文档介绍：第% .卷第! & 期" & ! & 年! & 月北京工业大学学报 Z / Y , 2 C 8 / + 1 X 9 Z 9 2 W Y 2 9 c X , 0 9 A ] / + A X * = 2 / 8 / W ] c > ? g % . 2 > g ! & / M J g " & ! & 城市供水管网泄漏频谱与预警参数研究孙立国! ,周玉文! ,谢文锋" ( ! I北京工业大学建工学院,北京! & & ! " ( ; " I 广州市花都区自来水公司,广州’! & ) & & ) 摘要: 以傅里叶变化为理论方法,系统地研究了供水管网泄漏传播规律和泄漏噪音的频谱, 提出了以供水管网泄漏的最小噪音水平为主参数, 泄漏噪音的频谱!带宽以及泄漏噪音强度分布为辅助参数的供水管网泄漏和爆管判别与预警标准 g 这些泄漏预警参数的有效性通过广州市花都区自来水公司的实测数据得到了验证,取得了满意的效果 g 关键词:供水管网;泄漏噪音;爆管;噪音频谱;预警参数中图分类号: A Y # # " 文献标志码: C 文章编号: & " ’( 4 & & % $ ( " & ! & ) ! & 4 ! % ) ! 4 & ) 收稿日期: " & ! & 6 & % 6 ! ’ g 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( ’& . $ ) & & # ) g 作者简介:孙立国( ! # . % " ) , 男,辽宁朝阳市人,博士生 g 随着我国经济的发展, 城市化程度的不断提高, 作为城市基础设施之一的供水管网迅速增加,与此同时, 城市供水管网的泄漏和爆管经常发生! 供水管网泄漏的结果一方面导致大量的直接经济损失;另一方面导致路面垮塌! 地铁被淹和供水瘫痪等次生灾害!因此, 如何预防供水管网的泄漏和避免次生灾害是城市供水管网安全运行的重要任务之一! 实验研究表明:一个’; ;大小的漏点每天所损失的水量,可以满足" & & 人! 3的饮用水需求, 其! : 的泄漏量则可以把一个大型体育场装满水至" ; !实际上这样尺寸的暗漏在我国城市供水管网中是普遍存在的,因此研究供水管网泄漏规律和爆管的预警方法,降低供水管网漏损率, 预防管网泄漏而导致次生灾害, 对城市管理具有很大的现实意义! 目前供水管网泄漏规律研究有两大方向:一个是从数学方法出发, 基于流量平衡的分区测量,或者基于压力平衡计算,对整个供水管网系统建立各种数学模型[ ! ] , 这些研究具有理论价值,但是由于实际条件的限制和管网的复杂性, 上述研究成果实际应用将受到很大限制! 另一研究方向是对供水管网进行现场泄漏检测, 包括对供水管网流量和压力进行远程监测!供水管网数据采集与监视控制系统,或者基于声波探测和相关计算的现场监测(检测) 方法是目前供水管网泄漏分析[ " ]的主要手段! % 供水泄漏噪音的理论分析城市供水管网传输的介质是水(受压流体) , 任何受压流体在破损点泄漏时,泄漏点管段内的流体开始加速向泄漏点方向快速流动喷出, 与管壁摩擦产生振动, 因此产生了泄漏噪音! 泄漏噪音本质上是机械振动所产生的声波( < > R G 3 ‘: b 5 ) ! 声波的传播方向与振动方向一致, 因此声波是纵波,也叫做疏密波,它必须通过传导介质的疏密变化来传导能量, 声波在真空中是无法传播的!从波形上来讲, 漏水噪音是一种纵波, 其波形有无数种, 尤其是夹杂着许多随机信号波形, 因此漏水噪音也是复合波型, 它是由许多单一波形构成的! 波形按照正弦规律变化的称之为正弦波, 它是单一的波形;按照一定的时间周期重复变化的波形, 称作周期性波型! 泄漏噪音波形是时间 I 系列的连续函数,可表示为函数& ( I) ,实际上漏水噪音不是周期函数,如果把其周期视为无穷大, 或选择特定的时间区间内, 仍可以按周期函数处理! 当& ( I )是以时间’为周期的函数北京工业大学学报" & ! & 年时, , 表示为不同频率< 的正弦波信号的无限叠加, 在实际信号处理时还要离散化! & ( I ) j G & " F " u , - ! [ G , M > < ( " * , I # ’) F N , < N G ( " * , I # ’) ] ( ! ) 其中 G , , N , 为傅里叶展开系数 G , - " ’’’# " = ’# " & ( I ) M > < ( " * , ( I # ’) 3 I , , - & , ! , " , ! N , - " ’’’# " = ’# " & ( I ) < N G ( " * , ( I # ’) 3 I , , - & , ! , " , ! , ( - = ! { ! ( " ) 应用欧拉恒等式后 M > < ( " * , ( I # ’) j