYONQUANTIFYINGLEAKAGEPERCENTAGEANDCONTROLINGOFURBANWATERSUPPLYDISTRIBUTIONSYSTEMCandidate：Wenbo,LiSupervisor：AssocProf.chenguang,WuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality：UrbanWaterResourcesAffiliation：Sch.ofMunici.&Environ.Eng.DateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要我国是水资源严重短缺的国家，随着社会经济的发展，水资源供需矛盾进一步恶化，城市缺水问题显得尤为突出。在保证供水安全可靠的前提下，解决供水管网漏损严重的问题已是刻不容缓，成为长期困扰世界供水行业的一大难题。降低漏损率、有效的控制漏损已成为从事供水管网工作的科技人员和学者致力研究的重要目标。所以，进行供水管网漏损控制研究，降低管网漏损，既可节约宝贵的水资源，又可降低供水成本，提高供水企业的经济效益和社会效益，具有重要的现实意义。根据国际水协颁布的供水管网漏损率的构成因素，由现场数据确定了基于夜晚最小流量供水管网平均压力和物理漏损水量的非线性幂指函数关系，而传统的水量平衡法无法完全地反映出管网中的有效售水量；利用置信区间方法进行了水表低流量未计量水量的研究；以S地区供水管网为例，采用灰色关联动态分析理论来确定各个供水管网漏损率影响因素的关联度排序为物理漏失水量、管龄、管材、水表误差、偷窃水和施工质量；再将所得到的关联结果和影响因素的评价指标相结合，利用模糊聚类技术分析贴近度相似供水区域，并阐述了方法的优缺点和适用范围。这样水司可以有目的、有计划、有重点地逐渐提高对管网的维护水平进而降低管网漏损率；最后，从漏损控制的实际操作方面，建立了以控制点富裕水头最小为目标函数的压力控制模型，使控制点与泵站出口压力形成闭环反馈模型，模型在S地区应用得到了较好的效果。本文旨在现场试验、理论和数据分析的基础上，提出想法和见解，为供水企业提供一些技术理论和实用工具上的支持，提高管网漏损控制工作的针对性、主动性和预见性，对将管网漏损控制，具有重要的指导意义和使用价值。关键词供水管网；漏损率；量化及控制；压力控制模型-I- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWearelackofwaterresourceseriouslyinournation.Withthedevelopmentofsocialeconomy,thedifferencebetweenwatersupplyandconsumption,isbecomingmoreandmorelarge.Especiallyincity,thewatershortageisahotproblem.Thewaterlossinwatersupplydistributionsystemisnotonlythelossofprecisewaterresource,butalsoincreasetheinvestmentofinfrastructureandcostofwatertreatment.Forthepreconditionofsafewaterdistributionsystem,wehavetosolvetheseriousleakageproblemofwaterdistributionsystems,whichisadifficultproblemforwatersupplyindustriesworldwide.Reducingtheamountdifferencebetweenwatersupplyandconsumption,andeffectivecontrolofleakagehavebecometheimportantresearchingpurposefortheexpertsworkingwithwaterdistributionsystem.Sothestudyofwaterlossandwaterlosscontrol,cansavethewaterresourceandreducethecostofwatersupply.Thispragmaticworkhasbothbenefitsinsocietyandeconomy.AccordingtocomponentsofleakagepercentagebyInternationalWaterAssociation,thepapercanmainlycarrythroughtherelationshipbetweenphysicallossesandaveragepressureinwaterdistributionsystembasedontheideaofMinimumNightFlowandbuiltnonlinearpowerfunction.Thetraditionalwaterbalancemethodinwatersupplydistributionsystemcannotcompletelyreflecteffectivewatersales.Thepaperascertainsbymeasuringthequantityofmetererrorinlowflowaccordingtoconfidenceinterval.Then，basedonthewatersupplydistributionsystem,greytheoryisusedtodecidetheweightofeachtheaffectingfactoroftheleakagepercentage,whichmeansconstruction,physicalloss,metererror,pipematerial,pipeage,unauthorizedconsumption,eachfactor’sweightiscombinedwithitsappraisalvaluetofindthemostsimilarsampleswiththeobjectleakageareabyusingfuzzyclusteranalysismethod.Withtheexceptionofthis,theapplicabilityofgrayandfuzzytheoryismentioned.Itcanhaveapurpose,plannedandfocusedtoimprovethemanagementandmaintenancelevel,inordetoreducetheleakage.Finally,basedontheotheraspectsofwatersupplydistributionsystemleakagecontrol,builtingthecontrolpointofminimunobjectivefunction,cancontinuousfeedbackcontrolpointtopumpstation.AnalyzepreliminarytheresultaccordingtothemodelapplicationinSarea.Thepurposeofthispaper,istoprovidesomeopinionsandpropositionsandsupportthewater-supplycompanyintechnologyandpragmatictools,accordingtoexperimental,theoreticalanddateanalysis.Theimprovementofwaterlossforecasting,activeandprojectplanning,willcontrolthewaterlossinareasonableandeconomiclevel.Thispaperisvaluableandreferencetowaterlosscontrolwork.-II- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Keywordswatersupplydistributionsystem,leakagepercentage,quantifyandcontrol,pressurecontrolmodel-III- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要.....................................................................................................................................IAbstract.............................................................................................................................II第1章绪论...........................................................11.1课题研究背景....................................................11.1.1课题来源...................................................11.1.2城市供水管网漏损现状.......................................11.1.3城市供水管网漏损评价.......................................21.2国内外研究现状..................................................31.2.1供水管网漏损数学模型研究...................................31.2.2供水管网漏损控制方法研究...................................61.3本文主要研究内容和意义..........................................81.3.1课题研究内容...............................................81.3.2课题研究意义...............................................9第2章试验原理与方法................................................112.1MNF测定方法...................................................112.2灰色系统及灰色关联分析原理.....................................132.2.1灰色系统简介..............................................132.2.2灰色关联动态分析理论......................................142.2.3灰色关联动态分析模型......................................152.3模糊聚类分析原理...............................................162.3.1模糊聚类分析简介..........................................162.3.2模糊聚类算法..............................................172.3.3模糊相似度计算............................................18第3章城市供水管网漏损率量化研究....................................193.1基于MNF的物理漏失水量分析.....................................193.1.1基于MNF的物理漏失模型的建立及求解........................193.1.2结果分析与讨论............................................253.2账面漏失水量分析...............................................283.2.1水表未计量水量分析........................................283.2.2水表离线鉴定误差率分析....................................323.2.3免费供水量的统计..........................................33-IV- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.3供水管网漏损率量化实例分析.....................................333.3.1实例管网简介..............................................333.3.2结果分析与讨论............................................343.4本章小结.......................................................35第4章基于灰色—模糊理论的漏损控制研究..............................374.1供水管网漏损率影响因素分析.....................................374.1.1灰色关联动态模型的建立....................................374.1.2漏损率影响因素灰色关联度分析..............................404.1.3漏损率影响因素权重分析....................................444.2基于漏损率影响因素的灰色-模糊聚类分析..........................454.2.1灰色—模糊矩阵的建立......................................464.2.2灰色—模糊矩阵的求解......................................494.2.3结果分析与讨论............................................514.3本章小结.......................................................52第5章基于压力控制模型的漏损控制研究................................545.1压力控制模型的建立及求解.......................................545.1.1压力控制模型的建立........................................545.1.2压力控制模型的求解........................................555.2压力控制模型实例分析...........................................575.2.1实例管网简介..............................................575.2.2结果分析与讨论............................................575.3本章小结.......................................................61结论.................................................................62参考文献.............................................................63附录Ⅰ水表离线鉴定数据..............................................67附录Ⅱ模糊聚类源程序................................................71哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明.................................72哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书.................................72致谢.................................................................73-V- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题研究背景1.1.1课题来源本课题来源于国家十一·五科技支撑计划课题―既有建筑设备改造关键技术研究‖，项目编号为2006BAJ03A05-01。横向课题―辽宁省鞍山市深沟寺地区量化供水产销差及供水管网漏损模型研究‖。1.1.2城市供水管网漏损现状我国城市供水事业自新中国成立以来有了迅速发展。2006年《城市供水统计年鉴》对528座城市统计，有自来水厂1329座（地表水厂783座，地下53水厂546座），其中，有36座城市的最高供水量超过5.0×10m/d，13座城市63[2]的最高日供水量超过1.02×10m/d。供水系统是城市的命脉，是保障人民生活、发展生产不可缺少的物质基础，直接关系到社会的稳定和经济的发展，具有极其重要的地位。随着工业的发展、人口的增长、生活水平的提高以及用水设备的改善，我国各城镇用水量逐年增加。城市供水系统也经历了从无到有，从小到大，不断更新改造、新建、扩建逐步发展的历程。城市供水系统将水厂与广大用户紧密地联系在一起。它担负着将净水厂处理合格的水按用户要求的水量、水压输至各用水点的任务，不仅关系到千家万户城市人民的日常生活，而且也关系到工业生产和各企、事业单[1-5]位、公用设施及城市消防等社会生活的各方面。因此，城市供水系统是城市最重要的生命线系统之一，其正常安全运行直接影响到城市的正常运行，而管道漏损严重威胁到了城市供水系统的正常运行，给整个城市的正常运行带来了隐患。