南方某市供水管网健康评价指标体系及模型构建研究 82页

'分类号：UDC：秘级：学校代号：11845学号：2111009051广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)南方某市供水管网健康评价指标体系及模型构建研究余鹏钧企业导师姓名、职称： ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience‘IlIIIIIII[11[UlI111Y2304758Thestudyofasoutherncitywatersupplypipeline，，networkhealthevaluationindexsystemandmodelCOnStrUCtiOnMasterCandidate：YuPengjunSupervisor：Assoc．PrOf．NieJinxuPrOf．WangZhihongMay2013FacultyofCivilandTransportationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P．R．China．510006 摘要摘要对供水管网进行维护改造是保证供水安全的有效手段，而制定管网维护改造计划需要全面了解供水管网的健康状况，从而确定管道的维护更新的手段和顺序。研究供水管道的健康评价技术，可减少传统人工检查的人力物力，提高供水管网的管理水平，使有限的资源得到最大化的利用，对于提高供水安全性和供水企业的经济效益有着重要意义。本文通过对南方某市的管道健康影响因素的分析，丌展了南方某市供水管网健康评价指标体系的构建研究。首先，在该市管网属性数据和管道维护数据的基础上，从管道的基本属性和水力特性进行管道健康影响因素分析，考察各因素对供水管道健康的影响。各因素对管道健康影响的特点有：随着管径的增大，管道发生事故的概率减小，大管径管道发生故障概率远小于小管径管道；各种管材发生事故的概率由大到小排序为钢管>狄口铸铁管>砼管>塑料管>球墨铸铁管；随着管龄的增大，管道发生故障概率缓慢上升；随着埋深的增大，管道发生故障概率缓慢降低；接口方式为焊接的管道故障率要高于其他方式；供水压力的波动对管道健康有一定影响，压力波动越大，越容易发生爆漏事故。其次，以基于模糊评价矩阵的改进层次分析法和灰色关联法相结合的方式进行供水管网健康评价指标体系的构建。以统计运行数据的方式取代专家打分法构造模糊评价矩阵，得出供水管道健康评价指标体系的权重分布为：管径0．2051，管材O．3663，管龄O．2150，埋深0．0714，接口方式为0．1427；以关联系数作为管道健康状况优劣的评判标准，选择各指标发生故障概率最低因素作为参考序列；以指标权重和关联系数相结合组成各因素健康系数，计算管道健康度，并将健康度按数值从大Nd,翅J分为五个等级，提出各个等级的维护措施。再次，以VisualBasic6．0和MicrosoftAccess数据库为工具开发了供水管道健康评价系统，实现了通过增加管道故障数据对评价参数进行更新，使评价系统不断趋于合理；实现了管道的健康度计算和健康等级划分，方便于工程应用。最后，从运行数据管理、管网诊断以及更新维护策略等方面对课题组近年在供水管网改造诊断技术的研究成果与本文的研究成果进行整合，提出供水管道改造诊断体系的集成方案，以提高管网R常管理水平。关键词：健康评价，爆管，漏损，管网诊断，管网改造 广东工业大学硕士学位论丈ABSTRACTMaintenanceandtransformationofwatersupplypipenetworkisaneffectivemeanstoensurethesafetyofwatersupply．Whiletheformulateofmaintenanceandtransformationplanforpipelinenetworkrequiresacomprehensiveunderstandingofitshealthstatus，inordertodeterminethemeansandordersofpipelines’maintenanceandupdates．Thestudyofwatersupplypipelines’healthevaluationtechniquescanreducethehumanandmaterialresourcesoftraditionalmanualinspection，improvethemanagementlevelofwatersupplynetworkandmaximizetheuseoflimitedresources，whichhasgreatsignificanceforimprovingwatersupplysafetyandenterpriseseconomicefficiency．Inthispaper,theconstructionofwatersupplypipelinenetworkhealthassessmentindexsystemhasbeenresearched，bytheanalysisofinfluencingfactorsforasoutherncity’Spipelinehealth．Firstly,thisstudybasedonthecitypipelinenetwork’Sattributeandmaintenancedataexaminetheimpactofvariousfactorsonthehealthofthewatersupplypipelinefromthebasicpropertiesandhydrauliccharacteristicsrespectively．Theeffectsofeachfactoronthepipelinehealthexpressasthattheaccidentprobabilitydecreaseswiththediameterincreasingandthefailureprobabilityofpipelineswithlargerdiameterisfarlessthantheoneswithsmallerdiameter．Theaccidentprobabilityofvariouspiperangwithdescendorder,whichshowsas：steelpipe>graycastironpipe>concretepipe>plasticpipe>ductileironpipe．Withthepipelineageincreasing，thepipelinefailureprobabilityrisesslowly,whileitdecreasesslowlywiththedepthincreasing．Andtheweldedpipelines’failureratesishigherthantheotherinterfacemodes．Waterpressurefluctuationhasacertaininfluenceonpipelines’health，showsasthegreaterthefluctuation，themoreexplodingandleaking．Secondly,thewatersupplypipelinenetworkhealthassessmentindexsystemisconstructedbytheimprovedAHP(AnalyticHierarchyprocess)，whichisbasedonthefuzzyevaluationmatrix，andgraycorrelationmethod．Usethemethodofoperatingdatastatisticstoinsteadtheexpertscoretoconstructthefuzzyevaluationmatrix，SOastoarrivetheweightdistributionofwatersupplypipelinehealthassessmentindexsystem,whichshowsas"diameter=O．2051，pipematerial=0．3663，pipeage20．2150，burialdepth=O．0714andinterfacemode=O．1427．Usethecorrelationcoefficientastheevaluationcriteriaforthemeritsofthepipelinehealthstatus，andselectthefactorofeachindexwiththelowestfailureprobabilityasthereferencesequence．Combinedtheindexweightandcorrelationcoefficientto ABSTRACTcomposethehealthfactorofeachfactor,inordertocalculatethepipelinehealthdegreeandproposethemaintenancemeasuresfordifferentlevelsfrom1to5，whichrankbythevalueofhealthdegreefrommoretoless．Thirdly,usetheVisualBasic6．0andMicrosoftAccessdatabaseasthetooltodevelopthewatersupplypipelinehealthassessmentsystemtoachievetheevaluationparametersbyincreasingthepipelinefailuredataupdates，constantlyrationalizetheevaluationsystemandrealizethecalculationofpipelineheakhdegreeandclassificationofhealthlevel，inordertofacilitatetheengineeringapplications．Finally,considerfromrunningdatamanagement，pipelinenetworkdiagnosisandupdmeandmaintenancestrmegytointegratetheresearchachievementsonwatersupplypipelinenetworktransformationanddiagnostictechniquesofourgroupandthisstudy,thustoproposetheintegrationschemeofwatersupplypipelinerenovationanddiagnosticsystem，inordertoimprovethelevelofdailymanagementofpipelinenetwork．Keywords：healthassessment，pipeexplosion,leakage，pipelinenetworkdiagnostic，pipelinenetworktransformation111 广东工业大学硕士学位论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··II目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··IVCoNTENTS⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··VII第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1课题研究的背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·l1．1．1课题的研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1．2课题的提出及其研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41’3现有研究尚未解决的主要问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·51．4课题的研究内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·51．4．1研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··51．4．2技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6第二章管道健康影响因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1南方某市供水管网概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82．1．1供水管网的基本属性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1．2供水管网的故障基本情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2管道健康影响因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2．1管径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．2．2管材⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．2．3管龄⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．2．4埋深⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯162．2．5接口形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l72．2．6供水压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯182．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·．