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采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟

《采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟》是依托中山大学,由黄华兵担任项目负责人的青年科学基金项目。

采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟基本信息

采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟结题摘要

在全球变暖和快速城市化背景下,城市内涝问题日益凸显,对城市运行造成了严重影响。研究分析内涝致灾机理是防治内涝的理论基础,研发可用技术方法与软件工具是排水防涝工作的重要支撑。本项目以广州市为研究对象,采集了典型区域的激光雷达地形数据、排水管网和道路水系等基础数据,并建设了城市内涝无线监控系统,实时采集内涝频发点的降雨量、积水深度和监控视频。在此基础上构建了典型区域的SWMM模型,根据经过验证模型的分析,降雨强度变化比不透水率变化对内涝溢流总体积的影响更大;此外,用内涝事件的最大积水深度进行模型校验,其模拟精度弱于用积水过程校准的模型,但二者精度差异在可接受范围内,说明调查水深数据可用于内涝模型校验。针对当前排水设计中常用雨型低估径流峰值的问题,提出一种改进的暴雨雨型设计方法。模拟结果表明改进后的Huff雨型对径流峰值的估计更接近实测值,与实际暴雨事件的降雨过程和积水过程的拟合效果最好,计算和应用也较为简便。从市域尺度研究广州市多年内涝灾害的演变过程;揭示了受多因子共同作用的城市内涝灾害在广州市从2009年到2015年间呈现波动减缓的趋势,其中波动部分由降雨控制,减缓趋势则主要来自于排水改造工程的贡献;并进一步指出内涝热点移变是进行内涝治理时需要统筹考虑的重要一点。该成果的研究结论可为国内城市的内涝治理政策制定提供依据,具有较好的应用价值。 2100433B

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采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟造价信息

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智能型管网接力升压供水设备

  • 设备型号:JSGD10-50-2.2/2;系统流量(mm3/H):10;扬程(m):50;水泵型号:CR10-6;单泵功率(KW):2.2;系统最大功率(KW):4.4;配备:一用一备;水泵品牌:丹麦格兰富
  • 民生国泰
  • 13%
  • 山东国泰创新供水技术有限公司
  • 2022-12-07
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智能型管网接力升压供水设备

  • 设备型号:JSGD15-85-5.5/2;系统流量(mm3/H):15;扬程(m):85;水泵型号:CR15-7;单泵功率(KW):5.5;系统最大功率(KW):11;配备:一用一备;水泵品牌:丹麦格兰富
  • 民生国泰
  • 13%
  • 山东国泰创新供水技术有限公司
  • 2022-12-07
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智能型管网接力升压供水设备

  • 设备型号:JSGD17-70-5.5/2;系统流量(mm3/H):17;扬程(m):70;水泵型号:CR15-6;单泵功率(KW):5.5;系统最大功率(KW):11;配备:一用一备;水泵品牌:丹麦格兰富
  • 民生国泰
  • 13%
  • 山东国泰创新供水技术有限公司
  • 2022-12-07
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智能型管网接力升压供水设备

  • 设备型号:JSGD32-58-7.5/2;系统流量(mm3/H):32;扬程(m):58;水泵型号:CR32-4;单泵功率(KW):7.5;系统最大功率(KW):15;配备:一用一备;水泵品牌:丹麦格兰富
  • 民生国泰
  • 13%
  • 山东国泰创新供水技术有限公司
  • 2022-12-07
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智能型管网接力升压供水设备

  • 设备型号:JSGD32-75-11/2;系统流量(mm3/H):32;扬程(m):75;水泵型号:CR32-5;单泵功率(KW):11;系统最大功率(KW):22;配备:一用一备;水泵品牌:丹麦格兰富
  • 民生国泰
  • 13%
  • 山东国泰创新供水技术有限公司
  • 2022-12-07
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  • 9A151
  • 台班
  • 汕头市2012年4季度信息价
  • 建筑工程
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  • 功率120kW
  • 台班
  • 汕头市2012年4季度信息价
  • 建筑工程
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  • 功率160kW
  • 台班
  • 汕头市2012年4季度信息价
  • 建筑工程
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  • 9A151
  • 台班
  • 汕头市2012年3季度信息价
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  • 功率240kW
  • 台班
  • 汕头市2012年3季度信息价
  • 建筑工程
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台风路径