据2003年10月14日在沈阳召开的全国城市节水工作座谈会暨城市供水管3网漏损控制研讨会公布的数字，我国城市供水每年漏损近100亿m。据对6603余个城市的统计，近3年全国平均每年城市节水量约为35亿m，因此每年漏损[6]掉的水量就相当于全国3年的节水量。据2002年城市供水统计年鉴对其中408[1]个城市的统计表明，管网漏损率平均为21.5%，远远高于12%的国家考核标3准。以昆明市自来水总公司为例，全市每年有2000多万m的自来水在白白流-1- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文失，相当于一万个普通家庭40年的用水量。一些管道就算关死闸门、拧紧龙头、[8]水表不动，漏水仍在24小时打―点滴‖。[2]据中国新网报道，2005年6月7日在上海举办的一个国际给水网络管理论3坛上，香港水务署的专家说，香港每天的供水量为780万m，整个城市拥有一个庞大的供水管网，主要管线总长度超过七千四百公里，其中使用时间超过三十年的约占45%。现在香港每年供水管道发生爆管两千起以上、管漏一万多起，因此浪费的水量约占全部城市供水的1/5。上海的专家介绍说，上海每年用于管线的开挖抢修费用超过一亿元人民币，供水管线的爆管和漏水造成大量水资源的浪费。建设部地下管线专业委员会的专家表示，目前中国城市供水的平均漏损率约为20%左右，而日本约为10%，美国为8%，德国更是低于5%。中国城市供水的高漏损率不仅增加了供水成本，也增加了城市居民的用水开支。与会专家一致认为，对于中国这样一个水资源短缺的国家，城市供水管线漏水情况应该引起管理机构的充分重视。1.1.3城市供水管网漏损评价2006年由建设部《全国城市饮用水供水设施改造和建设规划》规定2010年城市供水管网应不大于12%，2020年控制在10%以下。我国现行供水系统漏损评价标准是2002年由当时的建设部颁布的《城市给水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2002），该标准对我国供水行业普遍存在的供水系统漏损评价问题。我国和多数其它国家一样，用供水系统漏损率来衡量供水系统的漏损水平：QQ年供水总量年有效供水量100%（1-1）Q年供水总量式（1-1）中年有效供水量为收费的（售水量）和不收费的（即免费供水量）。按照这个标准，我国漏损率水平可以说已列于世界先进的行列。而事实并非如此，我国供水系统实际漏损程度比较严重，现在我们从以下几个方面进行讨论：(1)对计量正确性要有一个评价漏损率决定于出厂水与用户用水的计量值，因此首先对计量的完整性和正确性要有一个评价。我国国家标准的用户水表，当表内漏网阻塞时计量会偏高或偏低，偏高或偏低程度决定了漏网孔口垃圾阻塞严重程度。进而影响了计算公式的数据来源的误差。(2)用单位管长漏水量指标来衡量国外不少专家指出，用漏损率衡量漏损水平忽视了管网因素，因此有人提出要以单位管长漏水量来衡量更为合理。与国外城市相比，我国城市的供水管网普遍特征是：供水区单位面积的居民密度高，工业用水比例较大。因此，同样供水量时其管道总长远低于国外城市。在-2- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文这种情况下，用漏损率来比较二者的水平显然是不全面的，用单位管长漏水量要更合理一些。(3)用管道比表面漏水量或折算后管道比漏水量来衡量虽然单位管长漏水量指标比漏损率更为合理，但忽视了管径大小的因素，管径越大，即管道表面积和接口的圆周越大，漏水机会也就越大，单纯按单位管长漏水量统计，如漏损控制工作水平相同，供水规模越大，则单位管长漏水量会越高。另一种比较合理的办法是以单位管道表面积在单位时间内的漏水量（简称单位面积比漏水量）来衡量，管道表面积可以75mm及以上口径的管道总面积来统计。2Q单位面积比漏水量（m³/h/km）=（1-2）LD36524式中L————为计算管段管长（km）；D————计算管段管径（m）；Q————单位时间漏失水量（m³）。那么从上叙述可知，衡量供水系统漏损控制工作的指标，以比表面漏水量或折算后管道比漏水量比传统的漏损率指标更为合理。我国水资源并不丰富，当前又面临着投资较紧，不少城市不同程度上存在供求矛盾的情况，采取有力措施进一步降低管网漏损很为必要。从漏损率指标看，似乎我国漏损工作已处于先进水平，实际上我国城市人口密度和工业比重大的特点，造成了一些假象，从比表面漏水量和单位管长漏水量指标看，我国漏损控制工作与国外先进水平尚有相当差距。在2000年国际水协IWA大会就对供水系统水量组成有个明确的量化定义，如图1-1所述。可以明确看出漏损控制水量主要在系统漏水量方面。1.2国内外研究现状1.2.1供水管网漏损数学模型研究首选，对于物理漏损水量模型的测定，自上世纪80年代起，国内外专家学者们才开始研究供水系统漏损分析的方法,由文献[13,14-18]可知：1972年Housner对SanFernando地震，1977年Stratta对Philippines地震和Wang和Rourke，对历次地震后埋地管线震害调查，证明渗漏多发生在管线接头处。1980年，Goodwin进行了管道漏损试验。1985年，英国水专家协会（WAA）在大量试验的基础上提出了供水系统漏损水量计算公式。Germanopoulos将此漏损水量计算公式引人供水系统的水-3- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文计量售水量售水量售水量未计量售水量系统有效供水量计量免费供水量免费供水量未计量免费供水量系统供水总量非法用水量账面漏水量水表计量误差系统漏水量可控制水量输配水管网漏失量管网漏水量进户管漏失量引入管漏失量图1-1供水系统漏损分类Figure1-1Classificationofleakingwaterofwaterdistributionsystem力分析中，建立了供水系统的一致漏损模型。见公式（1-3）：1.181QLCLijijHiHj（1-3）2式中Q————管段漏损水量（Lh/）；LC————管段常数；ijH，H————ij管段节点ij,的压力（mHO）；ij2L————管段ij长度（m）。ij1986年，Trautmann等引入漏损等效直径的概念，假定管道的破坏服从Poisson过程，在给定管道破坏率的情况下，用MonteCarlo技术模拟每根管段的破坏状态。如果一根管段破坏，就用阀门关闭掉，并在该管段的两端节点处再添加一段长度为原管段二分之一、管径等同于原管径的管段，新管段开放端的压力固定为一个大气压，对这样一个破坏管网再进行水力分析。Trautmann模型的缺点是将管网的原有规模扩大了许多，因为管网中的每根管都变成了三根管。1997年，Lin.Howard和H.M.Hwang用GIS技术评价了供水系统的抗震能力。在分析中，将管道破坏点看作一个新的节点，设定该节点的压力等于一个大气压，进而对破坏状态下的管网分析其流量和水压的变化，评价其服务能力。-4- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1998年，A.Sinozuka将管段发生漏损的渗漏孔模拟为一圆形孔出流，从而提出了一个与中国点式漏损模型非常相似的漏损模型，二者的差别仅在于漏损水量计算公式中的系数不同。见公式（1-4）：Q0.64A2gH（1-4）LLL式中Q————管段漏损水量（m³/s）;LA————漏口面积（㎡）；LH————漏口水压（mHO）L2ASinozuka模型将管段不规则的渗漏孔用有相同面积的等效圆孔来模拟，用水力学中圆形出水口的流量压力关系来反映漏损点处漏损流量和压力之间的关系，该模型较Trautmann模型简单，且在供水系统水力分析中处理也较方便，在美国得到了广泛应用。但模型中渗漏点的漏损流量与压力之间的关系用圆形出水口的流量压力关系来反映，是不尽合理的。试验表明:流量与压力之间的关系与出流口的形状密切相关。管段在破坏时，破坏面总是呈极不规则的形状，不规则形状较圆形出水口对水流的摩擦阻力大得多。因此，该模型夸大了漏损流量。1999年，Martine根据Goodwin1980年的试验提出了一个接头漏损水量计算公式（1-5）：1.18QKH（1-5）Ljj这里的K为常数，称为节点漏损系数，由系统总体漏损水平和无漏损工j作状态下的水压力决定。2000年，冯启民等提出了一个假设的点式漏损模型，即在人为规定管段的水流方向前提下，假设管段一旦漏损，漏损发生在下游节点，这可能不符合有渗漏供水系统的真实工作状态。2005年，同济大学李杰、邢燕等管线的渗漏孔模拟为水力学中的薄壁锐缘小孔口自由出流。水流从各方面趋近孔口，由于存在惯性，水流不可能在孔口附近直角拐弯，其流线只能渐渐弯曲，使刚流过孔口的水股断面缩小。经研究发现，在距内壁向外约d/2处（d为孔口直径），收缩完成，此时流线相互平行，符合渐变流条件，该断面称为收缩断面。根据水力学原理设为流量系数，A为孔口断面面积，则QvA2gHAA2gHA2gH（1-6）CCLLL2005年，哈尔滨工业大学赵洪宾教授等从水力学角度出发，认为单个的管网漏损点是小孔口的自由出流或淹没出流，在此基础上，建立了配水管网系-5- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文统漏水量与压力之间的关系模型，指出漏水量与压力成指数关系，且指数在区间[0.5,1.5]内。其次，对于漏损率（供水产销差），由于国外，尤其是欧美国家供水管网的维护和管理都远远强于我们国家，故供水产销差的研究在我国研究颇为丰富。2000年国际水协（IWA）大会首次对供水管网漏损率构成因素做了规定[9];2004年，俞峰提出了在信息管理平台上对整个供水管网进行小区分块漏损水量计量和在此基础上进行漏损水平评价的方法,并对小区供水管网漏损评价[5]体系如何与信息管理系统相结合提出了建议；2005年，王维燕等采用区域[10]装表法对小区漏损水量进行了实测；2007年，吴皓等对昆明供水产销差进[12]行了控制分析；2007年，刘宝玲等采用拆分法对盐城市供水产销差量化分[11]析。综上，供水管网漏损模型主要为通过供水管道漏损原因的相关分析，对供水管道投入使用后，管道产生漏损的初始时间进行了科学预测，以多元线性回[22-24]归为基础建立了供水管道的漏损预测模型；各期观察值依时间顺序加权，历史时间越近权数越大，时间越远权数越小，该模型不断用预测误差来修正新的预测值，建立了给水管网漏损频率时间序列模型，优点是预测精度高；缺点是针对整个管网，对单个管段缺乏指导意义；通过实时监测供水管网中的水量或水压变化，利用这些数据建立数学模型可以快速有效地诊断故障位置的城市[25-32]供水管网实时诊断模型；多元线性回归预测模型、指数平滑预测模型、神经网络诊断模型，大都处于试验阶段，只有基于SCADA系统的水力模拟模[37]型有个别应用于实际漏损控制，但并不是真正意义上的水力模拟，只是将水压突然降低点或流量突然增大点，作为漏损检测目标点，然后再用仪器进一步精确定位，这种情况仅适用于管道突然爆管的情况，针对漏损量增加不明显的漏损点，却无法检出。所以要实现计算机自动控制，必须加快模型建设。1.2.2供水管网漏损控制方法研究进行漏损控制，目的就是通过研究漏损的原因、经济损失和识别方法，制定改进措施和应急对策并付诸实现，从而把漏损减少到最低限度，以此来达到减少生产和管理成本、节约水资源、减少对公共环境的危害、推迟或减少给水系统的建设投资，提高供水管理水平和服务质量的目的。发达国家早在上世纪60年代就开始管道漏损检测的研究工作，较早开展了漏损检测技术、方法及设备的研究、开发工作，并成立了相关的学术机构，如英国水研究中心（WRC）专门发表报告，论述漏损控制的内容、方法和对-6- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文策；美国供水协会（AWWA）在1976年成立了漏损检测和计量委员会；日本水道协会（JWWA）专门针对漏损问题进行了研究，在长期的工程实践中取得了良好的漏损控制效果。[33-36]国外关于供水管网漏损控制理论和方法的研究始于上世纪80年代，G.W等学者研究发现管网漏失与服务压力有直接关系，漏失水量随服务压力增大而增大，如果能将过剩服务压力减少到满足用户压力需求的程度，即可降低管网漏水量，因此管网漏损控制的问题也可归结为管网的压力控制问题。管网压力控制的一个主要部分是选择合适的压力控制策略。通过监测管网中压力监测点压力变化，及时调整过剩压力到适当水平，从理论上是可行的，经济效益[37-41]也甚为可观，因此得到了大量学者，如Bessey，Germanopoulos等的关注，建立了一些管网漏损控制模型和理论，然而其成果也只是停留在很小的试验管网上，并且很少有人把对阀的控制与遥测系统一并考虑。另外，实现压力降低还有其它方法，如降低泵的扬程，用减压阀均衡压力或安装泄压池等，但后者如果大幅度降压会造成水力梯度线的不连续。随着计算机控制系统和RS、GPS、GPRS统在供水行业的普遍使用，适合供水管网漏损压力控制理论和方法将会变得非常必要。目前比较成体系并应用于实践的大致为四类：(1)被动检漏法被动检漏法是待地下管道漏水冒出地面后发现漏损后进行检修的方法，被动检漏法主要依靠专门人员进行巡查和用户报漏两种方式，被动检漏法投资少，但发现漏损以明漏为主，往往已经造成了大量漏水后才能[19]发现。因此，被动检漏法适合埋于地下、附近没有河道和污水管的输水管道。(2)音听检漏法音听检漏法可以分为直接听音法和间接听音法两种，直接听音法也称阀栓听音法，通常在阀门处进行听音；间接听音则在地面听音。前者用于查找漏水的范围和线索，简称漏损点预定位，后者用于确定漏水点的位[20,21]置，简称漏损点精确定位。直接听音法是用听漏棒或者电子放大听漏仪等设备直接在管道的暴露点（如消火栓、阀门）听测由漏水点产生的漏水声，从而确定漏损管道，缩小漏损检测的范围。间接听音法是指在直接听音法确定漏水管道后，用电子放大听漏仪在地面听测地下管道的漏水点，并进行精确的定位。听测方式为沿着漏水管道走向以一定的间距逐点进行听测比较，当地面拾音器越靠近漏水点时，听到的漏水声越强，在漏损点上方达到最大。据英国水研究中心估计，音听检漏法约可以查地下漏水的80％，当然该数字还应取决于管道检漏人员的素质和音听设备的性质等。(3)雷达检测法探地雷达是利用发射地磁波的反向收集，对地下管道进行-7- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文测定，可以精确地绘制地下管道的横断面图，并可以根据管道周围的图象判断是否漏水。探地雷达所收集的数据非常丰富，除了可以探测供水管道、煤气管道、下水道、电缆等位置及地下土壤情况；也可检测难以发现的管道漏损、管道的不均匀沉降等资料；还可以用于预防性的测量，发现隐患，提高漏损控制水平。(4)氢气检漏法英国的一些流量控制公司于1997年开始从事这方面的研究。这种方法一般使用在一些不适合使用常规声学方法的地区，如一些缺乏明显噪声的地区，缺乏有效的噪声记录仪放置点的地区。氢气检漏法可适用于气、水混合管道或者纯气体管道的探漏中，具体方法为：将95%的氮气与5%的氢气混合气体通过以各进口（如消火栓、用水点）充入管道，气、水混合气体将沿管道推进并在漏损点处溢出，气体在很短的时间内就会上升到地面，同时利用一台高灵敏度的氢气探测装置沿管道进行探测，则很容易发现漏损点。目前这这种方法已经逐渐应用于主干管和用户支管的漏损检测，实际证明是非常有效的。目前，使用听音检漏法来确定漏水点是较为有效的手段，但是由于听音检漏法测试的范围小、检测周期长、人工费昂贵，因此使用受到了限制。和国外相比，我国的供水企业在长时间的技术管理上积累了丰富的经验，涌现了一大批基础工作扎实、技术管理过硬的供水企业。特别是近年来，部分国内城市开展供水系统的普查和管道漏损的精确定位研究，建立了供水管网SCADA系统，使城市供水系统运行更加合理，实现了动态管理，同时有些城市还配备了先进的管道检测设备，加强了管道的巡查力度，变被动检测为主动检测，对提高供水效率推动全国供水管理和控制漏损水平起到了积极的示范作用。1.3本文主要研究内容和意义1.3.1课题研究内容本文主要研究以下内容：概括分析我国供水现状及供水系统漏损现状，总结国内外关于供水管网漏损数学模型的建立过程和降低供水管网漏损的措施。以漏损率为研究对象，对其组成进行了量化计算分析，重点研究物理漏水量和低于水表始动流量下未计量水量的定量研究。本文从灰色理论中的灰色关联理论和灰色-模糊聚类的基本概念和原理谈起，重点介绍在本论文中使用的相关理论和技术，为后面的实例应用做好铺垫。运用灰色关联动态分析理论对影响漏损率因素的影响因素关联度进行定-8- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文量的客观分析。运用灰色模糊理论中的模糊聚类方法对分区计量后的东北S地区供水管网进行了从管理水平和供水管网维护程度的聚类评判。对以管网控制点为压力反馈点建立以控制点剩余水头最小为目标函数的压力控制模型进行初步研究。具体研究技术路线图如图1-2所示。课题研究背城市供水管国内外研究景、内容及网漏损现状供水管网漏意义及评价损现状综述物账供水管网漏损率的定量研理面究漏漏失失灰色关联及模糊理论概述的的定定量量研灰色—模糊建模及模型求研究解究压力控制漏损模型初步研究结论和展望图1-2论文研究路线Figure1-2Thestudyroutefigureofthepaper1.3.2课题研究意义本文旨在指导水司在有限的劳力、精力和资金的条件下，如何有效和有方向性地降低漏损，减少能耗，节约成本。漏损的水都是经过处理加工的水，由于水资源紧张，供水能力不足，而另一方面大量的水却白白漏掉。更严重的是，爆管发生时，会引起局部断水和水压降低，既造成、社会和企业经济损失，有时还带来水淹、锅炉爆炸等次生灾[7]害，给人民生活、工业生产和社会安定带来了较大影响。因此，降低供水管网的漏水率，加强供水行业的漏损管理工作，降低漏损率将带来很大的经济效-9- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文果和社会效益，在我国势在必行。漏损率是住建部对供水企业进行考核统计的综合性指标，该指标是以实物形态反映的供水企业投入与产出的离差程度，间接反映出企业的管理水平、技术水平、市场意识和竞争能力。直接影响和间接影响漏损率指标的因素很多，涵盖了供水企业生产、运营、服务的全过程。对漏损率的组成进行定量分析，可以明确影响漏损率的主要因素，进而提出有针对性的措施进行管网改造和改革管理体制，进一步提高企业管理水平。量化漏损率因素可以使自来水公司能够根据暴露工作环节上的弊端抓住工作重点，找出造成漏损率值偏大的主要原因，进而可以有针对性的采取措施提高企业效益。