20第三章供水管道健康评价指标体系的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··223．1评价指标体系的概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．1．1评价指标的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．223．1．2评价指标体系的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．23lV 目录3．2评价指标权重分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．2．1基于模糊评价矩阵的改进层次分析法原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．2．2基于模糊评价矩阵的改进层次分析法分析步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．2．3评价指标权重的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··273．3指标关联性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯333．3．1参考序列的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·333．3．2关联系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯333．4评价体系的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯353．4．1评价方法的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·353．4．2管道健康评价标准的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“363．4．3供水管道健康评价结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··373．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-4l第四章评价软件的开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·434．1评价软件开发基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．2系统分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··434．2．1需求分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．2．2系统模块功能描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·444．3系统功能的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．3．1系统主界面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·444．3．2数据维护模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·454．3．3参数运算模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·474．3。4管道评价模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·484．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·49第五章供水管网系统诊断改造体系集成方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··505．1技术路线及实施原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯505．2供水管网系统渗断改造体系的主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515．2．1管网运行数据管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··5l5．2．2供水管网诊断⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·535．2．3管网的更新维护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·545．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-55结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·56V 广东_12业大学硕士学位论文结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．56展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．56参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯58攻读硕士学位期间发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62学位论文独创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．63学位论文版权使用授权说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．63致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．64附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．65VI CONTFNTSCoNTENTSABSTRACT(CHINESE)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。IABSTRACT(ENGLISH)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IICONTENTS(CHINESE)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IVCONTENTS(ENGLISH)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．VIICHAPTERIIntroduction⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··11．1Backgroundandsignificanceofstudy⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。11．1．1Backgroundofstudy⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1．2Theproposeandsignificanceofstudy⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’31．2Researchstatusathomeandabroad·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3Mainproblemsofexistingresearch⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·‘51．4Researchcontentsandtechnicalroutesofstudy⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘51．4．1Researchcontents⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·‘51．4．2Technicalroutes⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·6CHAPTERIIAnalysisofpipeline’Shealthimpactfactors⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··82．1Overviewofasoutherncity’Swatersupplynetwork⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·82．1．1Basicattributesofwatersupplynetwork⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1．2Basicfaultssituationofwatersupplynetwork⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2Impactofbasicattributesonpipeline’Shealth⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2．1Diameter⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。102．2．2Pipematerial⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．2．3Pipe．age⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·152．2．4Burialdepth⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·‘162．2．5Interfacemanner⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·172．2．6Watersupplypressure⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．182．3Chaptersummary⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20CHAPTERIIIEstablishmentofwatersupplypipelines’healthevaluationindexsystem⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··223．1Overviewofevaluationindexsystem⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·223．1．1Selectionofevaluationindex⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”223．1．2Structureofevaluationindexsystem⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．2Weightanalysisofevaluationindex⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··23VII 广东工业大学硕士学位论文3．2．1Principleofimprovedanalytichierarchyprocessbasedonfuzzyevaluationmatrix⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··233．2．2Analysisstepsofimprovedanalytichierarchyprocessbasedonfuzzyevaluationmatrix⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯··243．2．3Calculationofweight⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·。273．3Analysisofindexcorrelation。···············⋯····⋯···⋯··⋯······················⋯··········⋯······’333．3．1Thechoicereferencesequence⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。333．3．2Correlationcoe伍cient⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·333．4Establishmentofevaluationsystem⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯353．4．1Establishmentofevaluationmethod⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·353．4．2Establishmentofevaluationstandard⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·363．