1.一种筛选供水管网泄漏区域的方法,其特征在于,具体按照以下步骤进行:
步骤1,通过地理信息系统显示的城市供水管网特点,将供水管网进行虚拟DMA分区,编号1~n,每个虚拟分区中的用户数为500~1000;
步骤2,确定管网漏点密度、管龄、漏点在不同管材上的分布、漏点在不同路面负荷的分布、管网平均压力、综合管网密度为城市管网的漏损指标;
步骤3,建立主观分权的第一层级判断矩阵:
城市供水专家分别对1~n号虚拟DMA分区中的每两个漏损指标进行重要性评判,某个虚拟DMA分区中管网漏点密度、管龄、漏点在不同管材上的分布、漏点在不同路面负荷的分布、管网平均压力、综合管网密度的重要性得分分别为a、b、c、d、e、f,形成该虚拟DMA分区中六个漏损指标的重要性评估矩阵A,如公式(1)所示;
其中,aij代表两个漏损指标之间的比值,利用方根法由重要性评估矩阵A求出1~n号虚拟DMA分区中各漏损指标的主观权值wi,并对重要性评估矩阵A进行层次单排序及一致性检验,一致性检验不通过时,重新调整重要性评估矩阵A,直到一致性检验通过;
步骤4,建立客观分权的第二层级判断矩阵:
通过ArcGIS统计1~n号虚拟DMA分区的综合管网密度、管网漏点密度和管龄;通过历年漏点统计数据得到1~n号虚拟DMA分区的漏点在不同管材上的分布及漏点在不同路面负荷的分布;通过SCADA系统和水力模型模拟得到1~n号虚拟DMA分区的管网平均压力;基于以上信息建立1~n号虚拟DMA分区中各漏损指标的客观分权矩阵;利用方根法由客观分权矩阵求出各漏损指标的客观权值wi′,并对客观分权矩阵进行层次单排序及一致性检验,一致性检验不通过时,需要重新调整客观分权矩阵,直到一致性检验通过;
步骤5,利用热图聚类构建可视化的AHP模型:利用1~n号虚拟DMA分区的各漏损指标的客观权值wi′,进行热图聚类;
步骤6,按照每个虚拟DMA分区总权重从大到小对1~n号虚拟DMA分区进行层次总排序,并计算层次总排序的一致性,通过一致性验后,按照步骤5得到可视化的AHP模型筛选出供水管网的高漏损区域并能获得各个虚拟DMA分区存在的具体问题。
2.根据权利要求1所述的一种筛选供水管网泄漏区域的方法,其特征在于,所述步骤3中,利用方根法由重要性评估矩阵A求出1~n号虚拟DMA分区中各漏损指标的主观权值wi的方法为:将重要性评估矩阵A各列向量采用集合平均然后归一化,得到列向量近似作为加权向量,如公式(2);
3.根据权利要求2所述的一种筛选供水管网泄漏区域的方法,其特征在于,所述步骤3中,对重要性评估矩阵A进行层次单排序的方法为:求解重要性评估矩阵A的特征值,如公式(3);
其中,λ表示重要性评估矩阵A的特征值;对于上一层因素而言,对本层次各因素的重要性进行排序:AW=λmaxW,W为重要性评估矩阵A的特征向量,λmax表示重要性评估矩阵A的最大特征值;
采用公式(4)进行一致性检验:计算重要性评估矩阵A的一致性比率CR1,
其中,CI为一致性特征数,CI=(λmax-1)/(n-1),RI为随机一致性指标,若CR1<0.1,则通过一致性验证;否则没有通过一致性验证。
4.根据权利要求1所述的一种筛选供水管网泄漏区域的方法,其特征在于,所述步骤5′中,利用1~n号虚拟DMA分区的各漏损指标的客观权值wi进行热图聚类,具体按照以下步骤进行:步骤a,将总权重最小的虚拟DMA分区视为对照组,其它虚拟DMA分区视为试验组,进行归一化处理,见公式(5);
其中,Zi代表各虚拟DMA分区的漏损指标权值归一化处理的数据,Ii为各虚拟DMA分区的漏损指标权值,i为1,2,...,n,Ij为总权重最小的虚拟DMA分区的漏损指标权值;
步骤b,将归一化处理的数据进行对数处理,利用Cluster 3.0做出热图分析;
步骤c,通过欧式距离计算每个虚拟DMA分区中对应漏损指标权重之间的距离,聚类方法采用平均连接法,用相似度系数表示变量之间的相似性;
步骤d,寻找各类之间最近的两类,归为一类;
步骤e,重新计算新生产的类与各旧类之间的相似层度,并重复步骤c和步骤d,直到所有样本归为一类。
5.根据权利要求1所述的一种筛选供水管网泄漏区域的方法,其特征在于,所述步骤6中,对1~n号虚拟DMA分区进行层次总排序并验证层次总排序的一致性的方法为:(1)计算某一层次的层次总排序经归一化后得到该层所有因素对最高层相对重要性的权重值;
(2)设1~n个虚拟DMA分区对上一层的层次单排序一致性指标为CI,随机一致性为RI,则层次总排序的一致性比率见公式(6),其中,
CR2为层次总排序的一致性比率,CIj为各层的一致性特征数,RIj为各层的随机一致性指标,aj为公式(1)中按行相乘后开n次方,再除以公式(1)中每一行按行相乘,具体见公式(7),j为1,2,...,6,n=6;若CR2<0.1,则通过一致性验证;否则,没有通过一致性验证。
6.根据权利要求1所述的一种筛选供水管网泄漏区域的方法,其特征在于,所述步骤1中,以干管作为虚拟DMA边界,将南北指向的管道划分在虚拟分区线的右侧,将东西指向的管道划分在虚拟分区线的下侧。