  • 形式:定制艺术地图灯光装置,墙面设计按钮等触发装置,通过点击对应按钮开关,地图及墙面上灯光路径开始跑动(如跑马灯效果),展示台风不懂路径效果(不少于三条路径).材质&尺寸:定制艺术地图灯光装置
  • 1项
  • 1
  • 中高档
  • 不含税费 | 含运费
  • 2022-06-27
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内涝监测设备

  • 小型一体化内涝监测设备
  • 2套
  • 2
  • 高档
  • 含税费 | 含运费
  • 2022-07-27
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管网压力报警

  • 管网压力报警
  • 2个
  • 2
  • 中高档
  • 含税费 | 含运费
  • 2022-07-19
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管网普查

  • 1)测绘线平面位置、埋深(或高程)、走向、连接关系、性质、规格、材质等线基础信息; 2)排水管网雨污混接调查; 3)出具普查报告及现状管网CAD图纸.
  • 172300m
  • 1
  • 中档
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2022-08-02
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临床路径生成

  • 主要功能:针对已经导入了路径病人按照该路径制定诊疗项目生成对应路径项目
  • 1套
  • 1
  • 中档
  • 含税费 | 含运费
  • 2018-09-25
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采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟中文摘要

频繁发生的内涝现象对城市系统的正常运行产生了严重影响,是当前社会关注的热点问题,而现有内涝模型的模拟时间长,不能满足近实时模拟和预测的要求。研究将在分析不同空间分辨率和高程精度对内涝模拟效率与准确性影响的基础上建立不同研究尺度(街道、小区和城区)与空间分辨率及高程精度的对应关系;以确定性和随机性路径算法的适用性分析为依据,采用路径算法代替二维模型来模拟地表水流运动;通过分析排水管网简化措施及其简化程度对模拟准确性和运行时间的影响,建立不同研究尺度与简化措施及其简化程度的对应关系。研究成果能够为城市管理部门提供内涝应急处置的决策支持,为内涝期间的实时交通疏导提供依据,也可用于排水管网的新建与改造、基础设施的选址分析以及财产保险的风险评估等,具有重要的现实意义和应用价值。

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采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟常见问题

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采用路径算法和管网简化的城市内涝近实时模拟文献

基于数值模拟的城市内涝风险评估研究 基于数值模拟的城市内涝风险评估研究

基于数值模拟的城市内涝风险评估研究

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大小:901KB

页数: 5页

城市内涝作为一种严重的城市灾害,近年来呈现显著增加的态势,给城市的生产和生活活动带来了巨大的破坏。在城市暴雨内涝防灾减灾的工作中,灾害预防工作尤为重要,内涝风险识别是灾害预防的重要手段之一,可为防洪救灾规范化、科学化决策管理提供科学依据。以苏州市城市中心区为例,采用数值模拟的手段评估识别内涝风险,可为城市内涝治理及风险防控提供科学参考。

城市内涝的反思 城市内涝的反思

城市内涝的反思

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大小:901KB

页数: 4页

城市内涝的反思

最短路径树相关算法

最短路径树Dijkstra算法

设置两个定点的集合T和S,集合S中存放已找到最短路径的定点,集合T中存放当前还未找到的最短路径的定点。初始状态时,集合S中只包含源点v0然后不断从集合T中选取到定点v0路径长度最短的顶点u加入集合S,集合S中每加入一个新的顶点u,都要修改定点v0到集合T中剩余顶点的最短路径长度值,集合T中每个顶点新的最短路径长度值为原来的最短路径长度值与定点u的最短路径长度值加上u到该顶点的路径长度值中的较小值。此过程不断重复,直到集合T的顶点全部加入到集合S为止 。

最短路径树Floyd算法

从代表任意两个节点

距离的带权邻接矩阵D(0)开始,首先计算D(1),即计算Vi到Vj经过一次经转的所有可能路径,经过比较后选出最短路,代替D(0)中对应的路径,迭代列出距离矩阵D(1),D(1)中各元素表示通过一次迭代后网络中任意两点间最短路,也即网络中任意两点之间直接到达或只经过一个中间点时的最短路。在此基础上依次计算D(2),D(3),…,D(k),D(k)中对应的元素表示任意两点间不经过中间点或最多允许经过2k 1个中间点时的最短路。当D(k 1)=D(k)时,表明得到的带权邻接矩阵D(k)就反映了所有顶点对之间的最短距离信息,成为最短距离矩阵。