4．3Theanalysisofpipeshealthevaluationresults⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·373．5Chaptersummary⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯⋯·‘41CHAPTERIVDevelopmentandapplicationofevaluationsoftware’········⋯⋯······⋯·‘434．1Developmentfoundationofevaluationsoftware⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．434．2SystemsAnalysis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．2．1Needsanalysis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘434．2．2Functionalmodulesofsystem⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··444．3Realizationofsystemfunctions+··············⋯⋯·⋯···⋯···········⋯················⋯⋯⋯···⋯·’444．3．1Themaininterface⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·444．3．2Datamaintenancemodule⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··454．3．3Parametercalculationmodule⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··474．3．4Pipelineevaluationmodule⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．4Chaptersummary⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49CHAPTERVIntegratedsolutionsofdiagnosticandtransformationsystemonwatersupplynetwork⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯··505．1Technicalroutesandimplementationprinciples⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··505．2Maincontentsofdiagnosticandtransformationsystemonwatersupplynetwork··‘515．2．1Managementofwatersupplynetworksrunningdata⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515．2．2Diagnosticofwatersupplynetworks⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯535．2．3Updateandmaintenanceofwatersupplynetworks⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·。545．3Chaptersummary⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯·⋯⋯·⋯⋯55Conclusionandoutlook⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯56VIIl CONTENTSConclusion·····⋯⋯··················⋯··········⋯·⋯····⋯··⋯⋯·····⋯···⋯··········⋯⋯···········⋯⋯··56Outlook⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯56Reference·····················································································-···································58Paperspublishedduringstudypursuingmasterdegree。······⋯··⋯········⋯⋯··········⋯⋯⋯·62Statementoforiginality’···⋯···⋯···⋯······⋯···⋯···········⋯·⋯⋯···⋯····⋯·········⋯·⋯·········⋯···。63OriginalandAuthorizeduseofCopyright’········-························-··································。63Acknowledgement’⋯··⋯···········-···········⋯⋯⋯···⋯··⋯··⋯⋯⋯·····⋯················⋯············⋯····64Appendix。········································-····································-··········································65lX 第一章绪论第一章绪论1．1课题研究的背景及意义1．1．1课题的研究背景城市供水系统是城市基础设施的重要组成部分，是城市发展状态及容纳能力的标志，是保障城市发展的基本因素。据《中国统计年鉴2012》【】】所述，2011年全国城市日供水生产能力达26668．7m3／d，城市供水管道总长度达573774公里。供水管网系统作为自来水厂和用户连接的纽带，负责向用户进行输水和配水，必须保证供水管网系统安全、高效的运作，才能确保城市正常的生活和生产秩序。供水管网事故的发生，不但浪费水资源，而且影响人民生活、工业生产与城市交通，造成严重的经济损失。根据广州市自来水公司市内户外爆管记录，在2004～2010年间，广州市全年爆管平均超过6000次。2011年8月广州市东风西路发生主水管破裂事件，造成3个居民小区受浸，给周围群众造成超过2000万元的财产损失，该事件的发生、应急、后续处理方案等对全国供水行业产生重大影响，起到了借鉴作用。由于管道老化、管道环境变化和人为因素的影响，使我国城市供水管网在维护管理上面临很多严峻的问题，主要包括：(1)供水管网老化严重。我国部分城市的供水管网历史悠久，管网分期分批建设，有些管道已经超出了使用年限，管内结垢严重；在管材选用上，由于历史原因或技术水平的限制，还存在大量的水泥管、灰口铸铁管、镀锌钢管等淘汰管材；早期建设的管道施工水平、接口技术较为落后等。这些因素都导致老化的供水管道出现腐蚀严重、抗冲击和抗压强度低等现象，且管道漏损严重，爆管事故也经常发生。(2)管网维护难度大。由于管网系统庞大复杂、管道多埋于地下，很难直接判断管道的运行情况；管道检测易受周围环境的影响，且不同管道的检测手段也不相同，因而管道检测常需耗费大量的人力物力；管道多铺设于道路下面，因而管道的检修和更换常受交通环境影响，且部分管道还会被构筑物骑压，从而增加了维护的困剌21。(3)管理水平落后、维护管理不力。我国部分城市的管网建设既落后于城市的建设水平，也滞后于水厂建设，部分管道输配水负荷较大；管理上计算机系统化程度低，很多城市未建立供水管网信息化管理平台，随着管网系统的发展，管网变得越发错综复杂，传统人工控制的管理方法已经不能准确快速的进行用水调度，导致管网的给水压力分布不合理和耗费电量；另外，由于管理水平的落后，缺乏预防事故的能力和事 广东工业大学硕士学位论文故发生后快速反应的能力，导致管网漏损爆裂事故发生而造成较大损失。保障供水管网的安全，避免管网事故发生有效的解决办法是对管网系统进行更新。在中央投资的支持下“十一五”期间重点对老城区中运行超过50年以及漏损严重的供水管网进行更新改造，漏损率平均下降了约3个百分点。根据《全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及2020年远景目标》所述，在“十二五”期I"Nj80％设市城市和60％县城的供水管网的漏损率达到国家相关标准要求，地级以上城市建设和完善供水管网数字化管理平台；对使用年限超过50年及狄口铸铁管、石棉水泥管等落后淘汰管材的供水管网进行更新改造，共计9．23万公里(见表1．1)，管网改造投资约835亿元，其中设市城市4．20万公里，县城2．5l万公里，重点镇2．52万公里【3J。这说明对城市管网进行有计划的更新势在必行，而确定大型复杂管网的优化更新方案，对管网进行有效、可行的健康状况评估必不可少。在进行管网系统进行维护改造之前，需对管网系统的健康情况进行全面的评价，选择出需要改造的管道，并判断该段管道进行改造的紧急程度、改造的方式等，以此作为管网改造方案的参考依据。表1．1各省(市、区)“十二五”供水管网改造与建设任务Tablel一1Thewatersupplypipenetworkrenovationandconstructiontasksofeachprovince(citiesor垒i!!!i盟121垒!!生!∑曼!垒!!i∑!：Z兰垒!掣i!业望竺序号省(市、区)管网更新改造K度(公里)新建管网K度(公里)2 第一章绪论1．1．2课题的提出及其研究意义目前管道的健康状态主要通过管道直接检测和评价模型的方式进行评价。经过对管道的直接检测，可以准确的了解管网的状态，但是由于城市供水管网系统巨大，需要大量资金的投入，并且实际检测会受到场地等情况的限制，很难得到全面的实施；而目前的管道评价模型，多依据多年的管理经验建立的，主观性较大，不能准确预测管道的使用情况，通用性差，评价效率不高。为解决当前管道健康评价手段所存在的问题，本文丌展了关于南方某市供水管道健康评价指标体系的构建研究。通过收集该市供水管网运行数据，把影响管网正常工作的实际因素进行综合分析，建立基于统计数据的供水管网的健康评价模型，并提出管道健康程度的评价标准，以及开发出进行管道健康评价的软件。通过本课题的研究，在供水管道发生事故前，首先利用健康度评价模型对管网进行健康评价，再根据评价结果选择需要进行检测的管道，从而确定合理的城市供水管道维护优先顺序与维护方案，进而节省相关部门直接进行管网检测所消耗大量的人力物力财力，并提高了同常管道检测的目标性和工作效率，同时可以及时发现问题管道进行安全隐患的排除，对提高供水管网的管理水平有较好的现实意义。3 广东工业大学硕士学位论文1．2国内外研究现状近年来，供水管网健康评价问题得到了国内外研究人员的广泛关注，并取得了一定的研究成果，主要的研究方法有以下三个方面14。5J：(1)运用指标评价法进行研究。欧洲研究发展委员会于2005年提出了计算机辅助供水管网修复系统，该系统主要用于分析供水管道的运行数据，判定管道的运行状态，以此来协助管理部门进行管网维护改造计划的制定【6。7】。2006年，美国诺福克市供水主管单位从漏损、腐蚀和水压等方面对该市长距离输水管线的运行状况进行评估，并以评价结果为依据，制定该市供水管道的检测维护方案【8l。2009年，天津大学李震等【9】以北方某沿海城市供水管道为研究对象，利用FAHP方法建立了爆管因素评价模型，并求得评价模型各因素的权重，从而确定各因素对爆管的影响程度，其得出的结果认为管网的铺设时间、管道老化锈蚀是供水管道发生爆管的最主要的影响因素。同年，武汉大学的周毅【loJ提出了基于PROMETHEE法的给水管道破裂风险评估方法，将给水管道破裂风险评估视为一个多指标决策问题，建立了风险评估的方法。2010年王晨婉¨11选取管龄、管径等十一个评价指标，以指标权重作为模型参数，针对我国目前铺设比例最高的灰口铸铁管，提出基于贝叶斯理论的管道风险评价体系，并将指标的状态分成运行良好、需要检测和维护更新三个级别。(2)运用机理模型进行研究。Walski[眩J提出最大冰冻穿透深度与爆管存在关联，以管龄和温度作为变量，建立了函数关系式。GenevievePelletier和AlainMailhot[131提出了生存分析法的爆管分析。2001年，McNeill矛1]EdwardstHJ通过对大量管道腐蚀研究成果的分析，认为影响管道腐蚀的主要因素有水质、管龄、流速、温度和防腐措施等。2003年，王大伟【l5】以灰口铸铁管作为研究对象，分析了管道各种外部荷载的分布形式，并利用K．S检验方法对各种分布形式进行拟合，实现灰口铸铁管各种荷载形式的数值模拟。同年，Rajani矛lKuraokatl6-17j建立了可用于计算管道内外压力和温度变化造成的纵向影响的管道．土壤作用分析模型。2004年，吴d,NIlll81分析位于粘弹性地基中的给水管道在荷载动力作用下的振动性状，并采用力学方式表达该种关系，提出了管道响应动力荷载的表达式，建立了管道在交通荷载作用下存在动态变化特点的地基梁受力模型。2006年，MichaelVS[19l指出管道的破坏常常是由于管道纵向弯曲产生的，并提出了通过数值强度进行估算的方法进行管道纵向弯曲导致的管道强度。同年，浙江大学王直刚201应用随机过程理论对车速、路面状况和车辆等指标对管道动载系数的影响进行分析，并运用线性累积疲劳损伤理论推导出车辆在不平整路面的等效动荷载和等效动载系数的数学表达式，提出动荷载对埋地管道的影响关系式。2012年，重庆大学张培【2lJ4 第一章绪论进行了管道纵向内力和横向内力的研究，并对管道进行了失效分析，提出了管道内力的响应模型。(3)运用老化失效概率模型进行研究。2000年，SmithL“22】提出了埋地管道的寿命周期曲线，对章年时期、成熟时期、衰老时期管道特点和管爆管进行解释分析。