The application of the ‘K-nearest neighbour’ method to evaluate pressure loss in water supply lines

• Autorzy: Biedugnis S. , Czapczuk A.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.18.011.7962

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody K-najbliższych sąsiadów do oceny strat ciśnienia w przewodach wodociągowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Water supply systems are complex engineering structures; certainly, the most important part is the water distribution network. The design of this element requires calculations and many analyses to arrive at the best solution. The main task of the calculation is to determine the flow rates through pipes, to determine pressure losses, height of tanks, pressure required in the supply pumping station, pressure levels in the individual nodes of the network. Correct execution of the calculations requires careful evaluation of the results obtained and accuracy in the solutions applied. The issue of controlling the results of calculations is difficult to present in algorithmic form as these are mainly based on the experience and knowledge of the designer. Classes of decisions describing the problems of pressure loss in the pipework were established in order to evaluate the results of calculations. Numerical experiments were carried out in this paper to show how the ‘K-nearest neighbour’ method can be used to evaluate pressure loss in water pipes.

PL

Systemy zaopatrzenia w wodę są skomplikowanymi układami obiektów inżynierskich, które pełnią różnorodną rolę w funkcjonowaniu całości. Najważniejszym elementem jest z pewnością system dystrybucji wody. W zawiązku z powyższym projektowanie systemów dystrybucji wymaga przeprowadzenia obliczeń oraz wielu analiz mających na celu doprowadzenie do najlepszego rozwiązania. Podstawowym celem obliczeń jest wyznaczenie natężeń przepływów przez przewody, określenie strat ciśnienia, wysokości zbiorników, wymaganego ciśnienia na zasilaniu oraz ciśnienia w poszczególnych węzłach sieci. Poprawne zrealizowanie obliczeń wymaga wnikliwej oceny uzyskanych wyników oraz poprawności zastosowanych rozwiązań. Zagadnienia kontroli rezultatów obliczeń trudno jest ująć w postaci algorytmicznej, gdyż oparte są głównie na doświadczeniu i wiedzy projektanta. Do oceny wyników obliczeń zdefiniowano klasy decyzyjne opisujące problemy związane ze stratami ciśnienia w przewodach. W pracy przeprowadzono eksperymenty numeryczne pokazujące, w jaki sposób może być zastosowana metoda K-najbliższych sąsiadów do oceny strat ciśnienia w przewodach wodociągowych.

Słowa kluczowe

EN

water distribution system; hydraulic calculations; evaluate of pressure loss; K-nearest neighbour method

PL

system dystrybucji wody; obliczenia hydrauliczne; ocena strat ciśnienia; metoda K najbliższych sąsiadów

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 115, iss. 1
• Strony: 141--149
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab., wz.

Twórcy

autor

Biedugnis S.

• The Main Fire Service School, Warsaw

autor

Czapczuk A.

• F.B.I. TASBUD S.A., Science and Research Division, Warsaw

Bibliografia

• [1] Biedugnis S., Metody informatyczne w wodociągach i kanalizacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998.
• [2] Rossman L.A., EPANET 2 User’s manual, EPA/600/R-00/057, National Risk Management Research Laboratory, U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, OH, USA 2000.
• [3] Epp R., Fowler A.G., Efficient Code for steady state Flows in Networks, Journal of the Hydraulics Division, ASCE, Vol. 96, No. HY1, 1970, 43–56.
• [4] Adams R.W., Distribution Analysis by Electronic Computer, Institute of Water Engineers, Vol. 15, 1961, 415–428.
• [5] Knapik K., Dynamiczne modele w badaniach sieci wodociągowych, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2000.
• [6] Pipe2010 Water Utility Modeling: A Comprehensive Guide to Hydraulic and Water Quality Modeling of Drinking Water Systems Using Pipe 2010, KyPipe, http://kypipe.com.
• [7] Królikowski A.J., Niezawodność działania systemów zaopatrzenia w wodę, Ekologia i Technika, Vol. 1, No. 1, 1993, 7–14.
• [8] Wagner J.M., Shamir U., Marks D.H., Water distribution reliability: simulation methods, Journal of water resources planning and management, Vol. 114, Issue 3, 1988, 276–294.
• [9] Wieczysty A., Niezawodność miejskich systemów zaopatrzenia w wodę: praca zbiorowa, Politechnika Krakowska, Kraków 1993.
• [10] Kwietniewski M., Roman M., Kloss-Trębaczkiewicz H., Niezawodność wodociągów i kanalizacji, Arkady, Warszawa1993.
• [11] Zimoch I., Bezpieczeństwo działania systemu zaopatrzenia w wodę w warunkach zmian jakości wody w sieci wodociągowej. Ochrona Środowiska, Vol. 31, Issue 3, 2009, 51–55.
• [12] Czapczuk A., System ekspertowy do oceny przepływów i strat ciśnienia w układzie dystrybucji wody, Dysertacja, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2013.
• [13] Czapczuk A., Dawidowicz J., Piekarski J., Metody sztucznej inteligencji w projektowaniu i eksploatacji systemów zaopatrzenia w wodę, Annual Set – The Environment Protection, Vol. 17, No. 2, 2015, 1527–1544.
• [14] Dawidowicz J., Evaluation of a pressure head and pressure zones in water distribution systems by artificial neural networks, Neural Computing & Application, 2017, doi:10.1007/s00521-017-2844-8.
• [15] Dawidowicz J., Diagnostyka procesu obliczeń systemu dystrybucji wody z zastosowaniem modelowania neuronowego, Rozprawy Naukowe, No. 268, Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej, Białystok 2015.
• [16] Dawidowicz J., System ekspertowy do oceny układu systemu dystrybucji wody sporządzony za pomocą wnioskowania indukcyjnego, Annual Set the Environment Protection, Vol. 14, 2012, 650–659.
• [17] Gupta R.K., Analysis and Control of Flows in Pressurized Hydraulic Networks, PhD, UNESCO-IHE Institute, Delft 2006.
• [18] Łyp B., Wybrane problemy wodociągów i kanalizacji w przestrzennym planowaniu zagospodarowania miast, COIB, Warszawa 1992.
• [19] Bishop C.M., Neural Networks for Pattern Recognition, University Press, Oxford 1996.
• [20] Triantaphyllou E., Felici G. (Eds.), Data mining and knowledge discovery approaches based on rule induction techniques, Vol. 6, Springer Science & Business Media, 2006.

Uwagi

EN

Section "Environmental Engineering"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).