企业在量化漏损率的过程中，一方面提高了管理层次，另一方面提高了企业的服务能力和社会形象。此工作可以从漏损率中分离出物理漏损部分，进而为分析管网漏损程度和采取管网改造措施提供科学依据，同时根据[19-20]分离出的账面漏水量加强管理，达到降低漏损率的目的。利用灰色理论的灰色关联系数和灰色模糊聚类分析可以清晰地计算出影响漏损率因素的关联程度和在计量分区基础上的供水小区的相似程度。使供水企业在今后降低漏损率的工作中能够思路明确，有的放矢。在明确漏损率各水量构成比例、影响漏损率因素的关联度和供水管网分类后，采用压力控制模型使供水管网压力稳定，富裕水头降低的方法是降低漏损率的有效手段。另外，为加快节约型社会和低碳经济的建设，《京都议定书》中，中国已向世界承诺，到2020年要将单位GDP碳排放强度在2005年的基础上降低40%~45%。因此，转变经济发展方式，大力发展低碳经济，培育以节能环保[8]为特征的新的经济增长极，是我们要深入研究的重大问题。降低漏损率也即降低供水管网漏损水量进而减少能耗。降低供水管网漏损水量可以节约国家水资源、降低企业制水成本和减少二次污染等。降低漏损率间接减少供水系统的电耗及能耗，进而使供水企业走上低能耗、低污染、低排放的低碳经济模式。-10- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第2章试验原理与方法2.1MNF测定方法夜间最小流量法（MinimumNightFlow）是借助流量监测记录器，连续自动测量并记录某一管段或某一闭合区域，在某一时区内的流量值。水行业内部根据经验，在数据处理方法上基本上有两种方法：一是将夜间测得的最小流量值与日平均用水量比较，如果最小夜间用水量与日平均时用水量的比值超过某一百分点（各国有不同的规定，如英国取40%，美国取50%）即认为该测试管段（网）可能出现漏损；二是按照国际和国内的实际经验（各地根据常年实测分析）选定漏损数据，夜间用水低峰期取0.60Lcaph/~2.00Lcaph/。日间高峰用水期为40Lcaph/。据此绘制标准图表，将实际用水量与其比较即可得出[42]是否存在漏水。根据夜间最小流量原理，夜晚进入管网的流量值的组成为夜晚居民用水量、夜晚大用户用水量和管网物理漏失水量。见公式（2-1）。QQQQ（2-1）夜晚瞬时流量夜晚居民用水量夜晚大用户用水量管网物理漏失水量本文以夜间最小流量为基础，根据夜间最小流量衍生的物理漏失水量计算全天物理漏失水量。根据第一章分析，无论是孔口漏损、管段漏损都是供水管段（网）压力的单值函数关系，设夜间最小流量为Q，那么管网物理漏损水量是供水管网平min均压力H的函数，那么每日其余每小时的平均漏损水量QQ,,,Q，那么1223相应时段的平均供水压力为HH1,,,H，也即供水管网每小时的漏损水量223也是相应时段供水压力的函数，设为矩阵方程的系数矩阵则，猜想每日供水管网平均的理漏损水量计算公式（2-2）为：QminQminQfQ1min,,H11（2-2）Q22f22Qmin,,H22Q23fQ,,H23min23试验采用―水量平衡测试法‖，即是把测量供水区分为若干个封闭小区，除留少-11- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文数装有水表的进水管外，关闭小区与外界的联系阀门，使小区内总进水量可计量，同一时刻计量该区内所有用户水表水量，对两个流量进行比较，其差值为小区的漏损水量。结合―间接区域检漏法‖就是在测定时关闭所有进入该区的闸门，不关闭用户的进水闸门，这样测得的流量包括管网漏损水量和个别用户的漏水量。也就是说是利用排队理论，即不是所有用户都是同时用水，有一间隙可能用水很少甚至不用水，这在深夜生活用水地区，这样的机会很大。用户数越多，持续用水时间越长，则平均不用水空隙时间越少，这也是制约区域大小的一个因素。这样得到的数据用以今后的模型校核。封闭小区进水口安装流量计用以计量流量（每1min打印并储存一次），小区内在每个单元楼进水管处有水司安装的水表用以计量小区的售水量。小区内安装压力logger（每15min计量并储存一次），泵站压水管路，最不利控制点，管网中各安装压力监测设备。通过以上两个步骤即可进行曲线拟合确定供水管网平均压力和物理漏损水量的关系函数和泵站出口压力和物理漏损水量的关系函数。试验原理图如图2-1所示。泵站P流量MMMMloggerPM水表MPMMMPMMMP压力loggerMMMMMMMPPMMMMP图2-1试验原理图Figure2-1Experimentalschematicdiagram试验时间为一个月，每天试验时间为夜晚0~4点这样数据可以包括一个用水周期的试验数据，整理数据按每周七天按试验一个月-12- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文24nQqijij11根据日漏损率=100%（2-3）24Qii1式中n————封闭区域内水量计费流量水表个数；3Q————进出口流量计之差（m）；i3q————售水量（民用计量水表读数m）。j2.2灰色系统及灰色关联分析原理2.2.1灰色系统简介在客观世界中，万事万物都是相互联系的，系统是客观存在的。认识的根本目的不在于为了认识而认识，而是在认识的基础上对其进行驾驭和控制，因此，对系统信息的认识和把握就显得异常重要。然而，在人们的社会、经济活动以及科研等相关的活动中，会经常遇到信息不完全的情况，给人们的认识带来一定的困难。具体说来，在客观世界中有如下四种系统信息不完全的情况:元素(参数)信息不完全;结构信息不完全;边界信息不完全;运行行为信息不完全。灰色系统是一个内涵和外延非常广泛地概念。信息不完全、不确定具有普遍性。信息完全是相对的、暂时的。从内涵来看，因素完全确知的系统是不存在的，没有一个系统，人们能把它所有的影响因素完全找出来并给予确定的量化值。因此，可以说真正的白色系统是不存在的，只有灰色系统才一是绝对的，它包括人们所涉及的一切系统。原有的不确定性消失，新的不确定性很快出现。人类对客观世界的认识，通过信息的不断补充而一次又一次地升华。信息无穷[42，43~46]无尽，认知无穷尽，灰性永不灭。[42]灰色原理大致分为六个方面，如下所述:(1)解的非唯一性原理解的非唯一性原理是灰色系统理论解决实际问题所遵循的基本法则，它使得解决实际问题的方法更具灵活性和实效性。(2)差异信息原理例如事物A不同于事物B，表明事物A相对于事物B有着特殊性的相关信息。客观世界中各种事物之间都存在着差异，这些差异为人们提供了认识世界的基本信息。(3)信息是认知的根据认知必须以信息、为依据，没有信息就没有办法实现对事物的认知。完全确定的信息可以获得完全确定的认知，反之，不完全、不确定的信息只能得到不确定的灰色认知。(4)最少信息原理灰色系统理论的特点是研究小样本、贫信息不确定性问-13- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文题，立足于有限信息空间。最少信息是灰色系统的基本准则。(5)新信息优先原理新信息对认知的作用大于老信息。新信息优先原理是灰色系统理论的信息观，赋予新信息较大的权重可以提高灰色系统建模的功效。新信息的补充为灰色系统的白化提供了基本动力。新信息优先原理是信息的实效性的具体体现。2.2.2灰色关联动态分析理论在一般的系统中，都包含了许多种影响因素，系统的发展是多种影响因素共同作用的结果。在众多影响因素中，有些是主要因素，有些是次要因素，有些因素对系统发展变化起推动性作用，而有些因素对系统发展影响小。找到影响系统发展的主要因素，抓住事物主要矛盾去解决复杂的问题，就可以将所要解决的问题简单化，最终达到寻求系统中各因素间的主要关系、找出影响目标值的主要因素，从而掌握事物的主要特征，促进和引导系统迅速而有效地发展[44][47]的目的。灰色关联动态分析是一种系统分析方法，是对系统变化发展态势的定量描述和比较的方法。变化发展态势的比较，依据空间理论的数学基础，按照规范性、偶对称性、整体性和接近性的原则，确定参考序列(母序列)和若干比较数列(子序列)之间的关联系数和关联度。灰色关联动态分析是定量地比较或描述系统之间或系统中各因素之间，在发展过程中随时间而相对变化的情况，即分析时间序列曲线的几何形状，用它们变化的大小、方向与速度等的接近程度，来衡量他们之间的关联性大小。灰[48]关联分析的基本特征包括：(1)总体性它强调的是若干离散函数对一个离散函数远近的相对程度，通过比较各子序列对母序列，排出关联序，即总体性。(2)非对称性即―甲对乙的关联度并不等于乙对甲的关联度‖。非对称性较客观地反映了系统中因素之间真实的灰色关系，也是灰色关联动态分析与数理统计分析重要区别。(3)非唯一性关联度与下列因子有关：母序列不同，关联度不同；子序列不同，关联度不同；原始数据处理方法不同，关联度不同；分辨系数不同，关联不同。(4)有序性灰关联分析的研究对象是离散形式的系统状态变量，即时间序列。离散函数中的各个数据不能任意交换及颠倒时序，否则就会改变原序列的性质。(5)动态性即整个发展的过程中，各因素之间的关联关系也随着不断变-14- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文化。2.2.3灰色关联动态分析模型在进行系统的量化分析之前，需要对系统行为的特征映射量和各有效因素作出适当的处理，通过序列算子的作用使得他们变成数量级大体相似的无量纲数据，并将负相关因素转化为正相关因素，我们首先作出如下定义:设X为系统因素，其在序列号K上的观测数据为Xk()，k=1，2，3……n；ii则称X((1),(2),(3),xxxxn,())为因素的行为序列。iiiii在得到原始的行为序列的基础上，我们通过序列算子来对原始的行为序列进行处理，常用的计算序列算子有初值算子、均值算子、区间算子，下面就本文中用到的均值算子和均值像给出定义:X((1),(2),(3),xxx,())xn为因素X的行为序列，D为算子，且iiiiii2xk()iXD((1),(2),(3),xdxdxd,())xnd，其中，xkd()，i2i2i2i2i2i2xin1Xxki()，kn1,2,3，我们称XDi2为在均值化算子D2的像，即均值nk1像。灰色关联度计算方法颇多，例如一般关联度、绝对关联度、斜率关联度、改进关联度、B型关联度，加权关联度等，本文采用一般关联度计算。设有系统的行为序列为：X((1),xx(2),x(3),,xn())00000X((1),(2),(3),xxx,())xn（2-4）11111X((1),(2),(3),xxx,())xniiiii对于P(0,1)，令minminxk()xk()pmaxmaxxk()xk()00iiikik((),())xkxk（2-5）0ixk()xk()pmaxmaxxk()xk()00iiikn1则关联度为(,)xx00ii((),())xkxk，一般计算中p0.50，即：nk1minminxk()xk()0.50maxmaxxk()xk()00iiikik((),())xkxk（2-6）0ixk()xk()0.50maxmaxxk()xk()00iiik式中xk()————参数数列；0-15- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文xk()————比较数列；i((),())xkxk————关联系数，其值称为x对x在k时刻的关联系数；0ii0p————分辨系数；maxmax————二级最大；minmin————二级最小。综上，灰色关联的建模步骤为：(1)首选确定选定灰色系统中的参考（比）数列，我们一般定义其为X((1),xx(2),x(3),xn,，())X((1),(2),(3),xxx,())xn为比较数列。00000iiiii分析数据，若无法进行数据分析，可进行数据无量纲化和归一化，无量纲化和归一化的方法还有因地制宜。(2)求解关联系数数列。计算比较数列所有指标对应于参考序列所有指标的关联系数((),())xkxk。0i(3)计算各个断面关联系数((),())xkxk及与比较数列对应的参考数列各个0in1关联度(,)xx00ii((),())xkxk，依据关联度大小进行关联排序。nk12.3模糊聚类分析原理2.3.1模糊聚类分析简介传统的聚类分析是一种硬划分，它将每个待识别的对象严格地划分到某个类中，类别划分的界限是分明的，具有―非此即彼‖的性质。而现实世界中，一组对象根据其亲疏程度和相似性是否形成一个类群，或一个对象是否属于一个类别，其界限往往是不分明的，具有―亦此亦彼‖的性质。对于这种带有不确定[56，57-60]性的聚类问题，模糊聚类分析提供了有力的分析工具。在模糊聚类中，我们把被讨论的对象的全体称为论域，以V表示。论域就是我们考虑问题时所着眼的对象的范围，是全集合。给定论域V，我们讨论的集合都是V的一部分，称为的V上集合。所谓V上的模糊集合A，乃是V的一个不具备清晰边界的子集，A作为V的一部分，但又难以确定其究竟是哪一部分，对于V中的元素u，u属于A与否不应一语定论，我们通常说u在一定程度上隶属于A。模糊聚类分析的目的是将已知的数值和物体的集合划分为区间组合即类，通过分类来发现和总结规律，在作进一步的分析。聚类分析的基础是各个样本实例之间的相似程度大小。模糊聚类先通过传统的聚类方法建立模糊相似矩-16- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文阵，然后在通过闭包法得到模糊等价矩阵，最后，取相应的置信度水平进行分类，得到所求的结果。2.3.2模糊聚类算法模糊聚类分析主要有两种算法，基于模糊等价关系的模糊聚类算法和基于目标函数的模糊聚类算法。本文采用模糊等价矩阵聚类算法。其算法建模步骤如下：选择适当的样本相似性度量;构造样本集上的模糊相似矩阵;将模糊相似[56，57-60]矩阵改造为模糊等价矩阵;聚类;画出聚类的谱系图。设论域U为有限集合，上的一个模糊关系R，与其对应的模糊矩阵R=()r，若满足ijmn自反性：r1i1,2,,nii对称性：rrij,1,2,,nijji传递性：RRR则称R=()r是一个模糊等价矩阵，其关系是模糊等价关系，若只是满足自ijmn反性和对称性则为相似关系，即R=()r是一个模糊相似矩阵。ijmn同理，设R是Uuu,,,u的一个自反、对称关系，即R是阶模糊相似12nk矩阵，则存在一个最小的自然数kkn，使得R为模糊等价矩阵，且对于一wkk切大于k的自然数w，恒有RR。R称为R的传递包矩阵。如果模糊关系矩阵R是模糊等价关系，则对于任意0,1，所截的截矩阵R也是等价关系。通过上面论述可见，模糊聚类分析是动态的，对于不同的0,1可以获得不同的分类，随着的变化而形成的多种对全面了解样本情况是有利的，但许多实际课题需要选择阈值，从而给出一个明确的分类。用统计学的F检验方法可以筛掉一些不够合格的类，使得分类结果较为清晰。而显著性检验公式为SSAk/1F（2-7）SSE/nk式中k为水平数，n为样本数，SSA为组间离差平方，SSE为组内离差平方。统计量F符合自由度为[(k-1)，k(n-1)]的F分布，当概率值小于或等于确定的显著水平(通常为0.05)，表明不同水平各总体均值存在显著性差异;反义则不存在显著差异。-17- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.3.3模糊相似度计算由于模糊聚类的目的是根据各个待分类样本的相似程度进行分类，使相似的样本尽可能归为一类，而不相似的样本尽可能划分到不同的类中，而另一方面，相似性度量又能够反映样本之间特定的相似程度，因此，在人们给出的各类各样模糊聚类算法中，样本相似性度量总是其计算基本内容之一。当原始变量之间呈现的是一种非线性关系时，利用模糊相似测度完全可以描述这种非线[47,48~51]性关系。常用的相似度计算公式有相关系数测度、夹角余弦测度、数量积测度、最大最小测度、几何平均最小测度、绝对值指数测度等本文采用相关系数测度来计算相关系数矩阵，如公式（3-5）。nxikxixjkxjk1rijmm22xikxixjkxjkk11m1xxiik(2-8)mk1m1xxjjkmk1-18- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第3章城市供水管网漏损率量化研究漏损率是一项衡量供水系统漏损和管理水平的综合指标，对漏损率的组成进行定量分析，可以明确影响漏损率的主要因素，进而提出有针对性的措施进行管网改造和改革管理体制，进一步提高企业管理水平。本章以图1-1为基础，进行漏损率量化研究。3.1基于MNF的物理漏失水量分析3.1.1基于MNF的物理漏失模型的建立及求解夜间最小流量是物理漏失中最小流量，其对应压力为Hmin。那么其余时段压力Hi变化是Hmin的几何倍数，那么每个时段的Q便可由矩阵公式（3-1）计算出来。QminQHmin1QminHfQ,,HminQ1min11（3-1）1,,1,23HQfQ,,H222222min22HQmin23fQ,,H23min23H23Hmin根据第二章所述试验原理，选择三块试验区域进行试验，将三块区域的基本情况如表3-1所示。Ⅰ区的试验数据如表3-1所示，Ⅰ区的试验地图如图3-2所示。Ⅰ区两根进水管均安装流量计，压力监测点如图3-2所示，分别安装在管网进入区、中部和最不利控制点。表中3-2b数据为绝对水头，远传压力表安装在管轴心上0.30m，数据中已经修正为绝对水头。Ⅰ区夜晚居民用水量为3.15L/h·cap。地势相对平坦，泵站吸水井至最不利点地面标高之差为4.4m，泵站流量变频调速，早晚高峰变频早5:30~8:00，晚16:30~20:00。泵站出口压力恒定，扬程0.35Mpa。区内干管管材为灰口铸铁、球墨铸铁和少部分镀锌钢管且年代久远，大部分为上世纪80年代~90年代修建。建筑引入管（DN75）多为镀锌管，年平均漏失率约40%。-19- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表3-1试验区域资料Table3-1Theinformationofexperimentalregion月均供水量居民人口管长市政管径区域管材及使用年限（m³）（cap）（m）（DN）Ⅰ216002210668475~400铸铁，镀锌25年Ⅱ97403964412775~300铸铁，镀锌30年Ⅲ58001548271975~300铸铁，镀锌25年孟家沟路泵站DN30042.2041.99DN30043.0442.3242.38DN20042.53DN20043.87DN400DN20042.80区域水表DN200DN20042.90消火栓压力监测点DN100DN100DN200DN10043.89DN100DN100DN300DN100DN200图3-2Ⅰ区试验图Figure3-2ExperimentalplanⅠ试验7天Ⅰ区夜晚（泵站调压）进入Ⅰ区的流量数据见表3-2a，泵站扬程以0.01Mpa/30min进行调压，表3-2b为相应时段内压力监测点的平均值。