2001年，DebAK{231建立了KANEw管道更新计划预测系统，预测管道的最优更新时间。同年，张宏伟【24l应用多元线性回归分析理论，以管龄为指标预测了供水管道投入使用后产生第一次漏损的时间，进而提出管道的安全使用时间。2008年，马学文【25】建立换管时间预测模型，并对模型中计算参数进行分析，提出通过经济有效的管网修复和更新策略，减少爆管事故的发生率，提高供水管网的安全性。同一年，邵煜126J运用0【名0集优化方法构建的模糊模型，提出了埋地管道失效可靠性的分析方法。2009年，赵事运f27】用改进的一次二阶矩，以工作压力、腐蚀速率、腐蚀深度、管道长度等作为指标，考察其对管道腐蚀的影响，提出了腐蚀管道可靠性极限状态函数和管道剩余寿命预测模型。2010年，李亚峰【28】通过确定给水管道各腐蚀影响因素的一元非线性回归方程和权重值，预测给水管道的腐蚀速率。1．3现有研究尚未解决的主要问题(1)由于不同供水管网的规模、位置、状态及已有运行信息存在不同，现有技术对管道的评价指标选择存在着较大差异。评价指标没有统一的标准，评价结果也缺乏合理的量化判断标准，所建立的评价系统仅能适应于特定的供水管网，普适性差。(2)运用机理模型直接进行管网评价的方法仅从管道的某一方面因素进行考虑，而管道失效通常是多个因素的共同作用造成的，用这种方法评价的结论不够全面。而老化失效概率模型的方法需要多年积累的、系统的历史运营数据支持，实施起来较为困难。(3)现有的指标评价法在权重的确定上多采用传统的层次分析法，利用专家调查的结果进行判断矩阵的构建，容易受调查对象的主观因素、职业背景、技术水平等因素的影响。1．4课题的研究内容及技术路线1．4．1研究内容本课题的主要内容包括以下几部分：(1)供水管道健康影响因素分析。从管道基本属性、运行水力特征和外部环境中的气 广东工业大学硕士学位论文各因素对管道健康的影响，为管道健康评价指标体系的构建提供参考依据。(2)供水管道健康评价指标体系的构建研究。包括供水管道健康评价系统的层次分析结构、评价数据的预处理方法、评价系统的指标权重计算方法、评价指标内各因素的关联系数计算方法、供水管道健康度的计算方法和供水管道健康度的等级划分标准。(3)管道健康评价软件的开发。利用计算机编程语言，开发评价模型的可视化操作界面。(4)集成供水管网系统诊断改造技术体系。结合课题组已有的研究成果，从管网运行数据管理、管网诊断、更新维护策略等方面，提出该市供水管网系统诊断改造体系的集成方案。1．4．2技术路线根据前期的资料收集和理论研究基础，本研究的总体思路如下：(1)进行该市供水管道运行数据的收集、整理和分析，建立管道故障数据库基于课题的研究内容，收集该市供水管道的基本属性数据、更新维护数据，并对数据进行清洗、集成、转换等处理，建立管道故障数据库。(2)进行管道健康影响因素分析从管径、管材、管龄、埋深、接口方式和供水压力等因素结合管道故障数据进行分析，考察不同因素对于管道正常运行的影响。(3)进行供水管道健康评价指标体系的构建针对该市的特点，以管道事故统计数据为基础进行供水管道评价指标体系的构建，进行管网的健康评价，分析现有管道的健康分御情况，提出改进措施。构建的过程包括：a)选择评价指标。以管道健康影响因素分析为基础，通过对数据收集的可行性、准确性比较，选择管径、管材、管龄、埋深和接口方式作为评价体系的指标。b)评价指标体系的权重分析。以基于模糊评价矩阵的改进层次分析法进行评价指标的权重分析，通过确定分析层次结构、构造模糊评价矩阵和一致性检验，计算各指标的权重值。c1关联性分析。选择健康程度最优的管道因素作为参考序列，利用灰色关联法进行计算各因素与参考序列的相关性。d)健康系数及健康度的计算。依据各指标的权重值和各因素的关联系数进行各因素健康系数的运算，并以此确定管道健康度的计算方法。6 第一章绪论e)确定健康评价等级。根据管道健康度的计算方法，对该市某区的供水管道进行计算，考察健康度的分布情况，并以此为依据，结合现有研究成果将管道健康度进行等级划分，并提出各等级管道的维护策略。f)评价软件的丌发。以管道健康评价指标体系的构建原理为基础，利用VisualBasic6．0和Access数据库进行供水管道健康评价的可视化操作系统的开发，提高管道健康评价指标体系的应用性。(4)提出供水管网系统诊断改造技术体系的集成方案本课题研究了供水管道健康评价指标体系，而课题组前期完成了该市供水管网的现状分析与漏失对策、给水管道爆管因素和快速定位技术等研究，本部分将对课题组的研究成果进一步进行整合，从管网运行数据管理、管网诊断、更新维护策略等方面，提出了该市供水管网系统诊断改造体系的集成方案，为供水管网的『F常运行提供参考。本课题的技术路线如图1．1：图1．1技术路线图Figure1·1Techniqueroute 广东工业大学硕士学位论文第二章管道健康影响因素分析供水管道健康度是指在规定的时间和条件下，管道能够稳定、持续的进行安全供水，保障用户对水量、水压和水质需求的能力，它是表述管道综合状态好坏的指标。健康度越高，表示管道运行越稳定，持续完成预定功能的能力越强。供水管网系统的管理，目标就是保障供水管道的健康，及时发现和修正造成管道破损的因素。影响到供水管道健康的因素有很多，有管道自身的属性，也有来自外界环境的威胁。大部分供水管道管理单位将管道的破坏分为漏损和爆管两种情况进行维护，虽然二者对供水安全的影响严重程度不同，但都可以认为是管道不同程度的破坏，需要及时采取应对措施，故导致管道漏损和爆管的影响因素均视为影响管道健康的影响因素。2．1南方某市供水管网概况2．1．1供水管网的基本属性根据该市自来水公司对其辖下的供水管网的统计数据，该公司现有供水管网约5480公里，其中镀锌钢管约840公罩，占15．33％，灰口铸铁管约1883公里，占34．37％，水泥管约523公里，占9．53％。其中镀锌钢管以DN50以下的小口径管道为主，灰口铸铁管以DNloo～DN400的中小口径管道为主，砼管以DN400以上的大口径管道为主。该市管道的材质分布和管径(管道口径以公称直径DN表示，全文同)分布如表2．1和表2—2所示。表2—1供水管网材质分类统计表!垒!!曼：：!竺垒!!!i垒生!璺墅生呈!i2翌!!璺!i堑!垒!!垒!!宝21兰垒堡!!竖巳!Z竺!兰211士+．壬普通给水管线高质给水管线合计白分比羽顾长度汇总(m)(m)(％) 表2．2供水管网管径分类统计表口径酱通给水管线高质给水管线合计百分比(mm)K度汇总(m)长度汇总(m)(m)(％)2．1．2供水管网的故障基本情况该城市供水管网爆漏时有发生，特别是DN400及以上的输配水管道爆漏，往往导9 广东工业大学硕士学位论文致周边单位受淹、道路交通中断、地区水压骤降、用户水量减小，以致供水中断影响供水服务，甚至产生其他方面的负面影响，不但造成严重的经济损失，而且也产生一定的社会影响。因此城市供水管道爆漏对于安全供水、优质服务已构成潜在威胁。近年来，由于管网持续老化、气候异常等因素和城市环境的变化，管网爆漏次数呈一定的上升趋势，对易爆易漏管网的更新改造也越来越紧迫。该市近年供水管网爆漏情况见表2．3。表2-3南方某市近年供水管网爆漏情况统计表Table2-3Theexplodingandleakingstatisticaltableofasoutherncity’Swatersupplynetworkinrecent年份全市供水管道爆漏次数DN400及以上管道爆漏次数2．2管道健康影响因素分析基于该市的供水管网的属性数据、运行数据和漏损爆管记录，运行统计分析的方法进行归类和整理，以探讨不同因素与管网事故的关联性，进行管道健康影响因素分析，为管道健康评价指标体系的构建提供理论依据。2．2．1管径国内外的研究表明【241，管径与管道发生故障的概率有很大的相关性。通过收集南方某市2002～2011年间所记录的供水管道检漏和爆管数据，该统计数据包括了不同管径供水管道所发生故障的次数和该市所有管道的基本属性。考虑到不同管径的管道所占的比例不同，直接统计某种管径的故障次数占总次数之比不能正确反映出这种管径发生故障的频率，采用计算某种管径的管道在单位的长度内一年间发生管道故障的次数来衡量管道的故管道故障的频率，计算方式如下：管道故障率q=墨型堡篓雩霎翌善毳暮是箸篡蒌等萋号筌攀c2．t，10 第二章管道健康影响因素分析．．!m_ml以管道的公称直径进行统计，该市在2002年~2011年十年间DN5删1200的供水管道发生爆管、漏损的记录数据计算管道故障率，计算的结果如表2．4及图2．1所示。表2．4不同管径的管道故障率Table2-4Thefailureratefordifferentdiameterofpipelines僦m)—2002—20—03—2004—200—52邋006塑2007堕200叟82—009—2010—20F1两一l平均值25，．、24鏊23ot、22互21器20要19巴18o171615141312ll1098，6、4-910O0．20．40．60．8图2．1不同管径的管道故障率Figure2—1Thefailurerateofpipelinewithdifferentdiameterll1．2diameter(m) 广东工业大学硕士学位论文从图2．1管道故障率随管径的变化趋势判断，管道的管径与故障率之间的相关性明显，从DN50到DN300的管道故障率随着管径的增大呈明显的减小趋势，而DN400以上的管道随着管径的增大，管道故障率的变化幅度较小，采用SPSS软件对该市供水管道的管径与故障率数据进行模型的模拟计算，并对模拟结果进行比较，确定最优模型如下：In088xD一‘766(DN50～DN300)Gp212v．09,v～6A“4423D+3．3571D2-0．7292D3：DN400～DNlv2／oo)(22)其qbDN50～DN300的管道故障数据拟合参数R2=O．9910，对DN400～DNl200的管道故障数据拟合参数R2=0．9999，拟合曲线如图2．2所示：00．10．20．j0．4移02牡{0荐毋篇ll：l4diameter(in)d翱嘲酗嘶瞎‘搬≯(a)(b)图2—2(a)DN50一DN300管道故障率拟合曲线(b)DN400一DNl200管道故障率拟合曲线Figure2-2(a)ThefailureratefittingcurveofpipelinewithdiameterformDN50-DN300；(b)ThefailureratefittingcurVeofpipelinewithdiameterformDN400-DNl200用上述的的两个方程计算各自管径范围的管道，将计算值与实际值进行比较，计算相对误差百分数如表2．5所示：0．1O．150．20．30．4O．60．8l1．2表2—5模型精度检验5．24932．16761．50950．79950．80560．47820．31620．28030．34175．13432．50901．50960．73770．80950．48170．3174O．28160．3394—2．1915．750．0l-7．730．490．720．360．47．O．6812嚣‰撵暂≯叠一胪誊，#嚣坤∥叫毛{}2i睁孵¨”¨痧∞媾：呈H坡∞8642O一言冀uIl豸。童1)t寸 第二章管道健康影响因素分析由表2．5可得，模型平均误差为3．18％，拟合精度为96．82％。从美国、加拿大、俄罗斯等发表文献中的数据都表明了管径的大小对管道故障率有着明显的影响，表现的趋势为管径越大故障率越小，反之，管径越小故障率越大‘291。对于该市的供水管道，其故障率的分布与前人的研究结果相似，却又呈现出自己的特点，故障率总体上随着管径增大而减小，在DNl000出现最低值，当DN>1000时，管道故障率呈上升趋势，但仍处于较低水平。由于管径大小的变化，管道的壁厚、埋深和水力情况也有差别，这些因素对于管道故障有着相应的影响。2．2．2管材不同管材的抗压能力、抗腐蚀能力、水力特征和施工方法都不一样，对于供水管道的爆管和漏水事故，管道的管材一直被认为是主要影响因素之一。目前，在我国大部分城市的现有管道使用的管材主要有灰口铸铁管、球墨铸铁管、钢管、预应力钢筋混凝土管、石棉水泥管、塑料管等。该市DN<300的供水管道以普通铸铁管和镀锌钢管为主，DN400～DN800的管道以球墨铸铁管、砼管和钢管为主，而DNl000以上管道主要钢管和砼管为主。该市DN300以上管道的管材分布情况下图所示：钢管铸铁管球墨管砼管塑料管图2．3管材与爆漏的分布关系Figure2—3TheDistributionofthepipematerialandpipeexplosion采用管材故障系数PMLC来表示不同管材发生管道故障的风险，PMLC为某种管材％0O0O065432● 广东工业大学硕士学位论文发生爆漏事故次数百分比与该管材长度百分比之比，PMLC越大表示该管材的爆漏风险越大，结果详见表2．6和图2．4：表2-6南方某市DN300以上供水管道的管材故障系数Table2—6ThefaultcoefficientsofwatersupplypipeswithdiameteraboveDN400inasoutherncityofChinaPMLC塑料管砼管球墨铸铁管灰U铸铁管钢管O2图2—4该市管道不I司管材的PMLC分布图Figure2-4ThePMLCdistributionmapofthecity’Spipelinewithdifferentmaterial表2-6和图2—4可以看出，该市使用的主要管材在发生爆漏故障的可能性由大到小大致为：钢管>狄口铸铁管>砼管>塑料管>球墨铸铁管，其中球墨铸铁管发生故障的可能性远小于其它的管材。造成这种现象的主要原因是各种管材的特性不同，分析如下：钢管主要以镀锌管为主，其耐腐蚀性能差，管道埋设在土壤一段时问后管身容易腐蚀，导致管壁变薄，强度降低，引起局部穿孔漏水。而且，大部分镀锌钢管敷设年限较长，产生锈垢，因此爆漏风险大【30】。灰口铸铁管抗拉强度不高、无韧性、承压能力较低，主要是其生产工艺存在缺点。灰口铸铁管采用连续浇铸工艺，这种工艺使管材存在组织疏松、气孔、黑渣和内沟等先天缺陷，管材脆性大，很容易在较大的温变拉应力和水锤等冲击力下遭到破坏13¨。此外，灰口铸铁管多采用承插口石棉水泥刚性连接，这种接口不能承受剪力和进行伸缩补偿，接口处容易发生漏水。砼管主要有普通水泥管和预应力钢筋混凝土管。普通水泥管组成的基本原料是水泥，有很好的抗压力，但是其抗拉能力很差，在受到拉应力的时候很容易受到破坏；14 第二章管道健康影响因素分析预应力钢筋混凝土管的承压和抗拉能力都非常强，也具有较好的抗腐蚀性，但是预应力钢筋混凝土管在生产和设计上也存在很多问题，钢筋布置不恰当和保护层工艺不过关导致钢筋容易发生锈蚀，整体的强度也因此受到影响。