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第30卷第10期现代计算机

2024年5月25日ModernComputer·11·

文章编号:1007‑1423（2024）10‑0011‑07DOI:10.3969/j.issn.1007‑1423.2024.10.002

基于模型融合的供水管网渗漏预测研究

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韩立伟，康云凯

（华北水利水电大学信息工程学院，郑州450046）

摘要：供水管网泄漏问题对水资源造成了严重浪费和污染。通过利用华中某企业的管网GIS数据库建立数据集，在

传统分类模型中分析学习曲线和可靠性曲线，筛选出随机森林（RF）、逻辑回归（LR）和BP神经网络（BP）模型，并对其

进行优化。最后，为克服单一预测模型的不足，引入了基于堆叠法（Stacking）和投票法（Voting）的融合模型。在融合模

型中，将这三种模型作为基础模型，LR作为元模型。通过扩大模型的宽度，成功提高了模型的性能。实验结果表明，

融合模型在测试集中预测供水管网漏水的准确率达到94.9%，AUC值为0.970。融合模型的预测能力明显优于任何仅使

用单一特征构建的分类器，并具备良好的泛化能力和鲁棒性。

关键词：供水网络；融合模型；随机森林；BP神经网络

0引言1数据和研究过程

作为城市基础设施的重要组成部分，我国11..11数据来源数据来源

城市供水管网建设规模不断扩大。2021年，我

结合《建筑给水排水设计规范》（GB50015—

国城市供水总量达到673.34亿立方米，同比增

2019）等国家标准和行业规范，确定了供水管道

长6.96%；城市供水管道长度达到105.99万公里，

渗漏风险的源头因素。基于数据的可采集性、完

同比增长5.26%；人均日用水量达到185.03升；

整性和准确性，本文特征数据库中筛选出管道材

［1］

供水普及率达到99.38%。然而，供水管网在运

质、管径、管龄、道路荷载、运行压力、以往故

行过程中难免会受到一定程度的损坏，发生漏水

障及管长七个因素作为管网渗漏的影响因素。研

事故，不可避免地会产生一些负面影响。

究区域为华中某市，研究数据基于该市2015—

首先，渗漏事故的发生会导致污染物进入

2021年的管道GIS数据和检测维护记录。

供水系统，造成水质安全隐患。其次，渗漏事

故的发生会造成大量优质自来水资源的浪费。11..22研究过程研究过程

此外，优质水资源的流失增加了供水成本，供通过整合管道GIS数据库和检查维护记录

水设备的损坏增加了供水企业的固定资产投资数据库作为基础数据，以有无泄漏为区分标准，

和维护成本支出。鉴于供水管网的现状和损坏分别标记为0和1，剔除数据库中管道编号、埋

事故带来的负面影响，在社会对供水企业服务管位置等无关指标，以及管道材质、管道长度、

水平要求越来越高、政府对管网建设越来越重管龄等相关指标。数据预处理后，数据集被分

视的背景下，构建城市供水管网漏损系数体系