表3-2a中数据已经扣除夜晚居民用水量3.15L/h·cap。居民用水量不受压力变化影响，-20- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文系统中点式阀基本上没有（高档社区和公共场所所用设备），故本次试验认为夜晚居民用水量恒定。根据表3-2，取平均值拟合曲线关系图如图3-3所示。表3-2a流量试验数据Table3-2aTheflowexperimentaldata1d2d3d4d5d6d7d时间QQQQQQQ3333333（m/s）（m/s）（m/s）（m/s）（m/s）（m/s）（m/s）0:000.00540.00550.00540.00530.00520.00530.00550:300.00560.00550.00550.00560.00550.00550.00561:000.00570.00570.00560.00570.00560.00580.00571:300.0060.00590.00570.00610.00580.00610.00612:000.00630.00620.00640.00620.00620.00620.00632:300.00680.00640.00690.00690.00670.00690.00703:000.00760.00730.00750.00760.00750.00770.00763:300.00850.00820.00830.00850.00840.00850.00844:000.00970.00960.00970.00960.00980.00980.0097表3-2b压力试验数据Table3-2aThepressureexperimentaldata1d2d3d4d5d6d7d时间HHHHHHH(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)0:000.2920.2940.2920.2910.290.2920.2920:300.3080.3100.3060.3050.3090.3070.3081:000.3200.320.3190.3200.3080.3210.3211:300.3280.3190.3260.3290.3210.3280.3292:000.3390.3360.3410.3370.3380.3390.3392:300.3500.3480.3520.3510.3490.3510.3513:000.3610.3590.3600.3620.3600.3620.3613:300.3690.3650.3690.3690.3670.3690.3694:000.3780.3750.3800.3760.3780.3800.379-21- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文流量（m³/s）0.0160.0148.9039pQ=0.0003e0.0122R=0.90240.010.0080.0060.0040.00200.30.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.410.42压力（MPa）A)流量（m³/s）0.016Q=0.0252Ln(p)+0.03440.01420.012R=0.83830.010.0080.0060.0040.00200.30.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.410.42压力（MPa）B)C)图3-3平均压力与漏损水量的关系Figure3-3ThecoefficientofpressureandleakageinwatersupplysystemⅠ-22- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文同理，Ⅱ、Ⅲ区的数值模拟如表3-3，3-4所述表3-3Ⅱ区平均压力与漏损水量的关系Table3-3ThecoefficientofpressureandleakageinwatersupplysystemⅡ2拟合公式fH()残差R1.194QH0.1420.9598.814HQe0.00020.891QH0.0218ln0.02910.924表3-4Ⅲ区平均压力与漏损水量的关系Table3-4ThecoefficientofpressureandleakageinwatersupplysystemⅢ2拟合公式fH()残差RQH0.0207ln0.02450.9388.807HQe0.00020.9011.190QH0.1370.972根据泵站调节压力时压力表记载的数据和泵站压水管流量计流量数据表3-2a，拟合泵站出口压力和物理漏损水量的关系曲线如图3-4所示。60508.9039xy=1.2e240R=0.93243020漏失水量（m³/h）1000.30.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.41泵站出口压力（MPa）A）-23- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文6050y=683.26x3.063240R=0.9113020漏失水量（m³/h）1000.30.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.41泵站出口压力（MPa）B）6050y=264.93x-64.402240R=0.86583020漏失水量（m³/h）1000.30.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.41泵站出口压力（MPa）C）6065432y=-703002x+1E+06x-954052x+324924x-53937x+3596x502R=0.9894030漏失水量m³/h201000.30.310.320.330.340.350.360.370.380.390.40.41泵站出口压力MpaD）图3-4泵站出口压力与漏损水量关系Figure3-4Therelationshipbetweenpumppressureandleakageinwatersupplysystem-24- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文同理根据区域Ⅱ、Ⅲ的试验数据得到该区域的泵站出口压力与物理漏损水量的关系分别如下：65432Q703843H591240H928072H325942H53941H4129H65432Q714520H541621H937645H309546H54974H4045H3.1.2结果分析与讨论根据二次泵站调节供水压力，使供水管网供水压力发生变化，进而使漏损水量发生变化，使数据拟合方便，求得特定区域供水管网的值，进而推导由夜间最小流量法来计算物理漏损水量。由安装在封闭小区进出口的流量logger和安装在各个建筑单体外的水表读数，实际计算出封闭小区的物理漏损水量。以Ⅰ区为例，同时，将压力监测点上安装的压力logger记载的各时段的压力值进行算术平均，数据进行整理，数据表格3-5，3-6所示。表3-5Ⅰ区流量试验数据Table3-5TheflowofexperimentaldataⅠ流量计累积流量水表累积流量漏损水量时间333（m）（m）（m）1d815.5645.51702d835.4648.6186.83d840.1650.11904d810.2642.5167.75d815.6645.2170.46d810.4640170.47d822.2646176.2平均821.4645.4175.9按传统方法（水量平衡法）计算漏损水量为：nn77Qqiiii113175.9md/7按表3-5，3-6进行基于夜间最小流量衍生的供水管网平均压力与物理漏损3水量的关系为：167.3md/，相对水量平衡法误差为4.88%；按泵站出口压力3与漏损水量关系计算水量为：161.2md/，相对水量平衡法误差为8.35%。同理Ⅱ、Ⅲ区的试验结果是：-25- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表3-6Ⅰ区压力试验数据Table3-6ThepressureofexperimentaldataⅠ平均压力平均压力平均压力时段时段时段（MPa）（MPa）（MPa）0~10.2888~90.28616~170.2901~20.2979~100.28817~180.2852~30.29210~110.28618~190.2843~40.28911~120.29019~200.2854~50.28612~130.28820~210.2885~60.28513~140.29021~220.2906~70.28614~150.28622~230.2927~80.28515~160.28723~240.2931.194Ⅱ区的物理漏损模型为：QH0.142，水量平衡法计算漏损水量为386.3md/，基于夜间最小流量衍生的供水管网平均压力与物理漏损水量关系3推导为73.9md/。相对误差为14.3%；按泵站出口压力与漏损水量关系计算水3量为：72.2md/，相对水量平衡法误差为16.34%。1.19Ⅲ区的物理漏损模型为：QH0.137，水量平衡法计算漏损水量为342.3md/，基于夜间最小流量衍生的供水管网平均压力与物理漏损水量关系3推导为38.9md/。相对误差为8.03%；按泵站出口压力与漏损水量关系计算水3量为：37.2md/，相对水量平衡法误差为12.05%。误差统计图3-5所示。传统方法夜间最小流量推导泵站出口压力计算1.21110.9510.910.910.860.880.830.80.6相对数值0.40.20Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区图3-5误差统计图Figure3-5errorstatisticschart-26- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文通过夜间最小流量和平均供水管网压力的关系来计算供水管网的物理漏损水量，通过―水量平衡法‖来验证试验数据。通过三组不同供水区域、不同供水人数、不同管长、不同水表管径及服务范围、不同管径比例的封闭供水小区进行试验。试验数据结果如表3-5，3-6所示，误差图如3-5所示。通过试验研究得出，供水管网平均压力与物理漏损水量成非线性幂指函数关系，而小区泵站出口压力与物理漏损水量成多项式函数关系。在试验各个小区进行试验，由于试验样本供水规模、用户用水量分布、供水管道长度、管道材质、管道口径比例及管网漏损程度不同，不同区域的漏损模型参数也有差别，但是总体变化趋势一致。通过―水量平衡法‖、泵站出口压力与漏损水量的关系和供水管网平均压力和漏损水量的关系比较得出，传统的―水量平衡法‖计算数值最大，夜间最小流量推导其次，泵站出口压力与漏损关系计算数据最小。在这里做一些分析。由于供水管网的长期运行，会存在一部分供水管网的―不可避免漏损水量‖，即是漏口音频频率小于300Hz的漏口，一般情况下的检测设备很难检测到了。―水量平衡法‖试验以供水入口端和用户端计量表为基础，所以两端计量表的精度会对漏损量的确定产生影响。每个小区的居民水表的使用年限比例不同，水表口径比例不同，也就是说由于水表产生的计量误差，也在一定程度上影响了数据的采集，与后续章节的结论一致民用水表在使用6年左右的时间，水表误差为正，即水表少计量。由于水表计量误差所致的水量在这里应该是占据了大部分因素。―水量平衡法‖试验在封闭的小区内，会存在少部分的非法用水量（偷、窃水量），这也是―水量平衡法‖试验计算比理论推导多的一个原因。而其余两种方法以进入管网夜晚最小流量为计算依据，避开管网内部水量流失。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区的选取和试验都是在5~6月份做的试验，而且试验周期为14天，那么数据的来源受封闭小区供水管网维护与管理因素有关，同时受封闭小区居民生活水平和用水习惯所致，同时限制于季节性等因素，是否体现了供水管网真实的漏损，因为计算漏损率是要长时间的统计数据，这个也是三种方法误差存在的原因。此外，由于封闭小区内供水管线相对较长，自来水先经过流量计后经过民用计量水表，使得流量计过水总量相比民用水表过水总量具有滞后性。我们采用流量计为1min间隔记录，试验数据的采集间隔越短，这种滞后性应该越明显，也是导致误差产生的原因，那么确定合理的试验数据采集间隔是试验的一个难-27- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文点。泵站出口压力与物理漏损水量关系试验相比供水管网平均压力与物理漏损水量关系试验，从试验操作、计算、设备和人员的投入都相对容易，但是从漏损控制角度来看，水司仅仅知道泵站出口压力与物理漏损水量关系是没有意义的，而供水管网平均压力与物理漏损试验方法能清晰的知道供水管网中任意时刻最不利点、供水管网压力优化监测点和泵站出口的压力的关系，而且通过压力监测点传回的数据分析，当供水系统压力分布不合理时，能及时调度各二次泵站的送水量和扬程，经济有效地调整供水压力分布，使管网压力适应用户的需要，不致过低或过高，节省配水能耗及电耗。综上讨论，由供水管网平均压力来推求物理漏损水量相比传统的―水量平衡法‖来测试物理漏损水量和泵站出口压力与物理漏损的关系更为合理。而且这个模型是分段函数，在一定压力波动区间内，是非线性幂指函数关系。3.2账面漏失水量分析本节主要研究供水管网漏损率中账面漏失水量的定量研究，主要研究小于水表始动流量未计量水量的定量研究和水表离线鉴定抽样公式。3.2.1水表未计量水量分析在我国大部分水司存在一个共性的问题，由于用水户年龄结构，收入差距，职业不同而导致居民在平时用水时普遍存在―滴水‖问题，即在水表启动流量之下打开管网末梢使流量未计入水表流量内，这部分水量并没有计入民用售水量之中而且又由于长时间的滴水使水溢出盛水器具而使水资源白白浪费，也即在小于此流量下，水表不转而水却白白流走了，行业上习惯称―一线水‖据此应用统计学随机抽样原理将此问题量化。按随机性原则，从试验总体单位营业账本样本中抽取部分单位作为样本进行调查，以其抽样结果推断总体用水量有关指标。随机抽得的该地区的营业账本样本，抽样样本为随机样本N。1000根据置信区间原理确定试验可靠度，进而完成量化工作。置信区间是指在某一置信水平下，样本统计值与总体参数值间误差范围，置信区间越大，置信水平越高。从抽取样本集中趋势上看，样本期望为3.97，中位数和众数为4，从各种角度都可以说明所抽取的1000样本集中于4，这与统计频率图3-6是一致的，既说明我们抽取1000样本与已知样本期望4.13是接近的。符合了随机抽样于总体服从同一分布的规律，从样本离散性角度看，样本波动随数学期望变化不大，波动性较差，偏度为0.25近似看成正态分布。而从统计图3-6中看出统-28- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文计趋势也是近似服从正态分布规律的。3由水司营业部门提供的该月份民用售水量为183623m，帐数为44270件，3则4.13m/件，这就是总体样本数学期望已知，方差未知的置信区间求XX解，那么随机抽取N的统计数据见表3-7所示，图3-6所示。1000表3-6深沟寺民用账本抽样统计表Table3-6SampleStatisticsofinhabitantsforwater统计参数数值样本数N1000数学期望expection3.97中位数median4众数mode4标准方差Std.Deviation1.90方差Variance3.62偏度skewness0.251峰度Kurtosis-0.612522201615）1514%12（10频率1055510123456789以上组距（m³）图3-6随机抽样1000频率统计图Figure3-6SampleStatisticsofinhabitantsforwater在做以下论证时对本抽样做如下假设：(1)居民用水变量X的随机性；(2)抽样没有标准的正态分布是由于部分随机性水量没有计量；(3)假设居民―一线水‖用水均匀；-29- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文(4)正如后续论证，在众数以下存在―一线水‖，那么大于众数和中位数也存在―一线水‖，在这里假设小于众数的―非一线水‖和大于众数的―一线水‖相互抵消。在本例随机抽样中，每一个样本是随机而且是相互独立的随机因素的综合影响所形成的N1000，而其中的每一个因素在总的影响中所起的作用是微乎其微的，在这种随机抽样的N1000随机变量往往近似服从正态分布，2随机抽样XX,,X,而且具有数学期望和方差，E（X）=,D（X）=,则随12nkkn机变量之和Xi的标准化变量Yn为：i1nnnXiE()XiXini1i1i1YnnnDX()ii1（3-2）的分布函数Fx()对于任意x满足：nnXnit2x1i12limFx()limPxedt()xnnnn2（3-3）2这就是说，数学期望为,0方差为的独立同分布的随机变量nXX12,,,Xn之和Xi的标准化变量，当n足够大时，有i1nXnii1近似地：N(0,1)n（3-4）而取样本1000样本是很大的，故样本服从正态分布，另外从假设检验上看，总体已知，方差未知的总体样本，随机抽样1000是否服从正态分布，提出假设检验：H:=4.13（3-5）00H:（3-6）0若显著性水平取=0.05这是右边检验问题，拒绝域Z右侧，那么-30- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文x0zz1.6450.05n（3-7）3.97-4.13而现在z=2.661.6451.901000（3-8）z的值落在拒绝域中。所以在显着性水平=0.05下拒绝H，即认为此次1000抽样服从正态分0布。从两个方面论述了此次1000抽样服从正态分布，那么在正态分布的样本2在待估参数，未知，置信水平为0.95的区间是：XX是的无偏估计N(0,1)（3-9）n此分布服从正态分布，不依赖于任何参数，按照正态分布的上分位有XPz1（3-10）12n即：PXzXz1（3-11）nn22则此次抽样的置信度水平为0.95的置信区间为（Xz）（3-12）n2由上面的讨论得到：1.90(3.971.96)（3-13）1000即：置信区间为（3.85，4.08）此区间的统计学意义是，置信水平为0.95的置信区间，在反复抽样多次后，包含的约占95%，既是该区间包含的可信度为95%，也即无论今后-31- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文抽样多少，样本数学期望值落在这个区间的概率为0.95。