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研究生: 蔡裕國
Yu-Kuo Tsai
論文名稱: 自來水管漏水預估模型之探討
Study of Decision-tree-based Leak Estimate for Water Distribution Network
指導教授: 呂守陞
Sou-Sen Leu
口試委員: 謝佑明
Yo-Ming Hsieh
潘乃欣
Nai-Hsin Pan
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 130
中文關鍵詞: 決策樹資料探勘漏水推估模式
外文關鍵詞: Decision trees, Data mining, Leaks Estimate
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  • 自來水管網漏水率改善,過度依賴固定資產管線的汰換率,則需投入大量預算,然在政治、氣候及經濟影響因素下,無法調整水費收入,進而增加預算進行管線汰換下,突顯主動式漏水檢測作業重要性,即以最經濟的方法進行漏水管線重點式的改善,而非區域全面汰換或屆齡汰換,目前文獻上漏水預估模型分類,小區計量模型、水力模型及漏水潛勢模型,因受限於條件限制下,實務上,不易整體性的運用於自來水管網檢測作業,目前漏水檢測作業多以供水系統漏水率嚴重之區域進行重點式巡檢,其成果與效率受限於檢測人員的經驗與經歷,無法達到客觀性判斷及預知漏水點之目標。
    有鑑於此,本研究以市區巷弄之街廓為分割單元,蒐集自來水管漏水因子,經資料前處後,首先以羅吉斯迴歸(Logistic Regression)導入修正街廓管線漏水機率,並利用決策樹分析(Decision Tree, DT)進行漏水預測,接著利用將「路面漏水」、「檢測地下漏水」資料庫,依據壓力管線先漏後破理論(Leak Before Break, LBB),將二種不同狀態漏水點作空間相關性分析,最後結合前項決策樹漏水預測結果,顯示本研究由決策樹架構,配合導入羅吉斯迴歸修正及空間相關性所建決策樹模型具有合理性與可用性,可作為日後供水管網系統漏水診斷推估發生漏水之街廓及排定檢測漏水路段順序。


    Over-reliance on fixed assets pipeline replacement for improving water distribution network leakage rate condition, water utilities have to invest a huge of budget. However, under water consumption policy, climate, and economic factors, water revenue is hard to increase. Thus, under the circumstance that the budget for pipeline replacement is limited, a proactive leak detection operation is the most economical method for water pipeline leakage improvement. Rather than completely replaced the whole aged pipe in an area, some previous researches propose leakage detection models to find leakage hotspots in the network. These including: break down large water network to small DMAs, residential econometric model, water hydraulic simulation model. Due to limited conditions under the substantive and difficult to apply water pipe network integrity testing operations, the current leakage inspection and detection only focus on serious leakage areas, its effectiveness and efficiency is limited and depend on the experience of testing personnel.
    For this reason, this study alleys of urban street blocks as a split unit for collecting water pipe leakage factors. After data processing, first with logistic regression (Logistic Regression) introducing amendments to street blocks pipeline leak probability and then use Decision Tree Analysis (DTA) to predict leak. After that, the use of the "road leakage," "detect underground leaks" database, according to the pressure line leak-before-break theory (Leak Before Break, LBB), will be two different states leakage points for the spatial correlation analysis. Finally, combining into a leak-before-break DTA forecasting model for leak prediction. The results of this study include the tree structure, with the guide Logistic regression correction and spatial correlation of the decision tree model was built and is reasonable availability, for future water supply system leaks occur street blocks estimate leakage of diagnosis and detection of leaking sections in a scheduled order.

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 IV 目錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 11 第一章 緒論 13 1.1 研究動機與目的 13 1.2 研究範圍及限制 14 1.3 研究方法與流程 16 1.4 論文架構 18 1.5 小結 19 第二章 文獻回顧 20 2.1 防漏成本 20 2.2 漏水防治四大主軸 24 2.3 自來水管線漏損檢測方法 27 2.4管網漏水推估模型 29 2.4.1 小區計量模型 31 2.4.2 水力模型 33 2.4.3漏水潛勢模型 34 2.5 管網漏水推估模型未來發展方向 37 2.6 小結 38 第三章 案例背景 41 3.1 漏水發生原因及機制 41 3.2 檢測地下漏水統計 42 3.3 國內外漏水率比較 47 3.4 供水概況 48 3.5 漏水改善執行概況及瓶頸 54 3.6 小結 56 第四章 資料探勘工具選擇 57 4.1 資料探勘功能 57 4.1.1資料探勘功能 58 4.1.2資料探勘步驟 61 4.2 決策樹分析及演算法 61 4.3 羅吉斯迴歸 65 4.4 資料探勘相關研究 67 4.5 小結 69 第五章 決策樹研究流程及結果 70 5.1 決策樹分析工作流程 71 5.2 資料蒐集 73 5.3 管漏因子正規化 77 5.4 輸入因子基本統計 80 5.5 未漏水管段與漏水管段比較 90 5.6 相關性分析 97 5.7 漏水因子重要度分析 100 5.8 路段漏水分析 102 5.8.1羅吉斯迴歸修正漏水機率 102 5.8.2 分類迴歸樹預測 103 5.9 路面漏水詮釋 109 5.10 地下漏水復發評估 110 5.11 管線裂縫發展影響因子 111 5.12 檢測地下漏水點數量推估 114 5.13 路面漏水與檢測地下漏水空間相關性分析 118 5.14 小結 128 第六章 結論與建議 130 6.1 結論 130 6.2 建議 131 參考文獻 132

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    無法下載圖示 全文公開日期 2020/08/24 (校內網路)
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