塑料管柔性好，抗拉能力很强，其连接一般采用承插连接和橡胶圈密封，接口稳定性好，但如果将管道直接铺设于较为干硬的原状土沟上时，管道的受力不够均匀，出现某一受力点或管道局部受压过大，容易导致管道由于承受过大压力而发生漏损，甚至引起爆管事故。此外，在使用时间较长和铺设环境不理想的条件下，塑料管容易老化，也提高了爆漏事故发生的概率。球墨铸铁管相对于灰口铸铁管，其材质成分中的石墨组织从片状变成了球状，这使得它既拥有了较好的抗压力，同时增强了管道的抗拉性、弯曲性、延伸性和耐冲击性，并使管道具有耐腐蚀性好，抗压强度高，有韧性等特质【321。此外，球墨铸铁管大部分采用胶圈接口，对复杂的土质状况有较好的适应性，只要管道两端的沉降差不超过允许范围，接口处一般不会发生渗漏1331。建议在管材的选择上，优先采用球墨铸铁管或新型管材，以降低管网事故的发生，保障供水安全。2．2．3管龄一般情况下，随着管道服役时间的增长，管道会慢慢的老化，其保障安全供水的能力也在慢慢的减弱，旧管与新管相比更容易发生故障。以PYLC来分析该市管道故障概率与管龄的关系。PYLC指管龄故障系数，即某种管龄管道爆漏次数占管网全部爆漏次数的百分数与该龄管道数目占全部管道数目的百分数之比。PYLC越大，管道发生爆漏频率越高。该市DN300以上管道的PYLC分布情况如图2．5所示。2l23252729管龄(年)图2．5该市管道不同管龄的PYLC分布图Figure2-5ThePYLCdistributionmapofthecity’spipelinewithdifferentpipe-age15453525l5O32lO 广东工业大学硕士学位论文从图2—5可以看出故障系数与管龄的关系呈波浪形变化，随着管龄的增加，管道的故障系数时增时减，所反映的现象掩盖了管道的使用年限与管道故障之间的真正关系，在同等使用条件下生产和安装的管道，随着使用年限的增加，其老化过程是必然发生的，同时，管道的制造和施工质量也会呈阶段性变化，故将管龄按分阶段划分，计算各阶段的平均PYLC，计算结果如图2-6所示。PYLC’1．5l0．5O；；龄025图2-6该市管道不同阶段管龄的PYLC分布图Figure2-6ThePYLCdistributionmapofthecity’spipelinewithdifferentstagesofpipe—age图2-6说明管龄故障系数随着管龄的增大总体上存在上升的趋势，管龄在5年以内的管道发生故障的概率相对较低，20年以上的管道其故障概率趋于稳定，呈缓慢上升的态势。2．2．4埋深一般认为，管道埋深越浅，越容易受到路面活荷载的影响，当荷载发生突变时管道容易受压破坏，故管道埋深对管道的故障也有很大的影响。以PHLC来分析该市管道故障概率与管道的关系。PHLC指管道故障系数，即某种埋深管道爆漏次数占管网全部爆漏次数的百分数与该埋深管道数目占全部管道数目的百分数之比。PHLC越大，管道发生爆漏频率越高。该市DN300以上管道的PHLC统计结果如图2．7所示。PlqIr1．41．2l0．80．60．40．2OH三O．50．5石棉水泥>胶圈。采用焊接的主要管材是钢管，接口处容易存在夹碴、气孔、焊缝宽厚不匀等质量问题，因而容易发生事故。石棉水泥刚性强，自身受力时不易变化，当管段降温收缩或受到拉力作用时，如果管道自身抗拉能力低，而这种接头的刚性强，容易拉断管段。胶圈属于柔性接口，其韧性大，抗震性强，其发生故障的概率也较低余其它方式，是现在普遍采用的接口方式。2．2．6供水压力供水压力对于管道事故的影响，主要是由于局部供水压力过大和供水压力波动。如果在管网压力调度运行方面采取措施不当，使得管网运行压力超出最不利点压力，局部位置的水压过大，使得该位置附近管道爆损几率增加。由于生活和生产活动的变化，管网的供水流量和供水压力在一天之内也发生很大的变化，用水高峰期用水量大，管网水压降低，用水低峰期用水量小，管网水压变大。如果管网压力不能保持相对稳定，由高、低峰水压波动会引起管网爆损事故发生，尤其是相对老化的管网发生事故频率更高【341。通过分析该市FC区的现有压力监测点周围近年来发生爆管事故的次数和供水压力变化的情况，考察供水压力对管道故障的影响。各压力监测点位置和监测压力数据如图2一10和图2．11所示：18 第二章管道健康影响因素分析幽2—10某城区压力监测点位置及爆管点分布图Figure2—10thepressuremonitorpointlocationandpipeexplosiondistributionmapofacertainregion0．450．40．35O．30．25O．2---o--A壶B---m---C—●卜_D—卜E时间(h)Ol2345678910ll1213141516171819202l222324图2．11各压力监测点的日压力监测值Figure2-11Thedailyvalueofeachpressuremonitorpoint各压力监测点附近近年来发生爆管的次数见表2．7：19 广东工业大学硕士学位论丈表2．7各压力监测点附近近年爆管事故发生次数Table2．7Thenumberofaccidentsinthevicinityofpressuremonitorpointsinrecentyears监测点—————些堕竺塑燮墅塑堕)_—一200520062007200820092010合计由图2—10、图2—11可以看出，A、D监测点靠近加压泵站，供水压力较大，一天内压力波动较小，其中A点日压力变化为O．33～0．40Mpa，D点的日压力变化为0．36～0．42Mpa；C监测点的供水压力相对较稳定，全天保持在0．32Mpa左右；而B、E监测点的供水压力随着居民的用水习惯一天内发生较大变化，其中B点的日压力变化为O．21～0．37Mpa，E点的同压力变化为0．21～0．32Mpa。夜间由于周围用户的用水量减少，从凌晨开始水压丌始上升，直到3：00～4：00时达到日最高供水压力，而随后由于用水量的不断增加，管网水压呈下降趋势，在9：00～10：100的时候达到日最低供水压力。根据对监测点附近2005～2010年爆管次数的统计(表2．7)，发现B监测点附近发生爆管次数最多，而C监测点最少。B监测点附近的管道受到的最大压力虽然在合理的范围内，但是一天内管道水压变化幅度较大，导致管道的受力稳定性差，长期的受力变化对管道的结构产生一定的影响，而C监测点附近的管道受到的影响最少。因此，供水压力的波动对于管道的健康有着一定的负面影响，应采取措施，尽量保证供水管网水压的稳定性。2．3本章小结本章主要对南方某市的供水管网特点进行分析，考察管道基本属性和水力特性对管道健康的影响。通过对管网属性数据和爆管、漏损数据的整理，得出以下结论：(1)管径的大小对管道故障率有着明显的影响，总体趋势表现为管径越大，管道故障率越小，反之，管径越小故障率越大。在DNl000出现最低值，当DN>1000时，管道故障率呈上升趋势，但仍处于较低水平；从DN50到DN300的管道故障率随着管径的增大呈明显减小的趋势，而DN400以上的管道，随着管径的增大，管道故障率的变化幅度较小。(2)管材是管道健康的主要影响因素。该市使用的主要管材在发生爆漏故障的可能性由大N4,为：钢管>灰口铸铁管>砼管>塑料管>球墨铸铁管，其中球墨铸铁管发生故20 第二章管道健康影响因素分析障的可能性远小于其它的管材。(3)管龄对管道健康存在一定影响，但作用不大。管龄为5年以内的管道发生故障的概率相对较低，20年以上的管道其故障概率趋于稳定，呈缓慢上升的态势。(4)该市管道的埋深对于管道发生故障的影响较小，随着埋深的增加，管道的故障系数逐渐减少。(5)接口采用焊接方式的管道其故障系数要高于其它两种方式，其发生故障的概率大小排序为：焊接>石棉水泥>胶圈。(6)通过对该市某地区压力监测点的监测数据和监测点周围近年发生的供水事故进行分析，供水压力波动会对供水管道的健康有一定的负面影响。统计数据显示，日压力变化达0．16Mpa的供水管道发生爆管的概率远大于压力变化在0．6Mpa左右的管道，管道水压变化幅度较大导致管道的受力稳定性差，容易发爆、漏事故。2l 广东工业大学硕士学位论文第三章供水管道健康评价指标体系的构建3．1评价指标体系的概述为保障供水安全进行更新改造之前，必须对该地区的供水管道运行状况进行详细的了解，但对于大型城市的供水管网，直接对每一个管道进行检测存在诸多困难，需要耗费大量人物力和时间，而且容易受到交通环境、管道位置、检测手段等影响而无法全面进行。通过建立管道健康评价模型，根据模型的评判结果圈定危险管道范围，再进行人工检测，对提高工作效率有很大的现实意义。但由于城市供水管网的复杂性，即使在同一地区，相同管道的使用条件和环境有很大的差别，在对供水管道进行评价的时候，单依靠一个或者几个指标往往难以准确评价管道的健康情况，因此需要建立综合评价指标体系。本文提出的是一种基于统计数据的评价指标体系构建方法，由于供水管网在不同时期和不同地区存在不同的特点，数据的准备情况也有所不同，可根据实际情况选择合适的指标，构建其特殊的管道健康评价体系。技术方案的实施是通过选取管径、管材、管龄、埋深和接口方式五个数据作为评价系统的指标，以定性评价与定量评价相结合的方式，利用基于模糊评价矩阵的改进层次分析法确定评价系统各指标的权重分布，以灰色关联法衡量指标因素的关联程度，最后依据各指标的权重值和各因素的关联系数构建了管道健康度的计算方法，划分健康度等级标准和制定不同健康等级管道对应的管理措施。3．1．1评价指标的选择影响供水管道健康的因素有很多，具有管道自身因素，也有外部环境的影响，有必然发生的因素，也有偶发事件的影响。国内外在供水管道评价中用得较多的指标有：管径、管材、埋深、管长、压力、温度、接口方式、施工水平、车流量等。供水管网健康度评价在指标的选择上应该遵循的原则有：(1)代表性。所选择指标与供水管道的健康情况密切相关，能够反映管道的健康情况。(2)可行性。所选指标应为评价对象管网可获取的数据资料。(3)准确性。所选指标的应具有可靠的样本资料。本文第二章分析了南方某市供水管道的健康影响因素，根据实际情况和取得相关 第三章供水管道健康评价指标体系的构建指标数据的可行性，选择管径、管材、管龄、埋深和接口方式这五个因素作为指标构建供水管道健康度的指标体系。3．1．2评价指标体系的结构评价指标体系由三部分组成，分别为管道健康度、指标权重、指标内因素关联系数。评价体系的构建过程是探索指标权重的确定和指标内因素的关联系数，通过各因素的关联系数和其对应指标的权重的乘积，确定该因素条件下的健康系数，评价管道在不同指标内各因素的健康系数综合所得，即为衡量该管道状态的的健康度值。其数学模型为：H=∑Hu=∑彬勺(3．1)’，-1，=l式中：H——为评价管道的健康度；Ho——为管道属于第i指标中的J因素的健康系数；Wi——为i指标的权重值；ro——为在i指标中j因素与最优管道的关联系数；n——评价指标的个数。其中，权重Wi采用基于模糊评价矩阵的改进层次分析法进行确定，关联系数rii采用灰色关联法进行确定。3．2评价指标权重分析3．2．1基于模糊评价矩阵的改进层次分析法原理3．2．1．1层次分析法层次分析法(TheAnalyticHierarchyProces)是20世纪70年代初由美国著名运筹学家T．L．Satty提出的一种决策分析方法。它是一种将对复杂系统的决策思维过程进行模型化和数量化的过程。应用这种方法，决策者通过将复杂的问题分解成若干层次和若干因素，在各因素之间进行比较和计算，即可得出不同方案的权重，为方案的选择提供依据。其基本原理是根据具有递阶结构的目标、子目标、约束条件和部门等来评价不同方案，采用两两相比较的方法确定判断矩阵，接着把与判断矩阵最大特征值相对应的特征向量的分量作为相应的系数，最后综合得出各方案的权重，确定各方案的优先程度【351。传统的层次分析法用两两比较的方法确定判断矩阵，这种判断矩阵的构造依据人23 广东工业大学硕士学位论文的主观判断，具有一定的人工色彩。当提供判断的专家知识结构、工作经验和个人偏好不同是时候，其判断的结果差异很大，所得权重主观随意性太强，影响评价结果的客观性【361。因此，在供水管道健康评价指标体系的权重分析过程中，为保证权重结果的客观性和可靠性，需对层次分析法进行改进。3．2．1．2基于模糊评价矩阵的改进层次分析法基本原理基于模糊评价矩阵的改进层次分析法在层次分析法(AHP)的基础上，以各评价指标的样本标准差来反映各评价指标对综合评价的影响程度，并依此构造模糊判断矩阵进行指标权重计算的一种决策分析方法【371。3．2．2基于模糊评价矩阵的改进层次分析法分析步骤3．2．2．1确定层次分析结构在这一个步骤中，要求将问题所含的因素进行分组，把每一组作为一个层次，按照最高层(目标层)、若干中间层(准则层)以及最低层(方案层)的形式排列起来。层次分析的结构如图3．1所示：图3．1层次分析法的结构Figure3—1Thestructureofanalytichierarchyprocess3．2．2．2评价指标的数据标准化处理为确定指标fBJ的模糊评价矩阵，首先需消除各评价指标的量纲，故对样本数据集即统计的各指标的故障系数集{C∞))进行标准化处理‘3引。对于越大越优型的指标标准化处理公式为：24 第三章供水管道健康评价指标体系的构建州棚2揣对于越小越优型的指标的标准化公式为：椰棚=掣篱芝(Jmi铲L。“LzJ十。Lj，(3．2)(3．3)式中：C。。(f)、C。i。(f)分别为第i个指i’,怀--的最大值、最小值；，．(f，J)为标准化后的评价指标值。3．2．2．3计算评价指标样本标准差从综合评价的角度上分析，如果评价指标il的样本系列数据{r(ibj)Lj=l～m)的变化程度比评价指标i2的样本系列数据{r(i2,j)Lj：l"---m}的变化程度大，则认为评价指标il传递的综合评价信息比评价指标i2传递的综合评价信息多‘3叭。因此，用各评价指标的样本标准差S(i)反映各评价指标对于综合评价的影响程度，并用于构造判断矩阵B。样本标准差S(i)的计算如下：其中ri为各评价指标下样本系列的均值，计算方式如下：∑r(i．，)一，-l，．二==———一m3．2．2．4构造判断矩阵采用1～9级判断尺度的判断矩阵的构造，矩阵的元素计算方式如下：气=(3．4)(3．5)型型盟(玩一1)+1，J(驼s(，)sm弘一‰j“匿网1叔f)<町)。石’式中：s。矿Smax分别为{s(i)li=l～甩)的最小值和最大值；相对重要性程度参数值掣=＼，●f，●LS k=min{9，int[杀+o．5]}，min表示取小喊int表示取整函数。3．2．2．5层次排序计算及权重计算计算步骤如下【40‘41】：(1)计算判断矩阵每一行元素的乘积％(2)计算必的n次方根谚(3)对向量旷正规化M=兀aiJ，i=l，2⋯．，刀，=l矿=佤则胪[啊，I"v2⋯．