据《城市居民生活用水量标准》（GB/T50331—2002）上说明，位于一区的辽宁地区平均日用水量为80~135L/人·d，那么每月最低下限是7.2m³/月·户（每户按三人考虑），按各地区20%的修正系数考虑，在每月下限的基础上下调至5.76m³/月·户。从城市居民生活用水量定额考虑和室内给水设计规范考虑计算，一般家庭最低用水在5~6立方米/月·户，而从该地区营业部门上统计数据来看，我们随机抽样的置信区间在（3.85，4.08），中位数、众数均是4，实际4月份的用水量也是在4.13m³/月·户，可见该地区整体用水集中在每户每月4m³，集中趋势是每户每月4m³小于国家规范最低日额定水量，从统计频率图3-6看小于5m³的用户达到62%。在这里我们做最低统计，按抽取1000样本，平均是每户每月4m³水，在此基础上，每户每月小于4m³的高达62%，可以认为民用水量小于4m³/月·户的用户家庭存在滴水现象，4m³的也部分存在滴水现象，当然在大于4m³的用户中也存在滴水现象，而小于4m³的用户中也有未滴水现象，近似认为两项抵消。从图3.4中可以看出小于4m³的用户约有62%。民用DN15的水表的始动流量为8L/h，滴水按4-5L/h计算，据此计算，若每天滴水在8小时，则每户每月滴水可达0.96m³~1.02m³。从3.3节的实际数据来看，本文采用的方法能够吻合漏损率的组成比例。3.2.2水表离线鉴定误差率分析在水表离线鉴定抽检水表误差率计算中，如何将抽检水表的误差率是真值的最优估计量，即是保证抽检水表的误差率是真值的最优无偏估计量。科学、准确地放映真值是水表误差水量量化的根基。按数理统计抽样原则确定待检样本容量，采用公式（3-14）22Nz2n(3-14)22[(Nz1)]2x2式中n————样本随机抽样数，水表件数（件）；N————样本空间数，水表件数（件）；z————样本置信概率（取0.95）；————总体样本偏差；————水表校验允许误差。2x根据实际情况确定了理论大样本离散抽样公式与水表离线抽样鉴定公式-32- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文（3-14）。采用此公式即考虑了水表因不同管径、流量、压力和水质等因素影响下的总体样本偏差，又考虑了水表离线鉴定中校验台所允许的误差。3.2.3免费供水量的统计免费供水量大致为：公共事业消防用水；因水质恶劣，管道末端冲洗自用水；管网维修时耗水等。这部分水量多由生产人员一线作业所记载，水量由水司营业处、技术处和维修处等部门长期跟踪的水量统计结果，在这里不做深入探讨。3.3供水管网漏损率量化实例分析3.3.1实例管网简介以东北AS市S地区为例，对本章所述方法进行实地供水管网漏水率量化应用。S地区位于AS市东侧。该地区地势起伏比较大，最高处与最低处地面标高相差42.43m。供水管网平面图如图3-7所示。目前，以首山大赵台地下水为水源水供水，大部分为环状网供水，部分地3区为环状网和树状网相结合。月供水能力约为420000m，漏损率26.5%左右。供水面积6.84平方千米，供水管线总长119km，民用在装水表45000余具，服务用水人口约13万，机关大用户931户。据调查，现役输配水管道材质种类较多，主要有普通钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管、PE管、镀锌钢管等。供水管网压力在0.20MPa~0.50MPa之间，对于建成30余年的S地区，其供水管网有以下特征：(1)大部分地区管网已经形成环状，供水系统较为完善，安全性较高。(2)由于S地区的管网是随该地区5个自然分区的建设与发展起来的，是逐步形成的，因而管网是逐年建设的，其形成时间比较的长，因此需要淘汰和年久失修的管材比重比较大，管网更新与维护问题尤为突出。(3)供水方式是水厂输配水直接加压供水和部分小区二次加压泵站供水，管道所承受的压力较大，并且靠近水厂地区的水压比较高，管网末梢水压比较低。(4)供水管网规划相对滞后，近年来，随着各个小区的区域开发建设和民用住宅产业的发展，供水管网的调整，改造工作量不断加大；部分管道服役年限达30余年之久，且管径小，配水量不足，损坏率高，漏损比较严重，需要增大配水管网密度。-33- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文(5)供水管网规划相对滞后，近年来，随着各个小区的区域开发建设和民用住宅产业的发展，供水管网的调整，改造工作量不断加大。进水管DN50012986135141421037进水管DN60011图3-7S地区平面图Figure3-7PlanviewinSarea3.3.2结果分析与讨论以封闭试验小区做基于MNF的物理漏失水量模型简述如表3-7所示。表3-7各试验区物理模型Table3-7Physicalmodelinexperimentareas区号物理漏失模型区号物理漏失模型1.1531.1561QH0.1768QH0.1721.171.1762QH0.1679QH0.1811.1531.1943QH0.17910QH0.1421.1641.1644QH0.1611QH0.1631.181.1535QH0.15912QH0.1611.2631.1676QH0.18913QH0.1751.1741.177QH0.17114QH0.158试验区域水表数为45000具，抽样前预先抽出1200件得到标准差为2s=7.98%，进而求得为9.42%，设定本次样本置信区间为90%，即z为2.081。2-34- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文考虑检验台允许误差=0.5%，通过计算n为433件。经计算，水表误差计算2x为-2.32%~3.21%，误差范围符合《国家冷水表检定规程》（JJG162-85），水表鉴定误差数据见附录Ⅰ。小于水表始动流量的未计量水量46400m³~48500m³左右。免费供水量为绿化园林部门、消防部门训练及水司自用水冲洗管道。附属构筑物数据来源于工程技术处维修科巡检数据。水表误差数据为―一线水‖和水表离线鉴定误差之和。综上所述，供水管网漏损率量化结果如表3-8所示。表3-82009年基于计量分区S地区供水漏损率量化分析明细Table3-8theresultofUFWabasedonDMAandPMA2009占漏损率水量占月供水量项目%%系计量售水量售水量67.3～74.1统未计量售水量有效计量免费供水量系供免费供水量0.82～0.850.22～0.23统水未计量免费供水量供量水非法用水量0.79～0.810.22总系账面漏损水量水表计量误差15.894.48量统漏输配水干管漏损水量损输配水支管漏损水量66.5～72.918.6～20.4管网漏损水量水引入管漏损水量量附属构筑物漏损水量2.80.7843.4本章小结本章以生产数据出发，城市供水管网量化漏损率为核心，重点研究量化供水管网漏损率的方法的普遍应用性。对于供水管网漏损宏观模型，供水二次泵站出口压力与管网物理漏损水量的关系为多项式函数关系，提出了基于夜间最小流量供水管网平均压力与物理-35- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文漏损水量的关系，其关系为非线性函数关系。并对建立的漏损模型进行了检验校核，得到了较为理想的漏损模型。而传统的水量平衡法在测试物理漏失水量中无法完全的反映出管网中的有效售水量。采用了大样本抽样正态分布置信区间的方法对账面漏失水量中小于水表始动流量下未计量水量的定量研究，并利用现场试验数据对模型进行了验证。针对以上提到的漏损率量化方法在S地区也进行了实地验证，漏损率构成因素中物理漏损水量约占69.3%~75.7%，账面漏损水量约占16.68%，免费供水量约占0.85%。受不同地区用水规律、管道现状和水司维护管理方面的限制，结论可能不同，但是模型趋势是一致的。本章节提到的方法同样适用于其它城市的供水管网量漏失率量化测试。-36- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第4章基于灰色—模糊理论的漏损控制研究供水系统是一个多因素、多层次、多目标的灰色系统。本章采用灰色关联动态分析，对影响漏损率的因素做了初步的剖析，计算影响因素的关联度。旨在明确影响漏损率的诸多因素中，哪些是主要因素，制约因素等，为降低漏损率提供方向，有的放矢。将影响漏损率因素的灰色关联权重引入模糊聚类分析中，将漏损率的影响因素及模糊隶属度引入参比对象和可比实例之间的相互比较，通过贴近度原则下的模糊聚类分析得到供水管网分区计量下的小区理想的聚类结果。说明一类区域无论从管网、管理维护方面都有相似之处。本章以东北AS市S地区供水现状为基础探讨该地区供水管网漏水率影响因素的权重及应用模糊聚类分析完成计量分区分类。旨在为该地区降低漏损提供方向，变被动为主动。S地区供水简介见本文3.3节介绍。4.1供水管网漏损率影响因素分析4.1.1灰色关联动态模型的建立如上所述，本章节利用灰色关联度动态分析理论来度量供水管网漏损率影响因素与漏损率的关联程度大小，进而求得供水管网漏损率影响因素的权重，其具体的建模步骤为：(1)分析各个计量区域供水管网漏损率影响因素与该分区计量区域供水管网漏损率相关性。供水管网漏损率的影响因素多而复杂，不同因素的同方向变化，有的使供水管网漏损率变高，有的又使得供水管网漏损率降低，因此需要将各个供水管网漏损率影响因素与漏损率相关性都统一为正相关，这样才能正确使用灰色关联动态分析。(2)求出各个供水管网漏损率的影响因素序列以及漏损率序列的均值序列算子，然后利用各自序列的均值序列算子将与之相对应的分区计量漏损率影响因素序列或者影响因素序列中的数据加以标准化无量纲数据处理。(3)求出标准化无量纲数据处理之后各供水管网漏损率影响因素序列以及漏损率序列的差序列。以分区计量后供水管网漏损率序列为母序列，各个供水管网漏损率影响因素序列为子序列，将母序列中各项值减去子序列中的各项数值并取其绝对值，便得到各个漏损率影响因素序列以及漏损率序列的差序列值。(4)通过绝对灰色关联度分析公式来计算各个供水管网漏损率影响因素序-37- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文列以及漏损率序列的关联系数。(5)由灰色关联度公式来求得各个计量区域供水管网漏损率影响因素序列以及漏损率序列的关联度的大小。(6)将上面求得的各个供水管网漏损率影响因素的灰色关联度归一化，最终得到各个供水管网漏损率影响因素的影响权重。供水管网漏损率过高，最直接的表现就是物理漏损水量增加，而物理漏损水量增加又是多方面因素引起的，例如施工质量、埋深、管材和管龄等等。造成管道漏水的施工质量问题主要表现在：管道基础不好；覆土不实；支墩后座土壤松动；接口质量差；用承口找弯度过多；管道防腐不好等。有的管沟底不平整，通水后水管沉降量较大，而且不均匀；有的管道不够平直，接口处错转过多，使接口容易损坏；有些工程为了抢进度，施工技术不符合规范要求，这些隐患会在管道运行后表现出来，造成漏水。据统计，S地区现有的城市供水管网中（DN100以上），以灰口铸铁管为主，而我国从60年代起生产的灰口铸铁管，是以连续浇铸的铸管为主，采用连续铸管工艺生产的铸铁管的材质问题比较多，在实际操作中，管道水压试验和运行一段时间后常发生管道断裂现象，由于制造工艺问题，灰口铸铁有易脆、抗压能力弱等缺陷。灰口铸铁的漏损成为管道漏损发生的主要组成部分。S地区主要是铅口接口，这类接口刚性强，气温降低时，容易引起水管受收缩拉力而断裂，或在管道不均匀沉降时弯矩过大而径向裂开，接口过程中，如填料填塞的不均匀，石棉水泥口敲打得不密实，则管道在正常工作时也会出现接口漏水。从管道实际损坏情况可知，破坏次数最多和频率最高的石棉水泥接口的小口径灰口铸铁管。根据以上结合S地区管网特性的讨论和量化供水漏损率的结果上分析，主要影响供水管网漏损率因素的原因为构成供水管网漏损率的非法用水量、水表误差、物理漏损水量和免费供水量，也有影响管道的管龄、管道接口等因素。灰色关联动态分析中数据的无量纲化处理采用模糊评判中专家评价打分量化办法，这样将物理漏损水量、非法用水量、水表误差水量、免费用水量、管龄、管材和施工接口等评价标准量化至[0,1]之间，具体数据无量纲化表格如表4-1所示。表4-1数据，物理漏损水量、非法用水量、水表误差水量、免费用水量等等均来自于2009年第二、三季度实测数据，维修记录为水司工程技术处提供，依然采用2009年第二、三季度数据。漏损率数据也是2009年第二、三季度数据。-38- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表4-1评价标准Figure4-1Standardforassessment项目评价标准分值占漏损率水量6%以上0.9~1.0非法用水量占漏损率水量4%~6%0.6~0.9A1占漏损率水量4%以下0.4~0.6漏损频率发生在灰口铸铁管上80%以上0.9~1.0管材漏损频率发生在灰口铸铁管上60%~80%0.7~0.9A2漏损频率发生在灰口铸铁管上60%以下0.5~0.7占漏损率水量80%以上1.0物理漏损水量占漏损率水量70%~80%0.7~0.9A3占漏损率水量65%~70%0.5~0.7占漏损率水量18%~20%0.8~1.0水表误差水量占漏损率水量15%~18%0.6~0.8A4占漏损率水量15%以下0.5~0.6年维修记录中漏损频率60%以上0.8~1.0施工接口年维修记录中漏损频率40%~60%0.6~0.8A5年维修记录中漏损频率40%以下0.5~0.6管龄20~30年之间占70%以上0.7~1.0管龄管龄20~30年之间占40%~70%0.5~0.7A6管龄20~30年之间占20%~40%0.5占漏损率水量6%~8%0.7~1.0免费用水量占漏损率水量3%~6%0.6~0.7A7占漏损率水量3%以下0.5~0.6影响供水管网漏损率的因素众多，从国际水协（IWA）大会到《城市供水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2002），而S地区进行了一年的准备时间量化漏损率，其目的和意义决不在于其表面，而是水司通过分区计量统计起来的量化漏损率使得水司知道该地区漏损率偏高的原因是什么因素所致，而影响漏损率因素又众多，因此需要对各个影响因素对于漏损率的影响程度大小即各个供水管网漏损率影响因素的权重作出判断。这也是应用灰色关联理论无量纲化-39- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文的第一步。基于以上分析，将上述引起漏损率的原因列出，进行专家打分。列取14个区域的评分表，见表4-2。表4-2建模数据表Figure4-2Modelingdata漏损率A1A2A3A4A5A6A7C%B10.70.70.60.70.60.70.728.2B21.00.90.70.80.90.90.832.1B30.60.70.60.60.70.80.726.7B40.80.90.60.80.80.90.929.8B50.70.70.60.60.70.70.726.4B60.90.80.70.70.80.90.833.2B70.80.70.60.60.60.80.628.5B80.90.80.60.80.80.80.830.4B90.70.60.60.70.70.70.827.4B100.80.80.70.80.90.70.732.8B110.60.70.60.70.70.60.728.4B120.70.60.60.60.80.70.827.2B130.80.60.80.60.70.60.628.1B140.70.70.60.70.70.80.628.0期望0.760.720.640.690.740.750.7229.094.1.2漏损率影响因素灰色关联度分析首先，我们要用初值像对表中的数据进行标准化无量纲处理，我们取影响因素的列数值的数学期望作为均值算子。计算得：A0.76，A0.72，A0.64，A0.69，A0.7412345A0.75，A0.72，C29.09%67-40- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文计算各个影响因素的出值像："A1(1)A1(2)A1(3)A1(4)A1(5)A1(6)A1(7)A1(12)A1(13)A1(14)A,,,,,,,,,,1AAAAAAAAAA1111111111=（0.921，1.316，0.789，1.052，0.921，1.184，1.052，1.184，0.921，1.052，0.789，0.921，1.052，0.921）A"=A2(1)A2(2)A2(3)A2(4)A2(5)A2(6)A2(7)A2(12)A2(13)A2(14)2,,,,,,,,,,AAAAAAAAAA2222222222=（0.972，1.250，0.972，1.250，0.972，1.111，0.972，1.111，0.833，1.111，0.972，0.833，0.833，0.972）同理计算："A=（0.937，1.093，0.937，0.937，0.937，1.093，0.937，0.937，0.937，1.093，30.937，0.937，1.250，0.937）"A=（1.041，1.159，0.869，1.159，0.869，1.014，0.869，1.014，0.869，1.569，41.014，0.869，0.869，1.014）"A=（0.810，1.216，0.946，1.081，0.945，1.081，0.810，1.081，0.946，1.216，50.946，1.081，0.945，0.945）"A=（0.933，1.200，1.066，1.200，0.933，1.200，1.066，1.066，0.933，0.933，60.800，0.933，0.800，1.066）"A=（0.972，1.111，0.972，1.250，0.972，1.111，0.833，1.111，1.111，0.972，70.972，1.111，0.833，0.833）"C=（0.969，1.103，0.917，1.024，0.907，1.141，0.979，1.045，0.942，1.128，0.976，0.935，0.965，0.962）""其次，求出相关因素的差序列及两极差，极差公式CA""CkAk1，1其中k1,2,3,13,14。