Practical solutions for taring flow models parameters in water supply systems in seven cities of different size and structure. Compatibility between measured and calculated pressures and full compatibility between measured and calculated effectivity of all system feeding sources plus water consumption by chosen receivers as criteria of correct taring.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
There are presented some engineering problems that deal with modelling of the flows in 7 water distribution systems differing in size and in the structure of water-pipe network. Calibration of the parameters of water supply network models was carried out based on the data sets obtained by measurements and on an analytical aproach. Measurements were made for 7 days and included the following parameters: pressure (in selected nodes), water consumption (by major users), productiveness of water supplysources, flow (in selected pipes) and water levels (in all the reservoirs involved). The input data sets for the calibrating process encompassed the following items: topological descriptions of the water distribution systems, schematic representations of the joint nodes; pipe length, pipe diameter, pipe age and pipe material; information about actual conditions observed in service; first approximation of identified parameter values (consumption rate, pipe roughness, local head loss) and measurement results. Difficulties in obtaining satisfactory results of calibration are often caused by errors in initial estimating the values og the parameters being calibrated (e.g. neglecting some of the local head losses of networks), identifyning equivalent sand roughness kt with stipulated equivalent sand rouhness kt0, omitting the stage of verifying the literature-derived relationships that describe of hydraulic 'ageing' of cast iron and steel pipes, neglecting the correlation between water use and pressure in a water pipe, errors in measurements of variables that characterise the performance of the hydraulic network, as well as errors when describing pipe links at nodes, pipe section diameters and lengths.
PL
Zaprezentowano praktyczne problemy modelowania przepływów w 7-miu systemach dystrybucji wody o różnej wielkości i odmiennych strukturach systemów wodociągowych. Tarowanie parametrów modeli przeprowadzono na drodze pomiarowo-analitycznej. W okresach 7-mio dobowych wykonywano terenowe pomiary: ciśnienia w kilkudziesięciu węzłach grafu systemu, większego poboru wody przez jej wybranych odbiorców, wydajności wszystkich źródeł zasilania, przepływów w wybranych przewodach oraz stanu wody we wszystkich zbiornikach. Zbiory danych wyjściowych do procesu tarowania parametrów modeli obejmowały: dane inwentaryzacyjne, informacje o konkretnych sytuacjach eksploatacyjnych uwzględnionych w procesie tarowania, wstępne przybliżenia wartości identyfikowanych parametrów oraz wyniki pomiarów. Przyczynami niezadowalających rezultatów tarowania są najczęściej: błędy we wstępnych oszacowaniach wartości tarowanych parametrów, utożsamianie zastępczych chropowatości kt rur żeliwnych i stalowych z umownymi, zastępczymi chropowatościami kt0, niezweryfikowanie podanych w literaturze zależności opisujących proces hydraulicznego 'starzenia się' przewodów żeliwnych i stalowych, nieprawidłowości w opisie topologii sieci (np. w opisie połączeń rurociągów w węzłach oraz średnic i długości odcinków sieci), nieprawidłowe dane definiujące analizowane w I stopniu procesu tarowania ( w warunkach stanów ustalonych) sytuacje historyczne (np. błędne poziomy zwierciadeł wody w zbiornikach, parametry pracy pomp, charakterystyki pomp, granice stref ciśnienia) oraz błędy pomiarów zmiennych charakteryzujących działanie systemu dystrybucji wody.
Omówiono wyniki modelowania i prognozowania szeregów czasowych poboru wody z miejskich sieci wodociągowych na potrzeby optymalnego sterowania procesem zaopatrzenia w wodę. Zaprezentowano wyniki weryfikacji sztucznych sieci neuronowych na przykładzie wydzielonego rejonu sieci wodociągowej w Kłodzku i we Wrocławiu. Przedstawiono analizę przydatności sztucznych sieci neuronowych w bieżącym prognozowaniu szeregów czasowych godzinowego poboru wody, która wykazała, że optymalne struktury sieci perceptronowych i liniowych nie są skomplikowane, co między innymi ułatwia proces ich douczania lub uczenia od nowa. W praktyce błędy prognozowania przy wykorzystaniu wielowarstwowych perceptronowych sieci neuronowych i liniowych sieci neuronowych okazały się porównywalne lub mniejsze od błędów predykcji wg modeli klasy ARIMA i metod wykładniczego wygładzania szeregów czasowych. Wykazano, że przydatność sieci o radialnych funkcjach bazowych do prognozowania dobowych histogramów godzinowego poboru wody była ograniczona i jednocześnie mniejsza niż sieci liniowych oraz perceptronowych.
