Розробка стохастичної моделі водопровідної мережі із прихованими витоками та методу виявлення і розрахунку витоків
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.186157Ключові слова:
водопровідна мережа, витоки, еквівалентна водопровідна мережа, стохастична модель, насосна станціяАнотація
Розроблена стохастична модель водопровідної мережі з витоками, яка в порівнянні із запропонованими раніше моделями (без урахування витоків) більш адекватно описує процеси транспорту і розподілу води в системах водопостачання. При математичному моделюванні водопровідних мереж виникають труднощі, пов'язані з величезною розмірністю реальних водопровідних мереж, обмеженістю інформаційних ресурсів і оперативних даних, що не дозволяє досить адекватно оцінити параметри технологічного обладнання і структуру водопровідної мережі. Тому для реальної водопровідної мережі по її диктуючих точках будується еквівалентна схема, для якої проводяться всі подальші розрахунки. Задача побудови схеми еквівалентної водопровідної мережі складається з трьох задач: ідентифікації структури, параметрів і стану водопровідної мережі. Запропонований метод виявлення витоків заснований на порівнянні зміни величини напору на насосних станціях і в диктуючих точках водопровідної мережі. На базі стохастичної моделі водопровідної мережі з витоками розроблений метод розрахунку величини витоків, який полягає в наступному: знаючи напір води у вузлах еквівалентної водопровідної мережі і приблизні діаметри витоків у вузлах проводиться розрахунок нових значень напорів у вузлах еквівалентної водопровідної мережі. Далі знову розраховується величина витоку, знаючи новий напір у вузлі і діаметр витоків. Зробивши кілька таких ітерацій приходимо до висновку, що починаючи з деякого кроку величина витоків і напори у вузлах еквівалентної водопровідної мережі перестають змінюватися. Знаючи величину витоку і напір у кожному вузлі еквівалентної водопровідної мережі, визначаємо дійсний діаметр свищів у кожному вузлі. Запропонований метод виявлення розрахунку величини витоків не вимагає фінансових витрат або використання додаткового обладнання, він може застосовуватися у Водоканалах для виявлення і розрахунку величини витоків
Посилання
- Van Zyl, J. E., Cassa, A. M. (2014). Modeling Elastically Deforming Leaks in Water Distribution Pipes. Journal of Hydraulic Engineering, 140 (2), 182–189. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000813
- Ostapkowicz, P. (2016). Leak detection in liquid transmission pipelines using simplified pressure analysis techniques employing a minimum of standard and non-standard measuring devices. Engineering Structures, 113, 194–205. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.01.040
- Pérez, R., Puig, V., Pascual, J., Quevedo, J., Landeros, E., Peralta, A. (2011). Methodology for leakage isolation using pressure sensitivity analysis in water distribution networks. Control Engineering Practice, 19 (10), 1157–1167. doi: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2011.06.004
- Casillas Ponce, M. V., Garza Castañón, L. E., Cayuela, V. P. (2014). Model-based leak detection and location in water distribution networks considering an extended-horizon analysis of pressure sensitivities. Journal of Hydroinformatics, 16 (3), 649–670. doi: https://doi.org/10.2166/hydro.2013.019
- Jiménez-Cabas, J., Romero-Fandiño, E., Torres, L., Sanjuan, M., López-Estrada, F. R. (2018). Localization of Leaks in Water Distribution Networks using Flow Readings. IFAC-PapersOnLine, 51 (24), 922–928. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.09.685
- Amoatey, P. K., Bárdossy, A., Steinmetz, H. (2018). Inverse Optimization based Detection of Leaks from Simulated Pressure in Water Networks, Part 1: Analysis for a Single Leak. Journal of Water Management Modeling. doi: https://doi.org/10.14796/jwmm.c460
- Ishido, Y., Takahashi, S. (2014). A New Indicator for Real-time Leak Detection in Water Distribution Networks: Design and Simulation Validation. Procedia Engineering, 89, 411–417. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.206
- Sousa, J., Ribeiro, L., Muranho, J., Marques, A. S. (2015). Locating Leaks in Water Distribution Networks with Simulated Annealing and Graph Theory. Procedia Engineering, 119, 63–71. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.854
- Mashford, J., Silva, D. D., Marney, D., Burn, S. (2009). An Approach to Leak Detection in Pipe Networks Using Analysis of Monitored Pressure Values by Support Vector Machine. 2009 Third International Conference on Network and System Security. doi: https://doi.org/10.1109/nss.2009.38
- Jasper, M. N., Mahinthakumar, G. (Kumar), Ranjithan, S. (Ranji), Brill, E. D. (2013). A Sensitivity Analysis of Data Measurement Types for Leak Detection in Water Distribution Systems. World Environmental and Water Resources Congress 2013. doi: https://doi.org/10.1061/9780784412947.059
- Li, X., Li, G. (2010). Leak Detection of Municipal Water Supply Network Based on the Cluster-Analysis and Fuzzy Pattern Recognition. 2010 International Conference on E-Product E-Service and E-Entertainment. doi: https://doi.org/10.1109/iceee.2010.5660550
- Evdokimov, A. G., Tevyashev, A. D. (1980). Operativnoe upravlenie potokoraspredeleniem v inzhenernyh setyah. Kharkiv: Vishcha shkola, 144.
- Tevyashev, A. D., Kozyrenko, S. I., Nepochatova, V. D. (2015). Stohasticheskaya model' kvazistatsionarnyh rezhimov raboty sistem vodosnabzheniya i metod ee postroeniya dlya vodoprovodnyh setey s utechkami. Truboprovodnye sistemy energetiki. Metodicheskie i prikladnye problemy matematicheskogo modelirovaniya. Novosibirsk, 205–220.
- Teviashev, A. D., Matvienko, O. I. (2014). About one approach to solve the problem of management of the development and operation of centralized water–supply systems. Econtechmod. An International Quarterly Journal, 3 (3), 61–76.
- Tevyashev, A., Matviyenko, O. (2015). Mathematical Model and Method of Optimal Stochastic Control of the Modes of Operation of the Water Main. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (78)), 45–53. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.55469
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Andrei Tevyashev, Olga Matviyenko, Glib Nikitenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