按此计算得：""=（0.048，0.212，0.128，0.028，0.014，0.043，0.073，0.139，0.021，0.075，CA10.187，0.014，0.086，0.041）""=（0.003，0.146，0.054，0.226，0.064，0.030，0.007，0.066，0.109，0.016，CA20.004，0.033，0.039，0.002）""=（0.032，0.010，0.020，0.086，0.030，0.048，0.042，0.108，0.004，0.033，CA30.039，0.002，0.284，0.025）-41- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文""=（0.045，0.056，0.048，0.135，0.037，0.127，0.110，0.114，0.072，0.032，CA40.038，0.065，0.096，0.052）""=（0.159，0.112，0.028，0.056，0.038，0.060，0.168，0.036，0.004，0.088，CA50.030，0.146，0.020，0.016）""=（0.036，0.097，0.149，0.176，0.026，0.059，0.087，0.021，0.009，0.194，CA60.176，0.001，0.166，0.104）""=（0.003，0.008，0.054，0.226，0.065，0.030，0.146，0.066，0.169，0.155，CA70.004，0.176，0.133，0.129）根据上述计算结果，计算漏损率和影响因素序列极差得：Mkmaxmax()0.284，i1,2,3,,7，k1,2,3,13,14；iikmkminmin()0.001，i1,2,3,，,7k1,2,3,13,14。iik根据第二章灰色理论概述，运用灰色关联系数公式minminxk()xk()pmaxmaxxk()xk()00iiikik((),())xkxk0ixk()xk()pmaxmaxxk()xk()00iiikn1则灰色关联度为：(,)xx00ii((),())xkxk，本文计算中取p0.50，nk1漏损率序列和影响因素序列的灰色关联系数序列计算为：""""minmaxiCkAki0.50maxmaxiCkAki""ikikCk,Aki""""CkAki0.50maxmaxiCkAkiik式中：i1,2,3,,7，k1,2,3,13,14。供水管网漏损率序列和影响因素序列的灰色关联度序列计算为：n""1""(Ck,Akii)(Ck,Ak)nk1式中：i1,2,3,,7，k1,2,3,13,14；灰色关联系数序列为：""（0.741，0.471，0.523，0.985，0.956，0.920，0.516，0.593，0.821，0.618，CA10.439，0.937，0.560，0.720）""（0.602，0.580，0.841，0.451，0.797，0.742，0.691，0.805，0.571，0.793，CA20.860，0.624，0.651，0.928）""（0.691，0.822，0.990，0.597，0.959，0.688，0.809，0.554，0.895，0.732，CA3-42- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文0.727，0.979，0.335，0.726）""（0.521，0.853，0.702，0.601，0.735，0.517，0.857，0.651，0.746，0.979，CA40.924，0.724，0.759，0.856）""（0.763，0.659，0.971，0.842，0.914，0.654，0.654，0.944，0.938，0.731，CA50.756，0.528，0.880，0.808）""（0.702，0.705，0.567，0.523，0.983，0.845，0.495，0.983，0.875，0.427，CA60.452，1.004，0.575，0.673）""（0.602，0.900，0.841，0.451，0.797，0.749，0.721，0.865，0.519，0.475，CA70.860，0.481，0.650，0.520）影响漏损率因素的关联系数为""1""2""3""14CA1CA1CA1CA1=0.700""CA114""1""2""3""14CA2CA2CA2CA2=0.710""CA214""1""2""3""14CA3CA3CA3CA3=0.754""CA314""1""2""3""14CA4CA4CA4CA4=0.745""CA414""1""2""3""14CA5CA5CA5CA5=0.789""CA514""1""2""3""14CA6CA6CA6CA6=0.701""CA614""1""2""3""14CA7CA7CA7CA7=0.669""CA714通过以上计算，影响漏损率因素的灰色关联系数排序为：""""""""""""""CA5CA3CA4CA2CA6CA1CA7即影响因素关联度因素排序：施工质量>物理漏损水量>水表误差>管材>管龄>非法用水量>免费用水量根据灰色动态关联分析得到影响供水管网漏损率因素的关联度如图4-2所示。-43- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文0.80.7890.78序列3序列50.760.7540.7450.74序列20.72序列1序列4序列6关联度0.710.70.70.7010.680.6690.66序列70.64母序列X0图4-2灰色关联序列Figure4-2Greyrelevancesequence4.1.3漏损率影响因素权重分析将构成影响漏损率的因素序列进行归一化处理，计算灰色影响权重系数。如图4-3所示。影响因素A（灰色关联度为0.700）的归一化因素序列为1（0.700，0.710，0.754，0.745，0.789，0.701，0.669）的权重""为0.138。CA1影响因素（灰色关联度为0.710）的归一化因素序列为（0.700，0.710，0.754，0.745，0.789，0.701，0.669）的权重""为0.140。CA2影响因素A（灰色关联度为0.754）的归一化因素序列为3（0.700，0.710，0.754，0.745，0.789，0.701，0.669）的权重""为0.148。CA3影响因素A（灰色关联度为0.745）的归一化因素序列为4（0.700，0.710，0.754，0.745，0.789，0.701，0.669）的权重""为0.147。CA4影响因素A（灰色关联度为0.789）的归一化因素序列为5（0.700，0.710，0.754，0.745，0.789，0.701，0.669）的权重""为0.156。CA5影响因素A（灰色关联度为0.701）的归一化因素序列为6（0.700，0.710，0.754，0.745，0.789，0.701，0.669）的权重""为0.138。CA6影响因素A（灰色关联度为0.7669）的归一化因素序列为7（0.700，0.710，0.754，0.745，0.789，0.701，0.669）的权重""为0.132。CA7-44- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文通过灰色影响权重计算，得出各个因素的权重排序为："">"">"">"">"""">""CA5CA3CA4CA2CA6CA1CA7免费用水量,非法用水量,0.1320.138管龄,0.138管材,0.14施工质量,0.156物理漏失水量,水表误差,0.1470.148图4-3影响因素权重图Figure4-3Factorsaffectingtheweightofleakageinwaterdistrutionsystem对于基于计量分区后的东北AS市S地区供水管网漏损率的影响因素来看，关联程度依次为施工质量、物理漏损水量、水表误差、管材、管龄、非法用水量、免费供水量。关联是单项影响的，即是如上7个因素影响了漏损率，换言之，如果上面7个因素有所上升和下降都会不同程度的影响该地区的漏损率。可见欲降低该地区漏损率，水司应该在设计、施工、改造施工监管、检漏及维修人员建设、供水稽查力度、防滴漏水表普及及建立检修档案和管材选取等方面加大力度，多做文章。这样，水司有目的、有计划、有重点地逐渐提高水司对管网的管理维护水平，尽力将供水管网漏损率减少到最小，充分发挥企业内、外因素，取得良好的社会效益。4.2基于漏损率影响因素的灰色-模糊聚类分析本章节利用模糊数学中贴近度的概念进行待估序列和比较序列的贴近程度的计算，具体建模步骤为：(1)将灰色关联度引入影响因素的评价表中，得到加权的影响因素评价表。(2)将加权的影响因素评价表中的数据标准化，消除物理量纲和数据单位的影响，使得模糊矩阵中的数据都属于区间[0,1]。(3)根据贴近度定义式，计算待估序列和比较序列的贴近度值。-45- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4.2.1灰色—模糊矩阵的建立4.2.1.1模糊贴近度计算将4.1.2节计算的影响漏损率因素的关联度引入表4-2，得模糊聚类标准化表格见表4-3。表4-3模糊聚类标准化表格Figure4-3FuzzyclusteringstandizedformA1A2A3A4A5A6A7u10.4900.4970.4520.5210.4730.4910.468u20.7000.6390.5270.5960.7100.6310.535u30.4200.4970.4520.4470.5520.5610.468u40.5600.6390.4520.5960.6310.6310.602u50.4900.4970.4520.4470.5520.4910.468u60.6300.5680.5270.5210.6310.6310.535u70.5600.4970.4520.4470.4730.5610.401u80.6300.5680.4520.5960.6310.5610.535u90.4900.4260.4520.5210.5520.4910.535u100.5600.5680.5270.5960.7100.4910.468u110.4200.4970.4520.5210.5520.4210.468u120.4900.4260.4520.4470.6310.4910.535u130.5600.4260.6030.4470.5520.4210.401u140.4900.4970.4520.5210.5520.5610.401u00.5320.5110.4750.5140.5830.5250.481根据上述贴近度标准化处理序列，由贴近度定义求解uu,，01uu01=0.4900.5320.4970.5110.4520.5110.5210.5140.4730.5830.4910.5250.4680.481-46- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文=0.4900.4970.4520.5140.4730.4910.468=0.514uu01=0.4900.5320.4970.5110.4520.5110.5210.5140.4730.5830.4910.5250.4680.481=0.5320.5110.5110.5210.5830.5250.481=0.48111uu,=uu1uu0.51410.481=0.51701010122同理，按此计算得：uu020.583，uu010.528，uu02,=0.505；uu030.552，uu030.475，uu03,0.539；uu040.583，uu040.475，uu04,0.554；uu050.552，uu050.475，uu05,0.539；uu060.583，uu060.521，uu06,0.531；uu070.532，uu070.475，uu07,0.529；uu080.583，uu080.475，uu08,0.554；uu090.552，uu090.475，uu09,0.539；uu0100.549，uu0100.481，uu0,100.534；uu0110.552，uu0110.475，uu0,110.539；uu0120.583，uu0120.475，uu03,0.554；uu0130.552，uu0130.481，uu0,130.536；uu0140.552，uu0140.475，uu0,140.539。uu0,4uu0,8uu0,12>uu0,3uu0,5uu0,9uu0,11uu0,14>uu0,13>uu0,10>uu06,>uu07,>uu01,>uu02,即是子集u，u，u与u最为贴近。481204.2.1.2灰色-模糊矩阵的建立通过贴近度计算后，各个模糊子集中存在聚类的可行性，本节提出采用灰色—模糊聚类分析来计算待估对象的聚类程度。灰色—模糊聚类分析可以充分利用待估对象各项影响因素的隶属度大小，在计算的过程中没有任何的信息损失，其计算过程为：建立待估对象的灰色—模糊矩阵，然后将灰色—模糊矩阵中的数据标准-47- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文化，消除物理量纲和数据单位的影响，使得模糊矩阵中的数据都属于区间0,1。通过最大最小法建立待估对象的灰色—模糊相似矩阵。利用二次闭包传递方法将估对象灰色—模糊相似矩阵变成灰色—模糊等价矩阵。通过matlab7.0完成。选取适当的置信度水平，按隶属函数确定值，从而完成灰色—模糊聚类分析。通过matlab7.0完成。计算编程见附录Ⅱ。评价体系依然采用表4-1，根据S地区量化漏损率结果的评价表格。在此基础上建立模糊矩阵表4-4。表4-4无量纲化计算表Figure4-4DimensionlesscalealatorA1A2A3A4A5A6A7min0.60.60.60.60.60.60.6max10.90.80.80.90.90.90.40.30.20.20.30.30.3将上述评价表格进行评价数据标准化处理，消除物理量纲和数据单位的影响，使得模糊矩阵中的数据都属于区间0,1。公式为（4-1）。uuijjminu(4-1)ijuujjmaxmin式中：uu,分别表示第j列最大值和最小值。jjmaxmin经上述计算后，标准化处理表见4-5。表4-5模糊矩阵标准化数据表Figure4-5FuzzyclusteringstandardizeddataplanA1A2A3A4A5A6A7B0.250.3300.50.000.330.331B11.000.2511.001.000.672B00.33000.330.670.333B0.51.00010.671.001.004B0.250.33000.330.330.335-48- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文续表4-5A1A2A3A4A5A6A7B0.750.670.250.50.671.000.676B0.50.33000.000.670.007B0.750.67010.670.670.678B0.250.0000.50.330.330.679B0.50.670.2511.000.330.3310B00.3300.50.330.000.3311B0.250.00000.670.330.6712B0.50.000.500.330.000.0013B0.250.3300.50.330.670.0014由表4-5可见，模糊关系矩阵R为0.250.3300.50.000.330.3311.000.2511.001.000.6700.33000.330.670.330.51.00010.671.001.000.250.33000.330.330.330.750.670.250.50.671.000.670.50.33000.000.670.00R0.750.67010.670.670.670.250.0000.50.330.330.670.50.670.2511.000.330.3300.3300.50.330.000.330.250.00000.670.330.670.50.000.500.330.000.000.250.3300.50.330.670.004.2.2灰色—模糊矩阵的求解1根据模糊关系矩阵R，进行关系矩阵相似化处理，计算相似系数r，公式ij为：-49- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文muikuuijkuj1k1r(4-2)ijmm22uikuiujkujkk11式中m1uuiik(4-3)mk1m1uujjk(4-4)mk11则r为ij1m21rij1uikuj(4-5)mk11由matlab7.0编写程序计算矩阵，计算编程见附录Ⅱ。计算矩阵R如下：1R=1.000.360.720.450.770.550.720.570.780.540.800.640.620.780.361.000.330.730.340.720.310.740.370.640.310.330.230.420.720.331.000.420.840.570.740.480.700.470.690.730.590.750.450.730.421.000.400.710.350.760.470.590.400.390.210.470.770.340.840.401.000.560.760.510.740.510.750.780.700.740.550.720.570.710.561.000.540.750.570.630.470.550.420.610.720.310.740.350.760.541.000.460.610.410.590.590.640.750.570.740.480.760.510.750.461.000.590.740.520.490.370.590.780.370.700.470.740.570.610.591.000.560.760.770.600.690.540.640.470.590.510.630.410.740.561.000.580.490.440.590.800.310.690.400.750.470.590.520.760.581.000.670.630.700.640.330.730.390.780.550.590.490.770.490.671.000.630.620.620.230.590.210.700.420.640.370.600.440.630.631.000.600.780.420.750.470.740.610.750.590.690.590.700.620.601.001将上述计算模糊相似矩阵R进行模糊等价矩阵计算，在这里采用闭包传递法计算等价矩阵，利用matlab7.0编写源程序，计算编程见附录Ⅱ。