城市供水管网管道风险评价研究与应用

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供水管网作为城市市政设施必不可少的部分,其安全高效运行是城市正常运转的保障。我国供水管网资产庞大,但其本身性质、环境因素、运行工况存在很大差异,部分管道服役时间长、老化现象严重导致管理水平低下,管线爆漏事故频发,漏损率居高不下。管道风险评价使供水企业能够了解管道健康状态及重要性,识别风险较高的管线,提高管网管理维护水平,保障管网安全高效运行。本文综合国内外管道风险研究的基础上,选择概率风险评价模型与影响分析法相结合的方法,构建管道风险评价体系。在管道风险识别中,探讨了管道漏损检测方法,结合前人研究对管道健康状态影响因素进行分析,根据实际可获得的数据,选择管径、管材、管龄、埋深、运行压力因素作为管道健康状态评价指标。在基于逻辑回归模型的管道健康状态评价中,对评价指标数据进行标准化和哑变量预处理,并以评价指标权重作为模型参数,以破损记录作为评价结果,进行模型训练,管道健康状态评价结果以破损概率表示。根据所求参数对指标的影响机理分析,所得结论与实际结果一致。通过pipeline机制对模型进行优化,并以混淆矩阵和ROC曲线对模型效果进行评估,优化后模型F1值和AUC分别达0.75和0.82,模型效果较好。在管道风险评价中,通过阀门布置对管段进行分段,识别失效管段,通过压力控制需水量对传统水力模型进行优化并分析,结果显示添加压力控制需水量后失效片段后的压力上升、需水量下降,更适合实际工况。以失效管段流体体积和系统需水量短缺作为管网拓扑结构完整性和水力可靠性依据对管道重要性进行评价,以管道健康状态评价结果与重要性进行评价结果的乘积构建了管道风险评价模型。最后通过对T市某城区内管网分析,进行供水管道风险评价体系的应用,结果显示该区域2018年维修工单中70.51%管道破损率为0.5以上,管道健康状态评价效果较好,管道破损率较高,但由于该区域管网连通性好、流速低等原因,81.63%的管网重要性指数低于0.1,总体风险较低,现阶段基本可以保障供水安全。
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