论文-A PARTITIONING ALGORITHM OF SMALL WATER SUPPLY NETWORK BASE...

简介：
在本文中，研究者姚晨与李少远共同开发出一种基于INFOWORKS WS软件的新型小型水网划分方法。该算法的核心概念在于将复杂水资源系统转化为加权有向图模型，并利用Dijkstra算法计算出水源至各节点的最低能耗通路以优化原有结构。通过Sugiyama方法，我们确定了系统层次分布及其初始区域划分。特别地，在距离水源较远而靠近边界区的部分，我们引入了特定规则来界定其归属并明确最终分组。以InfoWorks WS平台为基础，选取一个典型城镇案例进行实证分析，结果证明了该划分策略的可行性与优势。知识点一：水网分区算法 知识点二：加权有向图与Dijkstra算法 在水网模型中，加权有向图是一种用于描述节点间连通关系及其权重特征的数学模型。其中，节点通常表示供水系统的接口位置，边对应于连接各节点之间的输水管道，其数值可取包括管道流量、耗能损耗等因素。Dijkstra算法则是一种经典的最短路径计算方法，在加权有向图中能够有效确定从源节点至任意目标节点的最优路径。通过该算法可以系统地推导出水源至各节点所需的最低能量损耗路径，从而为后续分析和分区工作奠定基础。知识点三：Sugiyama算法与网络布局 Sugiyama算法是一种层次结构绘制方法，通过合理安排节点位置以实现清晰的连接关系。该算法在水网分区领域被应用于规划主网络的组织架构，从而有效呈现系统的层级分布和分区配置。知识点四：边界准则与区域划分 边界准则是判断节点是否属于特定区域的关键依据。在水网分区算法中，那些远离水源且位于边界区域的节点提出了特定的标准来检查它们的归属情况。此步骤对于确定最终分区具有重要意义，确保了区域划分的合理性和管理的有效性。知识点五：InfoWorks WS软件 本节介绍InfoWorks WS软件。该软件具备丰富功能，能够构建、运行及评估水系网络模型。其特色在于可模拟水流与压力变化，并识别漏水问题及制定应对方案。利用InfoWorks WS软件，构建基于真实数据的城市水网模型实例后，证明了该分水区域优化方法的有效性。该系统采用自衡式双变量调节（self-balanced dual-variable control）的自动控制技术，在分段计价区段内实现资源的最优分配。基于标号的最短路径寻求算法（Dijkstra algorithm）和改进型有向无环图拓扑排序算法（Sugiyama algorithm）协同工作，确保了分区计量区域内的高效运行。该系统通过实时优化边界准则，动态调整资源分配方案，最终实现各分段计价区段的均衡发展。