EN
The paper outlines the results of modeling and forecasting the water demand time series for the optimal control of water supply processes in municipal water supply systems. The results of verification of the artificial neural network models have been presented for a separate water supply subsystem in Klodzko and in Wroclaw. Analysis of the performance of artificial neural networks when used to develop current predictions of the time series for hourly water demand has revealed that the optimal structures of perceptron and linear networks are not very complicated, which facilitates the process of additional training or re-training. Practically, it has been found that forecasting produces comparable or smaller errors when focused on multilayer perceptron neural networks and linear neural networks than when based on the use of ARIMA models and exponential smoothing of the time series. Applicability of neural networks of radial base functions (RBF) to forecasting daily water demand histograms is limited, and lesser than that of linear and perceptron networks.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano wyniki badań hydraulicznej oporności przewodu przesyłowego w systemie wodociągowym Kłodzka. Żeliwnym rurociągiem o średnicy 400 mm tłoczona jest woda z pompowni przy ul. Korczaka do zbiornika sieciowego przy ul. Dusznickiej. Przedstawione w niniejszym opracowaniu wyniki badań wskazują, że umowna zastępcza chropowatość ścianki badanego żeliwnego rurociągu po 36 latach eksploatacji wynosi 17,3 mm natomiast średni roczny przyrost chropowatości kt0 (przyjmując k0 = 0,6 mm) wynosi: wg badań przeprowadzonych w 1992 roku: α1 =0,4342 mm/rok, wg badań przeprowadzonych w 2011 roku: α1 = 0,4639 mm/rok, a z okresu lat 1992-2011: α1 = 0,4905 mm/rok. Przeprowadzone badania i analizy potwierdzają słuszność prowadzenia podobnych eksperymentów z uwagi na złożoność zjawiska dotyczącego rzeczywistej sprawności hydraulicznej eksploatowanych przewodów wodociągowych.
EN
The paper presents the results of hydraulic resistance studies carried out for a transmission conduit in the Klodzko water supply system. The cast iron water pipeline 400 mm in diameter carries water from the pumping station located at Korczaka Street to a network reservoir at Dusznicka Street. The results indicate that the apparent equivalent wall roughness of the investigated cast iron pipeline after 36 years of service amounts to 17,3 mm and average annual roughness increment kt0 (assuming k0=0,6mm) amounts to: α1 = 0,4342 mm/year acc. to 1992 tests, α1 = 0.4639 mm/year acc. to 2011 tests, and α1 = 0,4905 mm/year for the period of 1992-2011. The studies have shown that because of the complexity of the phenomena determining the actual hydraulic efficiency of in-service water conduits it is essential to continue to conduct such experimental investigations.
W artykule omówiono wyniki modelowania i prognozowania szeregów czasowych poboru wody z miejskich sieci wodociągowych dla potrzeb optymalnego sterowania procesami zaopatrzenia w wodę. Zaprezentowano wyniki praktycznej weryfikacji sztucznych sieci neuronowych na przykładzie wydzielonego rejonu sieci wodociągowej we Wrocławiu i Brzegu. Przedstawiona została propozycja struktury sieci neuronowej przystosowanej do prognozowania zapotrzebowania na wodę, a także omówiono metody przygotowania danych statystycznych do późniejszego wykorzystania przy prognozowaniu z zastosowaniem sieci neuronowych. Wykazano silne i słabe strony omawianej metody prognozowania, jej skuteczność i dokładność. Skuteczność sztucznych sieci neuronowych w prognozowaniu szeregów czasowych krótkotrwałego poboru wody okazała się w praktyce porównywalna ze skutecznością modeli klasy ARIMA.
EN
Water demand time series were modeled and forecast for the purpose of optimal control of water supply processes in municipal water supply systems. The verification of the artificial neural network models involved a separate water supply subsystem for Wrocław and the water supply system for Brzeg. A structure of artificial neural networks is proposed for water demand prediction. Methods of statistical data processing for further use with neural networks for water demand prediction are also discussed. The strengths and weaknesses of this approach are pointed out along with its efficiency and accuracy. The results show that the efficiency of neural networks in forecasting the water demand time series is comparable with the efficiency of ARIMA models. Hence, the neural networks can be used as an alternative to the ARIMA models.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.