计算结果为：nR-50- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1.000.610.770.610.770.610.760.610.780.610.800.770.700.780.611.000.610.740.610.740.610.740.610.740.610.610.610.610.770.611.000.610.840.610.760.610.770.610.770.780.700.770.610.740.611.000.610.750.610.760.610.740.610.610.610.610.770.610.840.611.000.610.760.610.770.610.770.780.700.770.610.740.610.750.611.000.610.750.610.740.610.610.610.610.760.610.760.610.760.611.000.610.760.610.760.760.700.760.610.740.610.760.610.750.611.000.610.740.610.610.610.610.780.610.770.610.770.610.760.611.000.610.780.770.700.780.610.740.610.740.610.740.610.740.611.000.610.610.610.610.800.610.770.610.770.610.760.610.780.611.000.770.700.780.770.610.780.610.780.610.760.610.770.610.771.000.700.770.700.610.700.610.700.610.700.610.700.610.700.701.000.700.780.610.770.610.770.610.760.610.780.610.780.770.701.00闭包传递法计算模糊矩阵的等价矩阵。4.2.3结果分析与讨论n根据4.2.2节计算所得的等价矩阵R，并其进行模糊聚类分析，利用matlab7.0编写源程序，计算编程见附录Ⅱ。F方差检验效果不同得到两种聚类结果，模糊聚类结果如下：=0.822，B3，B5为Ⅰ类=0.801，B1，B11，B13为Ⅱ类=0.780，B12，B14，B9为Ⅲ类=0.760，B4，B7为Ⅳ类=0.741，B2，B6，B8，B10为Ⅴ类F方差检验值为6.632，显著性为0.1的F1临界值为2.876，显著性为0.02的F临界值为6.439。2=0.822，B3，B5为Ⅰ类=0.760，B1，B11，B13，B12，B14，B9，B4，B7为Ⅱ类=0.741，B2，B6，B8，B10为Ⅲ类F方差检验值为6.446，显著性为0.1的F1临界值为2.982，显著性为0.02的F临界值为6.295。2由上可见，F检验值为6.632的分类效果特别显著，而F检验值为6.446的分类效果较为显著。从模糊数学聚类分析角度应采纳F检验值为6.632的聚-51- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文类结果。第Ⅰ类，2、6、8、10区，位于该区域的进水管处，管道修建年限为30~40年之久，多数管道位于街道主干道之下，由于两根进水管从该区穿过，水压较高，而且受当年施工质量和管材材质的限制，接口和管道防腐均较差，导致漏损率较高，我们可称其为―高压区‖。第Ⅱ类，位于该区域的中部，修建年限为上世纪80年代，采用了当时的球墨铸铁管及柔性接口，沥青防腐。漏损率相对表现了该区域的平均水平。第Ⅲ类，3、5区位于供水管网末梢，随着第二类管道施工之后建设的，无论从管道材质、供水水压、接口和管道内外防腐都较好，也导致该区域漏损率低于该区域的平均漏损率。具体分类效果比较如表4-6所示。这样讲S地区14个封闭区域分为三类，从表4-6分析可见，各个区域从构成物理漏失水量的比例、维修频率、管材、管龄特点和易发生漏失的接口施工上都有极为相似的特点，这说明将影响因素权重引入加权评价表中，灰色-模糊聚类得到了理想了分类结果。这样，水司根据不同的分类相似小区，制定相同的管理、维护等降低漏损的措施，使效率提高。表4-6灰色模糊聚类结果Table4-6Theresultofgrey-fuzzycluster物理漏失接口维修水量占供管材特点管龄特点接口施工频率%水比重%DN100以上镀锌80%以上为DN100以上以刚Ⅰ类22.474钢管和灰口铸铁40年管龄性接口、铅口为主占据85%DN100以上以刚DN100以上球墨73%以上为Ⅱ类19.0462性接口、柔性接为铸铁占据65%30年管龄主DN100以上球墨50%以上为DN100以上以柔Ⅲ类17.255铸铁占据70%20年管龄性接口为主4.3本章小结本章以S地区供水管网现状为例。利用灰色关联动态分析和模糊聚类原理对供水管网漏损控制实例进行了研究，在结论的基础上提出漏损控制的措施。-52- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文本章主要利用灰色关联动态分析和模糊聚类分析对供水管网分区区划提出改进。在漏损控制中，影响漏损率因素对漏损率的影响程度大小不同，所以需要对各漏损率影响因素的影响权重作出分析，以便有目的的降低漏损。同时在管网分区区划过程中将权重大小的影响引入模糊聚类分析中。因此，首先通过灰色关联动态分析对各漏损率影响因素对漏损率影响权重作出分析，再将影响权重和各影响因素的评价值相结合，通过灰色-模糊聚类建模分析出供水管网从管理上、管网拓扑结构上的相似之处。本章节采用灰色关联理论和灰色-模糊聚类的分析方法及过程更加适用于城市管网分区计量系统今后的漏损控制工作，应用重点是灰色理论和模糊聚类的无量纲化处理。-53- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第5章基于压力控制模型的漏损控制研究压力是给水管道（网）输送介质的必要条件，也是管道（网）内水流状态的表征量之一。一般来说给水管道（网）漏损量随着压力的增大而增加，控制管道的压力对于降低管道漏损具有重要意义。管道发生漏损，整个管道内的水流状态发生变化，压力变化较为突出。泵站调速运行供水具有良好的节能效果而越来越受到重视和广泛应用，但目前主要调速主要在供水流量上分级供水，出口水头恒定。而在供水管网的长期实际运行中，随着多年来城市的改扩建而导致供水管网的工况已然发生变化。本章重点探讨以供水管网最不利点为控制点，满足用户水量为基础，调节供水管网压力为手段，在满足供水要求的前提下最大程度压缩剩余水头，进行泵站变频压力供水，进而使供水管网压力下降减少漏损、降低能耗。5.1压力控制模型的建立及求解5.1.1压力控制模型的建立一个输配水管网主要由管道、各种阀门、水泵、检查井等部分组成。管网中每一个组成部分，如管段，可以用一个数学方程来描述其流量、水头损失与其两端压力之间的关系。但这些方程必须遵循节点流量守恒；能量守恒。曼宁水头损失公式：22nQLLijijijhHH10.29359（5-1）ijij5.33Dij那么管段流量和水头的关系是0.52.67DijsgnHiHjHiHjQL（5-2）ij0.5nLijij0.5QLijRijsgnHiHjHiHj（5-3）由公式（5-2），（5-3）推导雷诺数：2.67DijR（5-4）ij0.5nLijij式中hi———管段ij的水头损失（mH2O）；Hi，Hj———ij处的节点水压（mH2O）；-54- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文nij———粗糙系数，一般取值12~18；Lij———管段ij长度（m）；Dij———管段直径（m）；———常数，一般取值0.31168；sgn（Hi-Hj）———函数符号；QLij———流经管段ij的流量（m³/s）。压力控制模型即是控制管网控制点，使富裕水头减少进而通过改变泵站扬程而降低供水管网的压力。目标函数：n2minHHccc=1，2，…,n（5-5）c流量守恒约束条件：n111Qc0c=1，2，…,n（5-6）c222(R)sgn(HH)HHijcjcj控制点压力约束条件：HH（5-7）cc泵站扬程约束条件：HH（5-8）00HH0STS（5-9）Q式中Hc———管网控制点水头（mH2O）；H———管网控制点最低水头（mH2O）；c———管段局部损失系数；Qi———控制点流量（m³/s）；H0———泵站根据控制点反馈扬程（mH2O）；H———泵站设计额定扬程（mH2O）；0n———控制点连接节点数；HST———泵站选泵静扬程（mH2O）。5.1.2压力控制模型的求解根据上述阐述，以水泵特性曲线和管道特性曲线如图5-1所示。据如上公式阐述，压力控制调速改造的目的是使泵站运行工况与供水对象所需的工况一-55- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文致，从而最大限度的减少剩余手头，节约电能。HB0A1B1B2EBnC0AC1DC2CnOQQ0图5-1调控示意图Figure5-1Experimentalschmaticdiagram控制点压力H2管道摩阻SQ否HTH控额是泵站出口压力HT图5-2计算简图Figure5-2CalculationdiagramB0C0为某时水泵的性能曲线，DE为管路的特性曲线，以最不利点为例，当管路需水量为Q时，运行工况在A点，但是水泵的运行扬程在A1点，造成AA1为剩余水头，如果水泵此时调速运行变化，特性曲线相应变化为B1C1，B2C2，……，BnCn，在这些曲线中总可以找到一条恰好通过A点，这样AA1→0，节约了能耗。另外，除了节能外，同时调速供水还能满足区域水量水压要求，保持管网压力稳定，减少爆管事故，降低漏水率。计算简图如图5-2所示。-56- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5.2压力控制模型实例分析5.2.1实例管网简介试验地点选在S地区某二次泵站小区，泵站拥有3台泵站，一用两备，供水管网平面图如图5-3所示。市网来水压力0.16Mpa，泵站扬程0.35Mpa，目前变频供水早6-8点和晚17-21点早晚两高峰。在泵站吸水管路上DN200安装HFC远传流量计，最不利点消火栓安装HFC远传压力表。压力数据15min间隔一记载。安装点距离管线轴心0.30m此二次泵站吸水池最低水位67.50m，最不利点消火栓DN100XH350238地面标高77.60m，最不利点7层楼居民楼。消火栓DN100XH350238管径轴心距离地面1.80m，远传压力表安装高度距离地面0.60m。泵站月平均供水22400余m³，月平均售水量为6800m³，漏水率较为严重平均为60.5%左右。服务人口6218余人，无机关大用户等用水量。试验期间管网内有一施工场地用水，大约100m³/d~300m³/d。该地区地势从西之东依次升高，共有居民楼41栋，除在建数幢高层、小高层使用自备水泵二次加压，其余居民楼均为多层，最高为7层，最低5层。供水管线（DN>75）长4684m，由于供水管网的管理产权问题，该区域的供水管网维护、管理和控制均非水司管辖内，这也是该地区漏损率较高的原因。该地区现役输配水管道材质种类较多，主要有普通钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管、PE管、镀锌钢管等。主干管多数为钢管、球墨铸铁管。配水管道情况比较复杂，包括了灰口铸铁管、球墨铸铁管、钢管等金属管和UPVC管等一些非金属管道。管线上的供水设施有阀门井（腰闸井、户闸井）、消防井、排气井、排污井。所用的阀门有蝶阀（DN>200）、闸阀（免维护闸阀），消火栓分地上式、地下式。管线服务年限最长达33年之久。5.2.2结果分析与讨论根据5月~6月监测15天2880个原始数据分析，根据压力流量远传数据相同时段计算出该时段出现的最大值、最小值和平均值。数据中剔除掉异常点。其中压力数值为绝对水头，如表5-1所示。-57- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文DN100DN150XH35023872.17DN150XH35023775.4870.7373.49DN100DN200DN100DN200DN20069.3267.98DN200DN15067.30DN200DN200DN200消火栓68.70DN100DN100二次泵站DN20067.98流量计DN200实验区主干管简图，省略DN75支管、供水管网附属构筑物和建筑物DN300图5-3供水管网平面图Figure5-3Theplanofwaterdistributionsystem-58- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表5-1监测点压力和泵站出口流量试验数据Table5-1Experimentaldataofpressureandflow控制点压力出口流量时段Kgm³最大最小平均最大最小平均02.492.372.42362932.712.522.392.44362832.322.572.402.46362831.932.502.382.44362932.742.502.392.43423438.252.492.392.43514548.362.472.382.40595456.372.462.382.42575254.682.482.382.43534750.892.452.342.41524548.8102.462.332.42484245.6112.492.382.41493645.1122.472.362.45474044132.502.382.44464043.2142.472.362.42483944.4152.462.382.42504046.4162.472.332.43534749.7172.482.372.42584851.8182.492.392.43564649.9192.542.362.42524347202.522.372.44514146.1212.452.362.41473742.5222.512.372.44413337.4232.482.422.45373033.8-59- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文根据表5-1，制图5-4，5-5。6055504540流量（m³）3530最大值最小值平均值25123456789101112131415161718192021222324时间（h）图5-4供水管网流量变化曲线Figure5-4Flowchangesmapofwaterdistributionsystem2.60最大值最小值平均值2.552.502.45压力（Kg）2.402.352.30123456789101112131415161718192021222324时间（h）图5-5供水管网控制点压力变化曲线Figure5-5Pressurechangesmapcontronlpointofinwaterdistributionsystem3从图5-4中数据分析可见，试验区每天供水量约为1000m³，民用约210m，施工现场100m³/d-300m³/d，漏损较为严重。从图5-5中也可以清晰看见控制点压力随流量增减而反向波动，这符合客观规律，但在早5时~晚19时用水高峰时段，平均压力曲线变化平稳，若将压力曲线看成分段函数，那么函数曲率区间（0.191,0.210），而相对于流量曲率区间（0.231,0.581）变化较为平缓。这是因为在压力控制点管径偏大，流速偏低所致，于伯努利方程压差与流速成正比一致，侧面说明管网运行的不合理性。-60- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2-5管路特性曲线中平均摩阻S为0.00383（s·m），水泵吸水池最低水位与最不利点高差为10.1m。综合图5-5分析，早5时~晚19时，控制点压力监测值平均2.42Kg低于晚20时~次日4时2.44Kg，此规律符合客观用水规律。因此将压力控制调控分为两个时段，将控制点压力闭环反馈至泵站扬程。见表5-2。表5-2试验区压力调控模型Table5-2Thepressuremanagementmodeloftestarea控制点压力摩阻泵站扬程变频时段备注2-5Kgs·mKg控制点压力区间（2.33,2.49）5时~19时2.380.003823.472.38Kg出现频率0.32控制点压力区间（2.37,2.42）20时~次日4时2.410.003843.442.41Kg出现频率0.29根据此调控手段，从目前变频自控手段方面是可以达到预期要求的。结合1.089第三章论述方法，本地区夜间最小流量漏损模型Q=0.145H，按表5-2二次泵站按此运行方式，每天漏损减少72.8m³/d，每月可减少漏损水量2200m³，占月平均供水量10%左右，据此二泵站泵站效率按70%计算，那么每月节省能耗13860Kwh。由于受试验供水小区的人口数量、习惯和水司目前的供水现状，控制点监测点压力变化并不是特别的明显，但规律还是呈现的较为清晰。5.3本章小结本章以供水管网控制点所需剩余水头最小构建压力控制函数，进行数学模型约束条件限制。建立由控制点压力反馈到水泵扬程闭环的宏观模型。从压力控制角度进行漏损控制，并在试验小区进行了模型验证和校核。结合试验小区为例，压力反馈后可以减少漏损水量2200m³，节约能耗13869Kwh。随着供水管网SCADA系统普遍建立，结合SCADA系统的压力传输，使供水扬程时时满足供水管网压力而使富裕水头降低将成为可能。同时对于供水区域较大的管网的压力传递的滞后性也要给予考虑，具体管网现状还要结合具体实际情况具体分析。-61- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文结论本文主要围绕城市供水管网漏损率控制问题，从漏损率量化、影响漏损率因素权重分析、多因素影响下的供水管网模糊聚类分析和对压力控制模型做了初步研究。文章结论如下：(1)在漏损率量化方面，考虑了控制点与管网起端的压力反馈，提出基于夜间最小流量的供水管网平均压力与物理漏损水量的函数关系，方程呈现非线性幂指函数关系。而二次泵站出口压力与物理漏损水量呈现多项式函数关系。由于供水规模、用水分布、管道长度、材质、口径及漏损程度各不相同，不同区域漏水模型的参数及关系曲线也有差别，但变化趋势与理论是相符的。