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基于贝叶斯理论的供水管道风险评价研究

作　者: 王晨婉
导　师: 张宏伟
学　校: 天津大学
专　业: 环境工程
关键词: 供水管道贝叶斯方法风险评价灰口铸铁管状态评价
分类号: F224
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

供水管道风险评价是实现管网科学管理,保障供水安全的重要手段。本文针对管道日常运行中面临的威胁,构建管道风险评价体系。首先,采用系统脆弱性、威胁发生概率及事故后果的乘积作为风险定义。管道日常运行中,受到的威胁是腐蚀和载荷作用。根据威胁的特点,将管道脆弱性及威胁发生的概率综合考虑,统一评价。管道风险评价则由管道状态评价和事故后果(重要性指数)两个要素构成。其次,提出基于贝叶斯理论的管道风险评价体系。管道状态评价模型选取管龄、管径等十一个评价指标,指标权重作为模型参数;依据前人的研究成果给出模型参数的拟合范围,输入管道实际运行数据求解贝叶斯状态评价模型。考察指标及其变化对评价结果的影响;对比贝叶斯模型与指数系统模型的区别,分析贝叶斯模型的特点。根据管道流量及位置等因素计算管道重要性指数,综合管道状态评价值计算管道风险值。贝叶斯风险评价体系将管道老化的普遍规律与实际管网的运行情况相结合,有助于统计学方法与供水实践的统一。再次,针对我国目前铺设比例最高的灰口铸铁管,提出管道风险等级评价体系。选择必要的指标,并将指标的状态分成三级,运行良好,需要检测和维护更新。由供水管道运行数据经验判定管道处于各个等级的概率;再结合供水管道实际运行情况与经验判断的差异进行管道评价,从而有效判定管道运行状态。管道状态评价结果采用分级的形式输出,并将重要性指数分成重要和常规两级。综合以上两项指标确定灰口铸铁管的风险等级。最后,以华北某地区管网作为研究对象,示范验证灰口铸铁管等级风险评价体系。为供水部门采用合理的顺序进行管道维护更新提供了依据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-18
  1.1 课题的背景及研究意义  9-11
  1.2 国内外管道评价研究与应用现状  11-16
    1.2.1 管道状态评价的国内外研究与应用现状  11-15
    1.2.2 管道风险评价的国内外研究与应用现状  15-16
  1.3 本文的研究内容  16-18
第二章供水管道评价基础  18-35
  2.1 风险及风险评价概述  19-20
  2.2 供水管道风险评价  20-24
    2.2.1 供水管道面临威胁  21-22
    2.2.2 供水管道脆弱性  22-23
    2.2.3 本文管道风险评价框架的确定  23-24
  2.3 风险评价方法的选取  24-25
  2.4 管道状态评价方法的选取  25-31
    2.4.1 指标评价法概述  25-27
    2.4.2 评价指标的分析  27-31
  2.5 管网风险评价应用软件介绍  31-33
    2.5.1 WinBUGS软件介绍  31-33
    2.5.2 R软件介绍  33
  2.6 本章小结  33-35
第三章基于贝叶斯理论的供水管道风险评价体系研究  35-59
  3.1 贝叶斯理论概述  36-40
    3.1.1 贝叶斯理论概念  36-38
    3.1.2 贝叶斯理论在实践中的应用  38-40
  3.2 基于贝叶斯理论的供水管道状态评价模型  40-46
    3.2.1 构建供水管道状态评价模型  40-45
    3.2.2 贝叶斯模型评价结果  45-46
  3.3 评价指标的分析讨论  46-50
  3.4 对比贝叶斯评价模型与指数评价模型  50-54
    3.4.1 指数系统评价法  50-53
    3.4.2 评价结果分析  53-54
  3.5 给水管道重要性指数的确定  54-57
  3.6 给水管道风险计算公式  57
  3.7 本章小结  57-59
第四章基于贝叶斯理论的灰口铸铁管风险评价等级模型  59-75
  4.1 我国灰口铸铁管的现状  59-60
  4.2 管道状态评价结果表达方式的探讨  60-63
    4.2.1 管道状态评价结果  60-62
    4.2.2 贝叶斯模型评价结果的分级研究  62-63
  4.3 管道等级评价指标选取的研究  63-68
    4.3.1 基于贝叶斯模型选取评价指标  63-66
    4.3.2 评价指标的分级研究  66-68
  4.4 管道状态等级评价的研究  68-73
    4.4.1 基于贝叶斯理论的管道状态评价模型  68-70
    4.4.2 灰口铸铁管重要性指数的分级研究  70-72
    4.4.3 灰口铸铁管等级评价结果  72-73
  4.5 本章小结  73-75
第五章实例研究  75-87
  5.1 实例管网介绍  75-76
  5.2 实例管网风险评价  76-86
    5.2.1 计算方法  76-78
    5.2.2 评价结果及分析  78-86
  5.3 本章小结  86-87
第六章结论与展望  87-94
  6.1 结论  87-89
    6.1.1 本文的研究成果  87-88
    6.1.2 本文研究的创新点  88-89
    6.1.3 本文研究中的不足  89
  6.2 展望  89-94
参考文献  94-103
发表论文和参加科研情况说明  103-105
致谢  105-106
附录：灰口铸铁管状态评价模型部分程序  106-108

基于贝叶斯理论的供水管道风险评价研究

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