，砜]T为判断矩阵的特征向量。(4)计算判断矩阵的最大特征根彳。。，4-(A∥)，九“2台等(3．7)(3．8)(3．9)(3．10)其中■W)i表示向量AW的第i个元素，Aw=九W。九是A的最大正特征值，W是A的对应于九的特征向量。从而层次单排序转化为求解判断矩阵的最大特征值Zmax和它所对应的特征向量，就可以得出这一组指标的相对权重。3．2．2．6一致性检验为了检验判断矩阵的一致性，需要计算判断矩阵的一致性指标，设Cl为一致性指标，则有：CI=—,zm—axm-n(3．11)"一1、7当CI=O时，判断矩阵具有完全～致性；反之，CI越大，则判断矩阵的一致性就越26 第三章供水管道健康评价指标体系的构建差。将CI与平均随机一致性指标RI(表3．1)进行比较。表3．1平均随机一致性指标砌Table3-1TheaveragerandomconsistencyindexRI阶数l23456789101l12RJ0O0．580．901．121．241．321．4l1．451．491．521．54一般而言，1或2阶判断矩阵总是具有完全一致性的。·对于2阶以上的判断矩阵，其一致性指标CI与同阶的平均随机一致性指标砌之比，称为判断矩阵的随机一致性比例，记为CR，CR为：c肛面CI(3．12)当CR<0．10时，我们就认为判断矩阵具有令人满意的一致性；否则，当CR>0．10时，就需要调整判断矩阵，直到满意为止。3．2．3评价指标权重的计算3．2．3．1构造层次结构模型给水管网泄露影响因素层次分析模型由三层构成。模型的构造以我国南方某市户外检漏与爆管维修的统计数据为基础，模型结构见图3．2所示。最高层A：表示系统所要达到的目标，也叫目标层，本研究目标层为给水管网事故影响因素权重分析。中间层C：表示采用某种措施和政策来实现预定目标所涉及的中间环节，本研究选择管径、管材、管龄、埋深和接口形式作为中问层。最底层P：表示与目标相关的若干影响因子，也叫方案层或指标层，本研究最底层分别为：DN=300、3001200；钢管、铸铁管、球墨管、砼管、塑料管；025；H兰0．5、O．52．0；焊接、胶圈、石棉水泥。27 图3—2供水管道健康评价层次结构Figure3-2Thehierarchymodelofwatersupplypipelinehealthevaluation3．2．3．2数据预处理28 第三章供水管道健康评价指标体系的构建以南方某市2007-2010年DN300以上管道的爆管和漏损记录为基础数据，以PDLC(管径故障系数)、PMLC(管材故障系数)、PYLC(管龄故障系数)、PHLC(埋深故障系数)、PCLC(接口故障系数)来衡量各个指标与管道发生事故的关系。由于每种管道属性数据记录方式不同、采取的计量单位不同以及各属性的内部因素在整个管网系统中的分布比例不同，为了使评价系统建立的数据更具有统一性，在系统构建的数据预处理中，采用单位故障系数Cii来表达某一属性下各因素的管道故障频率。单位故障系数计算方式如下：尸q=≠(3．13)LⅡ式中：岛表示单位时间内，在i指标中j因素管道的故障次数占管网全部故障次数的百分数；厶i表示在这个因素条件下管道长度占全部管网长度的百分数。例如，管径为300mm的管道故障系数C，，表示的意义为：DN=300的管道在单位时间内，故障次数占管网全部故障次数的百分数与DN=300的管道长度占全部管网长度的百分数之比。利用我国南方某城市的大型供水管网2007～2011年的管道故障记录进行统计，其故障系数分布情况如表3．2所示：表3．2各指标的故障系数分布Table3．2Thefaultcoefficientdistributionofeachindex 广东工业大学硕士学位论文管龄O251．6131埋深H≤O．50．52．01．26831．04121．05500．946l0．8400接口形式3．2．3．3数据标准化及标准差计算焊接胶圈1．47630．7085_=fi棉水泥0．7868用公式(3．2)、公式(3．4)和公式(3．5)对数据进行标准化及进行标准差的计算，计算结果如表3．3所示：表3-3标准差计算结果Table3-3Thecalculationresultsofstandarddeviation指标冈素故障系数归一化初始化标准差DN=300300I2000．56380．09980．3086钢管灰口铸铁管管材球墨铸铁管砼管2．11251．08860．22340．98090．39860．20540．04220．185l0。90430．46600．09570．25980．4199塑料管0．89500．16890．383I30 第三章供水管道健康评价指标体系的构建3．2．3．4构造判断矩阵根据公式(3．6)的运算，构造判断矩阵的参数如表3．4所示：表3．4判断矩阵参数Table3．4Theiudgmentmatrixparameters参数S。。S曲。b。值0．25980．06734构造的判断矩阵如表3．5所示：表3．5层次分析判断矩阵Table3．5Theiudgmentmatrixofhierarchicalanalysi指标管径管材管龄埋深接口3．2．3．5计算各指标权重求权向量：3l 广东工业大学硕士学位论文A=1．00000．49880．93522．99501．58342．00501．00001．93574．00002．58841．06930．51661．00003．06431．65280．33390．25000．32631．00000．41470．63150．38630．60502．41161．00001．17212．09321．22850．40790．81340．20510．36630．21500．0714O．1423则各指标的权重值为：O．2051、0．3663、0．2150、O．0714、0．1423Aw／=1．00000．49880．93522．99501．58342．00501．00001．93574．00002．58841．06930．51661．00003．06431．65280．33390．25000．32631．00000．4l47O．63150．38630．60502．41161．00000．20510．3663O．21500．07140．14232．211940．18292．7979O．01130．35602．52841．84761．07750．3606O．7192兄⋯：!(．三型}三坐+三盟+—0．36—06+旦丝)：5．0295-I／一=一●⋯十一十一十一●=。‰“5、0．2051’0．3663。0．2150。0．0714’0．142373．2．3．6一致性检验求判断矩阵的一致性指标：a：盘型二!：—5．029—5-5：0．007375F／一14由表3．1查得，当n=5I对RI=I．12，CR=罟=—0．0万07375=0．0066<。．1，于是，认为A通过一致性检验。通过构造的判断矩阵，利用层次分析法的权重计算方法进行指标权重的计算，算结果如表3-6：表3-6各指标的权重分布Table3．6Theweightdistributionofeachindex指标管径管材管龄埋深接口方式权重W，O．20510．36630．21500．07140．1423可计由计算的结果，选取的五个指标对于供水管道健康度的影响大小排序为：管材>管32 第三章供水管道健康评价指标体系的构建龄>管径>接El方式>埋深。3．3指标关联性分析评价系统采用关联系数来衡量某一种因素与健康程度最优管道的接近程度，通过选择健康程度最优的管道因素作为参考序列，利用灰色关联法进行计算其数值，系数范围在0～l之间，关联系数越大，表明与健康程度最优管道越接近，其健康状况越好‘421。计算过程如下：3．3．1参考序列的选择在每一个属性中，故障系数最低的因素其发生管网事故的概率最低，即在同个属性内健康程度最高，故参考序列的参数以每一个属性内故障系数的最低值组成，各属性的参考因素如表3．7所示。表3—7各属性的参考冈素Table3．7Thereferencefactorsofeachattribute3．3．2关联系数以表3．7中各参考因素对应的故障系数作为参考序列Ao，以属性的其他因素的故障系数值作为比较序列Ai，则第i个因素与虚拟最优参考值的灰色关联系数计算方法为：A。i。+A。。P勺2≮砖(3．14)其中：彳口2ajj-a0I，彳吵2m／Ha0．-aoI，zJm∥=-．o}，p为分辨系数，本处取0．5。根据该市管道故障的统计资料，应用公式(3．14)，计算可得各评价指标各因素与健康程度最优管道相应元素的关联系数，计算结果见表3．8至表3．12。 广东工业大学硕士学位论文表3．8管径各因素关联系数的计算结果Table3-8Thecalculationresultsofeachdiameterfactor’Scorrelationcoefficient表3-9管材各因素关联系数的计算结果管材PMLC无量纲化值△i关联系数表3．10管龄各冈素关联系数计算结果管龄PYLC无量纲化值△i关联系数表3．11接口方式各因素关联系数的计算结果Table3一11Thecalculationresultsofeachinterfacemannerfactor’Scorrelationcoefficient34 表3．12埋深各冈素关联系数的计算结果Table3—12Thecalculationresultsofeachburialdepthfactor’Scorrelationcoefficient埋深PHLC无量纲化值△i关联系数3．4评价体系的建立3．4．1评价方法的建立由各指标的权重和各因素的关联系数，可得个因素的健康系数，其计算方式为：Ho=彬％(3．15)式中：Ho——为管道属于第i指标中的j因素的健康系数；Wi——为i指标的权重值；ru——为在i指标中j因素与最优管道的关联系数。综合权重和关联系数的计算结果，该市供水管管道健康评价模型中各个指标对应因素的健康系数如表3．13所示：表3—13评价体系参数表Table3—13Thetableofevaluationsystemparameter指标冈素权重关联系数健康系数 3．4．2管道健康评价标准的确定为了衡量健康度所体现的管道健康的程度，需选择实际管网进行健康度计算，根据健康度数值的分布情况，结合管网的特点，进行健康等级的划分。该市FC区为该市新旧城区的交汇地段，既包括很多使用时间较久的管道，也包括很多新建的管道，管道的管径、管材等属性的分布比例也与该市整体的分布情况相似，管网特点在该市具有很好的代表性，因此选择对该地区的7822条DN300以上主要管道进行健康度评价，考察该地区健康度的分布情况，并以此作为健康等级划分的参考依据。该地区供水管道的健康度分布情况如图3．3和表3．14所示：DPolUoo2UOO30”O-100，o)0qo60％700o8000900O10000累积百丹比％图3-3某区供水管道健康度分布情况Figure3-3Thedistributionofacertainregion。Swatersupplypipelinehealthdegree36O987654321OlODO型避掣×聋 第三章供水管道健康评价指标体系的构建表3．14某区供水管道健康度分布情况!呈!!!j：!!!!宝!!!!!i!坚!i2翌21呈!!壁垒i望!!竖12望：：兰垒!!!!坚PP!ZPi旦曼!!翌兰皇曼呈!!!!!臣宝曼健康度HH<0．3H<0．4H<0．5H<0．6H<0．7H<0．8H<0．9H石棉水泥>焊接，与前文的研究结果相符。表3．20管道健康等级按接口方式分布情况Table3—20Accordingtotheinterfacemannerdistributionofpipelinehealthlevel健康等级接口方式个数——等级一等级二等级四等级五综上，将供水管道健康评价指标体系应用于某区的供水管网，计算该地区供水管道的健康等级，其总体分布情况与该地区供水管网现状相符；对该区域供水管道的健康等级按管道的属性分布情况进行分析，并将分析结果与第二章的结果和前人的研究结果进行比较，结果显示利用该管道健康评价指标体系得出的管道健康等级分布合理，有代表性。3．5本章小结．本章提出了供水管道健康评价指标体系的构建方法，主要包括：(1)运用基于模糊评价矩阵的改进层次分析法进行评价指标体系的权重分析，该方法通过利用统计数据构建评判矩阵的方式取代专家打分法，有效解决了层次分析法主观性强的缺点，使分析结果更加客观。应用该方法计算而得各指标的权重为：管径0．205l，管材0．3663，管龄O．2150，埋深O．0714，接口方式为0．1427。对于管道健康，各指标的重要程度排序为：管材>管龄>管径>接口方式>埋深。(2)运行灰色关联法分析各指标因素的关联性，以关联系数作各因素对管道健康的优劣评判标准。其中指标的最优因素为：管径(800≤DN≤1000)、管材(球墨管)、管龄(02．0)、接口方式(胶圈)。(3)以指标权重和因素关联系数相结合的方式，进行管道各因素健康系数的计算，该方法简单，通用性强，较好地解决了各要素之间相互作用的问题。(4)将管道健康度划分成五个等级，将管道健康度进行标准化，并在时问管网中分析健康等级的分布情况。结果显示等级标准与实际管道相符；提出各个健康等级管道41 广东工业大学硕士学位论文的维护策略，方便于管道的维护管理。42 第四章评价软件的开发第四章评价软件的开发将供水管道健康评价指标体系应用与供水管网的管道健康评估，由于管道繁多，其工作量巨大，很难保证工作效率和准确性；同时，随着管道故障数据的积累，建立的供水管道健康评价指标体系的系统参数和计算方法可进行相应的调整，数据量越大，评价模型的准确性就越高。而为了完善评价系统不断进行评价指标体系参数的调整，也需要投入很大的人力。因此，为了提高模型的准确性，必须借助计算机系统，利用可视化操作界面进行进行管网评价，并实现在同常供水管网管理中直接增加的管道故障数据进行模型的调整。本文通过开发了供水管道健康评价软件，实现评价系统的参数调整和工程应用，在城市供水管道的运行管理中有很强的操作性和实用性。4．1评价软件开发基础本文主要是利用可视化编程语言和数据库技术，针对管网故障记录建立供水管道健康评价系统，并具有数据输入、模型参数更新、健康度运算、查询、统计和分析功能。本系统基于WindowXP／7操作系统，以VisualBasic6．0为开发平台，以MicrosoftAccess为后台数据库，利用ADO(ActiveXDataObiees，iveX)数据库访问技术，实现软件的开发㈣。4．2系统分析4．2．1需求分析由于管网系统庞大，管段数目繁多，传统的计算方式对供水管网进行健康度评估，其工作效率和准确性无法得到保证；对于管道故障记录的管理也存在诸多不便；随着管道故障数据的积累，建立的供水管道健康评价指标体系的系统参数和计算方法需进行相应的调整，但调整工作量极大。