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第
34
卷第
11
期
2008
年
11
月
北京工业大学学报
JOURNAL
OF
BEUING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Vo
l.
34
No.11
Nov. 2008
应用
GIS
和聚类分析技术计算给水管网节点用水
周玉文,谢善斌,汪明明
(北京工业大学建筑工程学院,北京
100022)
摘要:针对给水管网模型中节点计量用水量的计算提出了应用聚类分析方法将用户计量用水量按不同用水
类型、用水时间模式分类;结合
GIS
技术及水司营业收费账单数据库数据对计量用水量的空间分布及不同类型
用户的用水基量计算给出了相应办法.针对节点未计量水量计算,特别是管网漏失水量计算,以及管网水量平
衡等问题也提出了相应的解决方案.工程实例分析表明:该方法较好地解决了节点用水量估算问题.
关键词
E
给水管网系统;节点用水量;用水类型;聚类分析;地理信息系统;漏失水量
中固分类号:
TU
991
文献标识码
:A
文章编号:
0254
一
0037(2008)11-
1145
一
04
现有的给水管网计算模型一般是节点流量驱动的模型,即假定各节点用水量己知,然后应用相关算法
(如:
hardy~cross
法、梯度法等)计算各相关节点水压,各管线流量以求出管网水力状态.因此,各节点供水
量的估算对于准确估计管网的水力状态是十分重要的.
在给水管网模型中,节点供水量的估算传统上一般是根据供水总量和供水区域的用途(或人口密度
等)及相关区域的面积或布设的管线长度来计算单位区域面积或单位管线长度的比流量,然后再根据比流
量计算各管线的沿线流量,将得出的该沿线流量平均分配在该管线上下游节点
[1].
该方法对于各类型用
户的用水量的时间分布和空间分布以及未计量水量(市政用水、漏失水量等)的估计没有应有的考虑,无法
准确地对管网水力过程进行估计和描述.
1
各类型用户用水
化和用水类型分类计
城市管网用户可根据其用水时序变化
(time
pattem)
规律进行聚类分析
[23]
,用水时序变化相近的归
为一类.具体工作程序及相关分类算法如下:
1)测量目标供水区域内可能的用水时序变化规律不同的用户的
24
h
用水量.
2)
对各测量点数据进行归类分析.
①设已存在
N
种时序变化规律
P
lo
P
2
,''',
P
N
,
jt
中第
i
类用水向量相对值时序变化规律为
Pj=
去
(d
lo
d
2
,
"',
d
24
)j
=
(白,扣,…,
P24)
,
式中
Pj
为小时用水百分率;肉,白,…
,
d
24
为该类
24
h
内的每小时
用水量,
Dj
=
(艺
dJa
为该类灿用水总量仙,
P2'
"',
P24
为用水向量相对值时序变化,设该类型现有
采样点数为
m
且用水向量相对值允许偏差向量为
8
j
=
(缸,缸,…,
8
24
)j.
②设某用户
24h
用水向量为
X
a
=(X1
,
X2'
…
Jρ
,其
24
h
用水总量为
x=
L;
句,该用户用水向量
相对值时序变化为
X
r
=
(
ρ
'x.lo
ι2'
…
,
Px.24)
,
若
X
r
ε
(Pj
一品,
Pj +
8
j
)
,则计算
P;
= ( m X
Pj
+ X
r
) I ( m +
1)
,
验证该类型中的
m
个采样点数据和新采样点数据是否处于
(P;
- 8
j
,
P;
+
8;)
,若满足条件,则将用水向量
相对值时序变化规律
Pj
更新为
p;;
否则,若对于现存的
N
种时序变化规律,该用户用水向量相对值时序
收稿日期:
2007-09-20.
基金项目:"十一五"国家科技支撑计划
(2006BAJ16
B0
4)
.
作者简介:周玉文(1
952-
).男,辽宁兴城人,教授,博士生导师.
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