基于管道流量灵敏度分析的供水管网爆管定位研究*

陈洋 杜坤 周明 宋志刚 陈思锦

(昆明理工大学建筑工程学院 昆明 650500)

0 引言

截至2016年，我国城市供水管网平均漏损率高达15.3%，一些城市的漏损量甚至高达40%[1]。爆管是导致供水管网漏损率居高不下的重要原因。迅速定位爆管点有利于爆管的及时修复，对恢复管网供水、降低漏损均具有重要意义。传统爆管检测及定位大多依赖于人工巡检，其效率低下。随着供水管网数据监测与收集系统普及、计算机技术发展，基于数据与模型的供水管网爆管定位方法才受到广泛关注。相较于传统人工巡检，基于数据与模型的爆管定位效率高，其对人工与设备依赖也低。

目前，基于数据和模型的爆管定位方法可大致分为3类：数据驱动法、模型校核法、灵敏度分析法。数据驱动法指利用监测数据，借助神经网络模型等非线性拟合模型定位爆管；模型校核法将爆管作为模型参数的一部分，通过求解优化问题定位爆管；灵敏度分析法以构建良好的水力模型为基础，估计实际管网中不同位置爆管与水压监测点压降的灵敏度关系定位爆管[2]。由于灵敏度分析法相对简单、计算效率较高，有利于管网爆管实时在线定位，得到了国内外学者的广泛关注。

PONCE M V C等[3]提出了向量夹角法，通过计算灵敏度矩阵的特征向量和实际残差向量之间的夹角，夹角最小的节点即为爆管节点，该方法简单高效，但是定位精度受水力模型准确度影响较大。杜坤[4]用加权最小二乘法的爆管定位方法，利用节点流量灵敏度矩阵，对目标函数的一阶展开式进行加权最小二乘回归计算，最后确定爆管点。……