因此，需要利用计算机语言开发供水管道健康评价系统，进行供水管网的评估管理。在供水管道健康评价系统中，最核心部分是进行评价参数的运算，如评价指标权重、因素关联系数、健康系数等，系统功能应围绕评价系统参数的更新进行设计。因此，需要建立管道故障数据库，可进行管道故障数据的输入、修改和查询等功能，同时可实时根据数据库的记录进行评价模型参数的更新运算，实现随着故障数据的积累43 广东工业大学硕士学位论文使评价模型的准确性得以提高，最后是要实现管道健康度的评价分析，并生成相应的分析报告。4．2．2系统模块功厶匕月匕佃4．44-述根据系统是使用要求，可将系统分为以下几个部分：(1)数据维护模块：进水管道故障记录数据是输入、查询、更新和删除；建立新的数据库。(2)模型参数运算模块：进行故障系数、关联系数、指标权重、健康系数的更新计算。(3)管道健康评价模块：进行评价管道属性的输入、健康度计算、健康等级评定、更新维护策略分析。其系统功能模块图如图4．1所示：图4—1系统功能模块图Figure4-1Systemfunctionmodule4．3系统功能的实现4．3．1系统主界面系统主界面是用户直接进行软件操作的窗体进行，它的主要功能包括： 第四章评价软件的开发(1)引导用户进行各种模块功能的操作；(2)对系统的各模块功能进行统一管理；(3)提供系统所具备的帮助信息。一本系统运用多文档界面(Multiple．DocumentInterface，MDI)作为程序的主操作界面，通过主操作界面用户可直接进入“数据维护"、“评价参数更新"、“管道健康评价"和“系统维护’’模块，主操作界面如图4．2所示。蚓4-2供水箭道健康评价系统的上界面Figure4-2Themaininterfaceofhealthassessmentsystemforwatersupplypipeline4．3．2数据维护模块4．3．2．1管道故障数据库管道故障数据库采用MicrosoitAccess数据库系统，在Access建立名为“accident"的故障记录表，它包含“编号”、“事故时间"、“管径”、“管材’’、“管龄”、“埋深”、“接口”和“位置"等字段。每一行包含了管道故障记录的全部信息，每一字段列为该此管道故障记录在该字段的取值的集合。数据库中的管道故障记录表如图4．3所示。45 广东工业大学硕士学位论文蜀Mcid瞅编号，事故时问·；管径．管材-j管龄r’埋深-接口-：位置12007年7FIDN=300钢管O同路{5号人行道：142008年1月300，75以上的管网，每年应安排不小于总长的1％进行改造；对DN≤50的支管，每年应安排不小于总长的2％进行改造。该市可根据管网诊断的结果，结合特殊管道的使用条件及环境制定管道更新计划。54 第五章供水管网系统诊断改造体系研究根据该市供水管网的特点，对该市的管网更新工作提出以下建议：(1)保证供水系统总体性。管网更新改造计划需结合该总体的规划布局、道路规划、供水发展情况进行建设。(2)选择合适管材。目前该市管网中还有约60％左右需要淘汰的砼管、灰口铸铁管和镀锌钢管，不但存在严重的爆漏风险，也对供水水质产生较大的影响。管网改造实施过程中，要推广使用成熟的新型管材、阀门以及管道施工新技术，依靠新技术、新材料，提高供水安全性，促进节能降耗，提高水质。(3)以先急后缓为原则。制定管网改造计划时要根据管网项目对供水安全性影响的大小，按照紧急程度进行排序，按照先急后缓的顺序安排实施，优先考虑易爆易漏、供水任务重、影响程度大的管段。5．3本章小结本章在前文的基础上，结合该市管网的特点，提出了该市供水管网系统诊断改造体系的集成方案，包括运行数据管理、管网诊断以及更新维护策略。运行数据管理上建议建立综合信息管理系统，通过集成现有的GIS和SCADA系统、优化监测点稚置和增加系统功能实现；管网诊断以管道健康评价模型和检测的方式相结合，以提高危险管道的发现效率，同时针对突发的爆管事故，采用爆管快速定位技术进行故障点的快速定位；提出该市的不同管道特点的管道修补技术和进行管道更新的建议，进行管道的更新维护工作，达到提高供水管网安全性的目的。 广东X-业大学硕士学位论文结论结论与展望本文在对南方某市供水管网属性数据、更新维护数据进行整理的基础上，进行供水管道健康影响因素分析，构建南方某市供水管道健康评价指标体系，利用计算机语言将评价模型可视化，并对课题组近年在供水管网诊断改造上的研究成果与本文的成果进行整合。通过本文的研究，实现的主要成果包括：(1)进行管道健康影响因素分析，归纳出各影响因素作用于管道健康的主要特征：随着管径的增大，管道发生事故的概率减小，大管径管道发生故障概率远小于小管径管道；管材是管道健康的主要影响因素，各种管材发生事故的概率由大到小排序为钢管>灰口铸铁管>砼管>塑料管>球墨铸铁管；管龄和埋深对管道健康的影响不大，随着管龄的增大，管道发生故障概率缓慢上升，随着埋深的增大，管道发生故障概率缓慢降低；接口方式为焊接的管道故障率要高于其它方式；供水压力的波动管道健康有一定影响，波动越大，越容易发生爆漏事故。(2)运用基于模糊评价矩阵的改进层次分析法进行指标权重的分析，以统计数据取代专家打分，有效解决了层次分析法主观性较强的问题，评价体系的权重分析结果如下：管径0．2051，管材O．3663，管龄O．2150，埋深0．0714，接口方式为0．1427。(3)以基于模糊评价矩阵的改进层次分析法和灰色关联法相结合的方式构建管道健康评价指标体系，很好的解决各因素相互影响的问题，构造过程简单，具有很好的通用性。(4)以VisualBasic6．0和MicrosoftAccess数据库为基础丌发了供水管道健康评价系统，实现了通过增加管道故障数据对评价参数进行更新，使评价系统不断趋于合理；实现了管道的健康度计算和健康等级划分，方便于工程应用。(5)提出了该市供水管网系统诊断改造体系的集成方案，包括运行数据管理、管网诊断以及更新维护策略，提供管网管理的效率。展望本文虽然在供水管道健康评价指标体系的研究上取得一定的成果，但由于一些客观条件的限制，尚存在一些仍待解决和完善的问题：(1)本研究基于实际管网运行数据开展，所收集数据的数量、质量和表现形式受管56 结论与展望理部门影响，还有所欠缺，如管道发生事故的准确时间、管道其它属性资料等。如在今后的研究中，能够收集更多准确的数据，则可对本文研究的内容进行拓展和深化。(2)由于给水管网运行的动态因素(压力、流速和流量等)数据和管网事故数据收集存在困难，无法对动态因素的管道故障率进行量化，本文的评价系统仅在静态因素是基础上构建，未来可通过优化供水管网压力监测点、构建管网实验模型和进行水力模拟等方式，研究动态因素与管道健康的关系，在供水管道健康评价指标体系中引入动态指标，可有效提高评价模型的准确性。(3)本文开发了管道健康评价系统，该软件目前只能单独运行，如具备研究条件，开发评价软件与供水企业管理软件(GIS系统和SCADA系统)的接口，统一个系统的数据库文件，实现管理的一体化，将大大提高评价软件的准确性和管网评估的便捷性，实现企业在管网系统的统一管理。 广东工业大学硕士学位论文参考文献[1】中华人民共和国国家统计局．中国统计年鉴2012[M]．北京：中国统计出版社，2010．[2】王昊．供水管网改造优化研究[D]．天津：天津大学，2009．[3】中华人民共和国住房和城乡建设部．全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及2020年远景目标[R]．北京：2012．[4】4YehudaKleiner,BalvantRajani．Usinglimiteddatatoassessfutureneeds[J]．AWWA．1999．6：47-61．【5】BalvantRajani，YehudaKleiner．ComPrehensivereviewofstructuraldeteriorationofwatermains：Physicallybasedmodels[J]．UrbanWater(2001)：177-190．[6]SaegrovS．CARE—WComputerAidedRehabilitationforWaterNetworksM．Alliancehouse【M】．London，UK：IWApublishing，2005．[7]AlegreH．Methodologicalapproachfortherehabilitationofwaterdistributionsystems：casestudyapplicationbasedontheCARE-Wsystem【C】．8thAnnualWaterDistributionSystemsAnalysisSymposium．Cincinnati，Ohio，USA，2006．[8]HeislerGTumerK．CondkionAssessmentofNorfolk’S36一inchRawWaterMains：RehabilitationVSreplacement【C]．ThePipelineDivisionSpecialtyConference．Chicago，USA，2006．[9】李震，裴亮，田一梅．基于FAHP的供水管道爆管因素权重的确定【J]．中国给水排水，2009(5)：75-78．[10]周毅，胡铁松，沈灿．基于PROMETHEE法的给水管道破裂风险评估[J】．中国给水排水，2009(11)：102．104．【11]王晨婉．基于贝叶斯理论的供水管道风险评价研究[D】．天津：天津大学，2010．[12]VitkovskyJP，SimpsonAR，LambertMF．Leakdetectionandcalibrationusingtransientsandgeneticalgorithms【J]．JoumalofWaterResourcesPlanningandManagemem，ASCE，2000，126(4)：262—265．【13]JianhuaLei，etal．StatisticalApproachforDescribingFailuresandLifetimesofWaterMains[J】．War．Sci．Tech，2000，38(6)：209-217．[14]McNeillLS，EdwardsM．IronPipeCorrosioninDistributionSystems【J】．Journalofthe58 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广东工业大学硕士学位论丈[31]傅玉芬．城市供水管网漏损控制[D】．天津：天津大学硕士学位论文，2004．[32]雷林源．城市地下管线探测与测漏[M】．北京：冶金工业出版社，2003．[33】郎鹏凯．基于GIS系统的城市供水管网漏损评价方法研究阴．太原：太原理工大学，2010．[34】温俊华．供水管网爆损原因及对策分析[J】。企业技术开发，2011，30(11)：84．86．【35]许国志，顾基发，车宏安．系统科学【M】．上海：上海科技教育出版社，2001．[36]文fJ万里，雷治军．关于AHP中判断矩阵校正方法的研究[J】．系统工程理论与实践，1997，17(6)：30-34，391．【37】金菊良，魏一鸣，丁晶．基于改进层次分析法的模糊综合评价模型[J】．水利学报，2004．3：65—70．【38]陈守煜．复杂水资源系统优化模糊识别理论与应用[M]．吉林：吉林大学出版社，2002．【39】翟立林，张庆洪．应用决策分析[M】．上海：同济大学出版杜，1994．[40]杨露．基于数据挖掘的失业人员再就业预测模型研究[D】．杭州：浙江工商大学，2008．[41]毛焕．污水厂污泥处置方法综合评价研究【D]．合肥：合肥工业大学，2010．[421庞庆，闫洪囡．灰色关联系数理想解决策方法研究[J】．机械设计与研究，2008，24(2)：19．24．【43]WayneMSWStyersFC，NesbitCM．SettingPipelineRehabilitationPrioritiestoAchieve‘Best’Results—ACaseStudyUsingConditionandCriticalityCriteria【C]．Pipelines2007：AdvancesandExperienceswithTrenchlessPipelineProject，USA，2007．[44]KongX，MergelasB．BestPracticesintheConditionAssessmentofWaterTransmission[C]．ProceedingsoftheIntemationalConferenceonPipelinesandTrenchlessTechnology．Shanghai，China，2009．[45】陈广宇．综合教务管理信息系统设计与实现【D】．北京：北京工业大学，2007．[46】肖中胜，陈凌．基于GIS的城市供水管网信息系统【J】．国外建材科技，2006，27(3)：81．84．【47]张卉，何文杰，李冠民，等．天津市供水管网GIS与SCADA系统的集成技术研究【J】．给水排水，2010，36(9)：112．114．[48]王志岗，彭霈．GIS与SCADA集成技术的研究与应用【J】．测绘，2011，34(1)：14．17． 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广东工业大学硕士学位论文致谢时光如白驹过隙，在广东工业大学三年的研究生学习生活很快就要结束了。值此学位论文完成之际，谨向每一位关心过和帮助过我的人表示衷心的感谢!首先要感谢我的授业恩师聂锦旭老师和王志红老师。从本人入读研究生开始，二位老师便无微不至地关心我的学习和生活，在课题研究和论文撰写上给予了我详尽的指导，保证了论文工作的顺利完成。另外，在跟随二位老师学习的过程中我不但学习了很多专业知识，也让我明白很多做人做事的道理，让我受益良多。真诚感谢读研期间各位授课老师，他们的辛勤劳动使我具备了比较扎实的理论基础。感谢刘洲师姐、王王申师兄和陈玉立师兄在课题研究中给予的帮助。感谢和我一起学习、生活的10级研究生粟维政、庞志星、郑志佳、胡权、何学军、吕军杰、钟桃丽、郭黄欢、刘贝、高月．、龙华等，你们的陪伴使我研究生生活丰富多彩。感谢论文的评阅人和参加答辩工作的各位老师。另外，在攻读硕士期间，其他同学和朋友也给本人提供了许多的帮助，至此一并表达深厚的谢意。最后，特别感谢我的父母。在我漫漫的求学生涯早，他们一直都在理解和支持我，默默地为我付出。在以后的学习工作中，我一定继续勤勉进取，不骄不躁，不辜负大家对我的期望。 