采用了大样本抽样正态分布置信区间的方法进行了水表未计量水量的量化分析研究。方法及模型在S地区应用得到了较好的效果。(2)利用灰色关联动态分析和模糊聚类分析对供水管网分区区划提出改进。通过灰色关联动态分析对各漏损率影响因素对漏损率影响的权重作出分析，再将影响权重和各影响因素的评价值相结合，通过灰色-模糊聚类建模得到供水管网从影响因素、管理上、管网拓扑结构上的相似之处。(3)以供水管网控制点所需富裕水头最小为控制模型，建立了以控制点压力为闭环反馈的数学模型，并在实际管网中得到验证，说明模型控制漏损可行性。受不同地区用水规律、管道现状和水司维护管理方面的限制，结论数据可能不同，但是模型趋势和方法运用是一致的。下一步科研建议：(1)针对漏损模型，能否在试验室模拟，以明确漏损模型中各参数与管网压力、管材和管径的关系。(2)对于优化供水管网压力调度模型，对于大型供水管网，要考虑压力调度的滞后性，这方面的研究可借助管网微观模型解决。-62- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文参考文献1中国城镇供水协会.2002年城市供水统计年鉴[M].北京:中国建筑工业出版社,2003:211-213.2中国城市供水管线漏水造成巨大浪费[N].中国新闻网,2005.6.7.3中国城镇供水协会.2004年城市供水统计年鉴[M].北京:中国建筑工业出版社,2005：49-52.4何均，黄久松.堵住漏掉的水资源[J].地下管线管理,1998，11(1):13-1.5俞锋.区域供水管网漏损水平评价方法[J].中国给水排水,2004，20(1):31-33.6中国城镇供水协会.2003年城市供水统计年鉴[M].北京:中国建筑工业出版社,2004:22-26.7国家环境保护总局.1998中国环境状况公报[J].环境保护,1999，11(7):9-13.8刘永刚.低碳评估体系[J].中国经济周刊,2010,(8):11-12.9PineroJ.,CubilloF..NewTechnologiesforleakagedetectionandcontrolth[J].Proceedingsof20watersupplycongess,LONDON,2002:SS12-5-12-11.10王维燕.区域供水管网漏损现状的试验研究[J].市政技术,2005，23(6):355-357.11刘宝玲,潘守琴.采用散差分解因果分析法降低企业产销差率[J].市政技术，2007,1(2):52-57.12吴皓.供水企业产销差分析和控制[J].中国给水排水,2001,17(12):28-32.13DaliusM.,JohnV.,GustafO.,etal,L..PipelineBreakDetectionUsingPressureTransicntMonitoring[J].JoumalofWaterResourcesPlauningandManagement,2003,131(4):316-325.14TabeshM.,YektaA.H.A.,BurrowsR..Anintegratedmodeltoevaluatelossesinwaterdistributionsystem[J],WaterResourManage,2009,23:477-492.15ArdakanianR.,Ghazali.Pressure-LeakageRelationinUrbanWaterDistributionSystems[J].JournalofJapanWarerworksAssociation,2003,1(2):21-24.16MarungaA.,HokoZ.,KasskeE.Pressuremanagementasaleakageredutionandwaterdemandmanagementtool:thecaseofcitymutarezimbabwe[J].Physicsandchemistryoftheearth,2006,31:763-770.17周建华,曲世琳,赵洪宾.配水管网压力与漏水量关系试验研究[J].中国给水排水,2005,31(8):94-97.18陈玲俐,李杰,叶志明.震后特殊供水状态下的供水系统水力分析[J].自然灾害学报,2004,13(3):89-94.-63- 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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1999,87(6):195-214.53GermanopoulosG..Atechnicalnoteontheinclusionofpressuredependentdemandandleakagetermsinwatersupply-networkmodels[J].Civ.EngineeringSystems，2004,2(3):171-179.54BargielaA..On-linemonitoringofwaterdistributionsystems[D].ThepresentedtotheUniversityofDurham，UnitedKingdom，inpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophy,2003:23-28.55MiyaokaS.,FunM.,Optimalcontrolofwaterdistributionsystembynetworkflowtheory[J].IEETrans.AutomaticControl,AC-2009(4)：303-311.56高新波.模糊聚类分析及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004:112-123.57FrankHoPPner,FrankKlawonn,RudolfKruse.FuzzyClusterAnalysisMethodsforClassification[J].DataAnalysisandImageRecognition.1999,23(2):61-65.58HeXiaofei,YanShuicheng.FaceRecognitionUsingLaPlacianfaces[J].IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,2005,27(3):28-40.59HyUn-WooCho.NonlinearFeatureExtractionandClassificationofMultivariateProcessDataInKernelFeatureSpace[J].ExpertSystemswithApplications，2007,32(2):53-54.60彭祖赠,孙温玉.模糊数学及其应用[M].武汉:武汉大学出版社，2002.61HuangBing,HeXin,ZhouXianzhong.RoughComputationalMethodsBasedonToleranceMatrix[J].ACTAAutomaticaSinica(Chinese)2004,30(3):364–370.62Hsin-HisLaia,YangchengLina,Chung-HsingYehb.Formdesignofproductimageusinggrayrelationalanalysisandneuralnetworkmodels[J].ComputerandOperationsResearch,2004,31:339-352.-66- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文附录Ⅰ水表离线鉴定数据1500L/h800L/h120L/h30L/h初始读数序号编号铭牌相对误差相对误差相对误差相对误差m³%%%%1H02314甬港4394.25.2-1-492H02013甬港79324.978.3-3-1003H0972甬港761停表停表停表停表4H02342甬港4132.63.1-8.5-1005H049758甬港451.10.9-3-26HO1847宁波43633.61.5-137HO2349甬港5765.83.6-8.5-1008HO2244宁波5850.40.1-1.5-1009HO2389宁波5240.50.2-9-10010HO1840甬港5854.44.6-2-9611HO1876甬港96230.81.4-3-9412H01884甬港4592.31.22-9913H02836甬港5092.22.8-0.5-5814H01821甬港3313.95.11.5-10015H01831宁波2553.313.6-4-10016H052390甬港55024.825.918.52817H01732甬港60744.20-10018H07227甬港432停表停表停表停表19H043229甬港1464.43.82220H01732甬港2041.61.70.5-3221H097污盘污盘污盘污盘22H04681甬港38307.520.50.5-22399-05744宁波50054.43.5424H05613宁波1132.11.2122599-05632宁波2322.3-6.59-1626H01237甬港2757-84-86-100-10027H074甬泉7794.74.10.5128H029甬泉529-0.6-1.4-1129H007宁波2656.35.16-630H126403宁波1610.61.42.5-3-67- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文续表附录Ⅱ初始读数1500L/h800L/h120L/h30L/h序号编号铭牌m³相对误差相对误差相对误差相对误差%%%%31H005624甬港污盘污盘污盘污盘32H012甬泉566.00171820.00-1033H0858甬泉305.306.665.50-434H0917宁波923.0020-18.8-90.00-10035H080632宁波479.5033.63.00336H011宁波468.108.47.47.00337H0869福州155.80-14.1-4.51.50238H075东湖769.7033.536.442.00-1539H015230福州803.001.2-0.81.00440H010宁波336.4022.731.6-27.50-10041H006717甬泉715.30-1.400.00042H05303福州196.00355.001043H006434福州170.405.14.53.00344H211321宁波1044.200.91.20.50545H2801福州227.605.24.712.00346H8339宁波674.808.87.39.503047H47837东湖1097.3020.831.6-26.00-248H037421宁波1076.604.74.64.001049H19970甬泉873.207.16.26.001050H11509辽阳1009.60-0.1-1.14E-13-2.00651H7110辽阳761.0024240.00652H5000甬泉718.0014143.00353H69909宁波301.7097.41.00254H120737甬泉392.603.73.120.50-155H18909甬泉418.706.571.00456H1226甬港694.0018182.5157H7021甬泉437.00565658H053119甬泉767.202.22.7-1159H9513宁波污盘污盘污盘污盘60H14837132宁波污盘污盘污盘污盘-68- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文续表附录Ⅱ初始读数1500L/h800L/h120L/h30L/h序号编号铭牌m³相对误差相对误差相对误差相对误差%%%%371H2383618东湖32239.115.515.50372H35836039东湖2049103535.00-10373H23837216东湖5422-100-100-100.00-4374H16837131东湖2209-64.1-36.75-36.75-100375H056976宁波1315.525.7525.753376H180001宁波811.552121.003377H20836274东湖236193535.002378H054293宁波115-6.1522.522.50-15379H21509398污盘污盘污盘污盘380H7836236东湖251510.34040.00-100381H04351甬港35-8.4-4-4.000382H04388甬港1202.75-47.5-47.5010383H04476甬港2632.05-2.5-2.503384H04313甬港554-9.05-1.5-1.505385H04995甬港4233-3-3.003386H04519甬港4041.25-4-4.0030387H04569甬港4083-2.75-2.75-2388H04489甬港7440.524.7524.7510389H04182甬港47331.2-4.5-4.5010390H04312甬港4912.3-0.25-0.256391H037919宁波2504.153.253.256392H14009530福州19497507507.003393H20836272东湖1982910.510.502394H07306宁波160-1.85-4.75-4.75-1395H1836275东湖3856291515.004396H052894宁波681.40.50.51397H4836277东湖20721620206398H028527宁波2226.75661399H33835115东湖38188-25-25400H558970宁波226-17.152.252.25401H500甬泉94310-100-100402H035459宁波435污盘污盘污盘污盘-69- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文续表附录Ⅱ初始读数1500L/h800L/h120L/h30L/h序号编号铭牌m³相对误差相对误差相对误差相对误差%%%%403H007612宁波560.250.50.25-2404H1577停表停表停表停表405H019923宁波83-0.85-0.4-2.254406H09795甬港2810.951-1.25-100407H046692宁波9110.750.25-0.5408H979甬泉134125.523.7-28.0014409H09028甬港963-3.029-4.50-100410H08983停表停表停表停表411H1849甬泉2348-18128.3-4.0073412H1059甬泉14321.110.398.00-20413H196甬泉18000.3-5.954.0068414H1984甬泉停表停表停表停表415H005622宁波1011.21.50.25-0.5416H092904宁波2431.72.051.75-6417H停表停表停表停表418H1177甬泉20478.163.50-2.5419H042503宁波1511.61.52.50-1420H1761甬泉155920.9530.6-29.0016421H3832380福州158312.1-25.00-100422H1801711辽河11432-20.0012423H1500996辽河1772-100.0030424H137440宁波32-0.20.25-0.5425H01162表蒙破裂表蒙破裂表蒙破裂表蒙破裂426H1008223辽河1803910.00-10427H125179辽河2175710.00-20428H007923宁波1176.6201088.5429H83111沈阳137628.53010430H51855704甬泉8076.25-1724399H33835115东湖38188-25-25400H558970宁波226-17.152.252.25401H500甬泉94310-100-100402H035459宁波435表蒙破裂表蒙破裂表蒙破裂表蒙破裂-70- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文附录Ⅱ模糊聚类源程序functionRP=rpower(datin,P)%模糊关系乘法%RP=rpower(R,P)%R为模糊关系，P为R自乘的次数error(nargchk(2,2,nargin))if(P~=floor(P)),error("Pmustbeaninteger.");end[NM]=size(datin);if(N~=M),error("Matrixlengthofeachdemensionmustagree.");endRP=datin;whileP>1fori=1:Nforj=1:NRP(i,j)=max(min([RP(i,:);datin(:,j)"]));endendP=P-1;Endfunction[RKK]=fuzequmat(R)%Fuzzyequivalentmatrix求模糊等价矩阵%[RKK]=fuzequmat(R)%RK即求得的等价矩阵，K为自乘的次数，R为相似矩阵error(nargchk(1,1,nargin));K=0;RK=R;while~all(all(RK==rpower(RK,2)))RK=rpower(RK,2);K=K+1;endK=2*K;-71- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《供水管网漏损率量化及控制研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨工业大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书《供水管网漏损率量化及控制研究》系本人在哈尔滨工业大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨工业大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨工业大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。本人授权哈尔滨工业大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书不保密□√（请在以上相应方框内打―√‖）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-72-'