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空间分析算法最短路径算法

由图论的知识可知,地图上的点构成一带权无向图(有向图可视为特例的一种),要找出任意两地间的最短路径,对地图中的所有点,首先要建立一个邻接矩阵,它表示图中任意两地间的邻接关系及其权值(若两地间无任何连接关系则设为无穷大),易知该矩阵为对称矩阵。从该矩阵出发,可以利用图论中的迪杰斯特拉(Dijkstra)算法、弗洛伊德(Floyd)算法等求出最短路径。

Dijkstra算法

Dijkstra算法的基本思路是:首先,引进一个辅助向量Dist,它的每个分量Dist [i]表示当前找到的从始点V到每个终点Vi 的最短路径的长度。它的初始值为:若从V到Vi有弧,则Dist [i]为弧上的权值;否则置Dist[i]为无穷大。显然,长度为Dist[i]=Min{Dist[i]|Vi

V}的路径就是从V出发的长度最短的一条路径。此路径为(V, V j )。一般情况下,假设S为已求得最短路径的终点的集合,则可证明:下一条最短路径(设其终点为X)或者是弧(V, X),或者是中间只经过S中的顶点而最后到达顶点X的路径。因此,下一条长度次短的最短路径的长度为:Dist[i]=Min{Dist[i]|Vi
S},其中Dist[i]或者是弧(V, Vi)上权值,或者是Dist[k] (Vk
S)和弧(Vk, Vi)上的权值之和。

Dijkstra算法描述为:

(1) 假设用带权的邻接矩阵Cost来表示带权有向图,Cost[i,j]表示弧(Vi , V j)上权值。若(Vi,Vj)不存在,则置Cost[i,j]为无穷大。S为已找到从V出发的最短路径的终点的集合,它的初始状态为空集。

(2) 选择Vj,使得Dist [i] =Min {Dist [i] |Vi 不

S, Vi
V} , Vj就是当前求得的一条从V出发的最短路径的终点。令S=S U { j}(标记j)。(3) 修改从出发到集合V-S上所有顶点Vk可达的最短路径长度。如果Dist[j] Cost[j, k]

(4) 重复操作(2) , (3)共N-1次。由此求得从V到图上其余各顶点的最短路径是依路径长度递增的序列。

弗洛伊德算法

弗洛伊德算法能够求得每一对顶点之间的最短路径,其基本思想是:假设从顶点Vi到Vj的最短路径。若从Vi到Vj有弧,则从Vi到Vj存在一条长度为COST [ i, j]的路径,该路径不一定是最短路径,尚需进行n次试探。首先考虑路径(Vi, V1, Vj)是否存在(即判别弧(Vi, V1)和弧(V1, Vj)是否存在)。如果存在,则比较(Vi, Vj)和(Vi, V1, Vj)的路径长度,较短者为从Vi到Vj的中点顶点的序号不大于1的最短路径。假如在路径上再增加一个顶点V2,也就是说,若(Vi,…,V2)和(V2,...,Vj)分别是当前找到的中间顶点的序号不大于1的最短路径,那么(Vi,...,V2,...,Vj)就有可能是从Vi到Vj的中间顶点的序号不大于2的最短路径。将它和已经得到的从Vi 到Vj的中间顶点的序号不大于1的最短路径相比较,从中选出中间顶点的序号不大于2的最短路径之后,再增加一个顶点V3,继续进行试探。依次类推,在经过n次比较之后,最后求得的必是从Vi 到Vj的最短路径。按此方法,可同时求得各对顶点间的最短路径。算法共需3层循环,总的时间复杂度是O(

) 。 2100433B

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短路电流简化计算法

即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种 "口诀式"的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.

在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.

主要参数

Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量

Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流

和热稳定

IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定

ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定

x电抗(Ω)

其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键.

标幺值

计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标幺值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).

⑴基准

基准容量 Sjz =100 MVA

基准电压 UJZ规定为8级. 230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23 KV

有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: UJZ (KV)37 10.5 6.3 0.4

因为 S=1.73*U*I 所以 IJZ (KA)1.56 5.5 9.16 144

⑵标么值计算

容量标幺值 S* =S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量

S* = 200/100=2.

电压标幺值 U*= U/UJZ ; 电流标幺值 I* =I/IJZ

(3)无限大容量系统三相短路电流计算公式

短路电流标幺值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).

短路电流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)

冲击电流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC冲击系数,取1.8

所以 IC =1.52Id

冲击电流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)

当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC,取1.3

这时:冲击电流有效值IC =1.09*Id(KA)

冲击电流峰值: ic =1.84 Id(KA)

掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.

一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标幺值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.

下面介绍一种 "口诀式"的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.

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