附录附录参数运算模块部分代码：Dimtol，gj(6)，gc(4)，gl(5)，ms(4)，jk(2)AsDoublePrivateSubFormLoad0Adodc1．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．0LEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼jkd．mdb”Adodc1．RecordSource=’’select枣fromaccident”Adodc1．Refresht=Adodc1．Recordset．RecordCounttol=tAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．OLEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodcl．RecordSource=”select木fromaccidentwhere管径1ike’DN=300”’Adodc1．Refleshgi0=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．0LEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodcl．RecordSource=”select木fromaccidentwhere管径1ike’3001200”’Adodc1．Refreshgj6=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodcl．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．OLEDB．4．0；Password=；Data65 广东工业大学硕士学位论文Source=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodc1．RecordSource=”select枣fromaccidentwhere管材like’钢管”’Adodc1．Refreshgc0=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsofl．Jet．OLEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodc1．RecordSource=”select母fromaccidentwhere管材like’铸铁管”’Adodc1．Refreshgc1=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsofl．Jet．OLEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼jkd．mdb”Adodc1．RecordSource=”select术fromaccidentwhere管材like’球墨管”’Adodc1．I沁fleshgc2=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodcl．ConnectionString=”Provider=Microsofl．Jet．OLEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼jkd．mdb”Adodcl．RecordSource=”select母fromaccidentwhere管材like’砼管”’Adodc1．Refreshgc3=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodcl．ConnectionString=”Provider=Microsofl．Jet．0LEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodc1．RecordSource=”select木fromaccidentwhere管材like’塑料管”’Adodc1．Refleshgc4=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsofl．Jet．OLEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodc1．RecordSource=”select木fromaccidentwhere管龄like’025”’Adodc1．RefleshAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．OLEDB．4．0；Password=；DataSource=”&APP．Path&”＼ikd．mdb”Adodcl．RecordSource=”select木fromaccidentwhere埋深like’HSO．5”’Adodc1．Refreshms0=Adodcl．Recordset．RecordCountAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．0LEDB．4．0,Password=；DataSource=”&App．Path&”＼jkd．mdb”Adodcl．RecordSource=”select书fromaccidentwhere埋深1ike’0．52．0“’Adodc1．RefreshAdodc1．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．0LEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodcl．RecordSource=”select木fromaccidentwhere接口like’焊接”’Adodc1．RefleshikO=Adodcl．Recordset．RecordCountAdodcl．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．0LEDB．4．0；Password=；DataSource=”&APP．Path&”＼ikd．mdb”Adodc1．RecordSource=”select拳fromaccidentwhere接口like’胶圈”’Adodc1．Refreshik1=Adodc1．Recordset．RecordCountAdodcl．ConnectionString=”Provider=Microsoft．Jet．0LEDB．4．0；Password=；DataSource=”&App．Path&”＼ikd．mdb”Adodcl．RecordSource=”select木fromaccidentwhere接口like’石棉水泥“’Adodc1．Refresha=PD0IfPDltThen：t=PDll：EndIfIfPDl2>tThen：t=PDl2：EndIfIfPDl3>tThen：t=PDl3：EndIfIfPDl4>tThen：t=PDl4：EndIfIfPDl5>tThen：t=PDl5：EndIfIfPDl6>tThen：t=PDl6：EndIfPDL0=t木0．5／(t木0．5+PDl0)：PDLl=t水0．5／(t枣0．5+PDll)PDL2=t宰O．5／ft水0．5+PDl2)：PDL3=t木0．5／rt宰0．5+PDl3)PDL4=t宰0．5／n木0．5+PDl4)：PDL5=t术0．5／(t水0．5+PDl5)PDL6=t宰O．5／ft木0．5+PDl6)B=PD0IfPMlUThen：U=PMll：EndIfIfPMl2>UThen：ll=PMl2：EndIfIfPMl3>UThen：U=PMl3：EndIfIfPMl4>UThen：u=PMl4：EndIfPML0=U水O．5／(u术0．5+PMIO)：PMLl=U冰0．5／(u半O．5+PMll)PML2=U宰0．5／(U木0．5+PMl2)：PML3=11半0．5／(u：I‘0．5+PMl3)PML4=U术0．5／fu术O．5+PMl4)C=PY0IfPYlVThen：V=PYIl：EndIfIfPYl2>VThen：V=PYl2：EndIfIfPYl3>VThen：V=PYl3：EndIfIfPYl4>VThen：V=PYl4：EndIfIfPYl5>VThen：V=PYl5：EndIfPYL0=V事0．5／(v宰O．5+PYl0)：PYLl=V水0．5／(v奉O．5+PYll)：PYL2=V牛0．5／(v木O．5+PYl2)：PYL3=V宰0．5／(V爿‘O．5+PYl3)：PYL4=v木0．5／(V木O．5+PYl4)：PYL5=V木0．5／fv}O．5+PYl5)d=PH0IfPHlWThen：W=PHIl：EndIfIfPHl2>WThen：W=PHl2：EndIfIfPHl3>WThen：W=PHl3：EndIfIfPHl4>WThen：W=PHl4：EndIfPHL0=W木0．5／(w木0．5+PHIO)：PHLl=W木0．5／(w木0．5+PHll)PHL2=W木0．5／(w拳0．5+PHl2)：PHL3=W木0．5／(w木0．5+PHl3)PHL4=W木0．5／(w木0．5+PHl4)e=PC0IfPCIXThen：X=PCIl：EndIfIfPCI2>XThen：X=PCI2：EndIfPCL0=X木0．5／(X水0．5+PCI0)：PCLl=X木0．5／(X水0．5+PCIl)PCL2=X木0．5／fX木0．5+PCI21al=PD0IfPDl>alTherl-al=PDl：EndIflfPD2>alThen：al=PD2：EndIfIfPD3>alThen：al=PD3：EndIfIfPD4>a1Then：al=PD4：EndIfIfPD5>alThen：al=PD5：EndIfIfPD6>alThen：a1=PD6：EndIfPDR0=PD0／(al+a)：PDRl=PDl／(al+a)：PDR2=PD2／(al+a)：PDR3=PD3／(al+a)：DR4=PD4／(al+a)：PDR5=PD5／(a1+a)：PDR6=PD6／(a1+a)PDR=(PDR0+PDRl+PDR2+PDR3+PDR4+PDR5+PDR6)／7PDRl=(((PDR0一PDR)^2+(PDRl一PDR)^2+(PDR2-PDP．)^2+(PDR3-PDR)^2+(PDR4一PDR)^2+(PDR5一PDR)^2+(PDR6一PDR)^2))／7SO=Sqr(PDRllbl=PM0IfPMl>blThen：bl=PMl：EndIfIfPM2>b1Then：bl=PM2：EndIfIfPM3>blThen：bl=PM3：EndIfIfPM4>blThen：b1=PM4：EndIfPMR0=PM0／(bl+B)：PMRl=PMl／(bl+B)：PMll2=PM2／(b1+B)：PMR3=PM3／fbl+B)：PMR4=PM4／(b1+B)PMR=n’MR0+PMRl+PMR2+PMR3+PMR4)／5PMRl=(((PMR0一PMR)^2+(PMRl一PMR)^2+(PMR2一PMR)^2+(PMR3一PMR)^2+(PMR4．PMR)^2))／5S1=Sqr(PMRl、el=PY0IfPYl>c1Then：C1=PYl：EndIfIfPY2>c1Then：c1=PY2：EndIfIfPY3>c1Then：Cl=PY3：EndIfIfPY4>clThen：C1=PY4：EndIf69 广东工业大学硕士学位论文IfPY5>ClThen：cl=PY5：EndIfPYRO=PY0／(cl+c)：PYRl=PYl／(el+c)：PYR2=PY2／(el+c)：PYR3=PY3／(el+c)：PYR4=PY4／(c1+c)：PYR5=PY5／(cl+c)：PYR=(PYR0+PYRl+PYI毪+PYR3+PY’R4+PYR5)／6PYRl=(((PYR0一PYR)^2+(PYRl一PYR)^2+(PYR2一PYR)^2+(PYR3-PYR)^2+(PYR4-PYR)^2+(PYR5一PYR)^2))／6S2=Sqr(PYRl、d1=PH0IfPHl>d1Then：dl=PHl：EndIfIfPH2>d1Then：d1=PH2：EndIfIfPH3>d1Then：dl=PH3：EndIfIfPH4>d1Then：dl=PH4：EndIfPHR0=PH0／(d1+d)：PHRl=PHl／(dl+d)：PHR2=PH2／(dl+d)：PHR3=PH3／(dl+d)：PHR4=PH4／(d1+d)：PHR=(PHR0+PHRl+PHR2+PHR3+PHR4)／5PHRl=(((PHR0-PHR)^2+(PHRl-PHR)^2+(PHR2-PHR)^2+(PHR3-PHR)^2+(PHR4．PHR)^21)／5S3=Sqr(PHRl、：e1=PC0IfPCI>elThen：el=PCI：EndIfIfPC2>e1Then：el=PC2：EndIfPCR0=PC0／(el+e)：PCRl=PCI／(el+e)：PCR2=PC2／(el+e)：PCR=(PCR0+PCRl+PCR2)／3：PCRl=(((PCR0-PCR)人2+(PCRl-PCR)^2+(PCR2一PCR)^2))／3S4=Sor(PCRll：SS=S0IfS1>SSThen：SS=S1：EndIflfS2>SSThen：SS=S2：EndIflfS3>SSThen：SS=S3：EndIfIfS4>SSThen：SS=S4：EndIfSSS=SOIfSlS1Then：N12=((so．S1)木bm／S)+1Else：N12=1／(((S1-so)木bm／S)+1)EndIfIfS0>S2Then：N】3=((SO．S2)术bm／S)+1Else：N13=1／(((S2一so)水bm／S)+1)EndIfIfS0>S3Then：N14=((so．s3)堆bm／S)+1Else：N14=1／(((S3一S0)木bm／S)+1)EndIfIfSO>S4Then：N15=((S0．s4)木bm／S)+1Else：N15=1／(((S4-so)毒bm／S)+1)EndIfN2l=1／N12：N22=1lfSl>S2Then：N23=((S1．S2)木bm／S)+1Else：N23=l／(((S2-S1)木bm／S)+1)70 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