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城市人口壓力給水管網(wǎng)系統(tǒng)所面臨的問題及策略

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隨著遙測(cè)遠(yuǎn)傳設(shè)備價(jià)格的下降,SCADA系統(tǒng)和優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)用化階段;計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也使GPS、GIS、MIS及OA等系統(tǒng)走向成熟;信息技術(shù),傳感器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制等技術(shù)的進(jìn)步,促進(jìn)了大型系統(tǒng)的控制和管理水平提高;優(yōu)化技術(shù)、模擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為模擬大型的動(dòng)態(tài)變化的給水管網(wǎng)系統(tǒng)提供了條件。
建立與實(shí)際管網(wǎng)系統(tǒng)特征相符的動(dòng)態(tài)模型是優(yōu)化管理、優(yōu)化調(diào)度及優(yōu)化改(擴(kuò))建的基礎(chǔ),是診斷管網(wǎng)異常、提高管理水平的保證。 
廣西供水設(shè)備給水管網(wǎng)模型主要應(yīng)用于信息的查詢顯示、現(xiàn)狀分析(供水路徑、水流方向、管道負(fù)荷、供水趨勢(shì)等)、事故處理分析、實(shí)用輔助改(擴(kuò))建以及漏失控制、優(yōu)化調(diào)度、水質(zhì)監(jiān)控等。 
3 城市給水管網(wǎng)分區(qū) 
給水管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)解決管網(wǎng)現(xiàn)存問題至關(guān)重要,但由于管網(wǎng)布局不盡合理,故系統(tǒng)的微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)改善管網(wǎng)運(yùn)行的作用十分有限,為此提出了城市給水管網(wǎng)分區(qū)的新理念。
國外城市分區(qū)供水起步于20世紀(jì)80年代,英國倫敦的給水管網(wǎng)被改造為16個(gè)區(qū)域,日本東京的管網(wǎng)由50多個(gè)區(qū)域組成,大阪的管網(wǎng)有18個(gè)區(qū)域[3]。
3.1 城市給水管網(wǎng)分區(qū)新概念
給水管網(wǎng)分區(qū)對(duì)提高供水系統(tǒng)管理水平、提高供水效益、優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行以及減小產(chǎn)銷差等具有重要意義。這里的“分區(qū)”不同于一般概念上的管網(wǎng)并聯(lián)或串聯(lián)分區(qū),而是將現(xiàn)有的管網(wǎng)系統(tǒng)改造為若干個(gè)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)分區(qū)供水,實(shí)施區(qū)域管理。為保證安全用水,各區(qū)域之間用應(yīng)急管道連通。分區(qū)后管網(wǎng)的供水管和配水管功能明確,各區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目少(見圖2) 。 
3.2 給水管網(wǎng)分區(qū)方法
一般應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)分區(qū)目的來確定分區(qū),其技術(shù)流程如圖3所示。
廣西供水設(shè)備整個(gè)分區(qū)過程可分為以下幾部分:管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)模型建立,選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù),確定區(qū)域規(guī)模,劃定區(qū)域邊界,設(shè)定進(jìn)水點(diǎn)及區(qū)域的規(guī)整等。
①選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù)
第一階層分區(qū)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)合理配水,除此以外的其他功能(如流量計(jì)量、壓力控制、改善低壓區(qū)、減少漏失量、提高水質(zhì)等)應(yīng)在第二階層或第三階層分區(qū)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。一般根據(jù)管網(wǎng)規(guī)模、可靠性要求及資金狀況等確定階層。我國的給水管網(wǎng)系統(tǒng)分區(qū)應(yīng)至少采用兩階層系統(tǒng),如資金不足可分步實(shí)施。 
②劃定區(qū)域規(guī)模
在保證用戶水壓足夠的前提下,分區(qū)后管網(wǎng)應(yīng)均衡水壓,盡可能實(shí)現(xiàn)低壓供水以利于減少漏失量、能耗和事故發(fā)生率。為將區(qū)域水壓控制在一定范圍內(nèi),需考慮以下因素來確定區(qū)域規(guī)模:區(qū)域內(nèi)地形標(biāo)高差、管道的水頭損失、區(qū)域的形狀、進(jìn)水點(diǎn)的位置、人口密度及工業(yè)用水情況等。為減少管網(wǎng)改造費(fèi)用,也應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有主要管道的管徑確定管段流量,設(shè)計(jì)分區(qū)規(guī)模。另外,分區(qū)之后的區(qū)域規(guī)模應(yīng)便于漏失調(diào)查和區(qū)域計(jì)量。
③確定進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目和位置
區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目與區(qū)域內(nèi)水壓控制、流量測(cè)定以及事故發(fā)生時(shí)的解決措施等有關(guān)。在保證供水安全可靠的情況下,進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目應(yīng)盡量少。單點(diǎn)進(jìn)水時(shí)有利于設(shè)定進(jìn)水管的位置和確定水壓控制點(diǎn),而多點(diǎn)進(jìn)水時(shí)則難于確定水壓控制點(diǎn),但當(dāng)發(fā)生事故時(shí)多點(diǎn)進(jìn)水則相對(duì)容易保證供水安全可靠。區(qū)域規(guī)模不大時(shí)一般建議采用2個(gè)進(jìn)水點(diǎn),主要是為了當(dāng)發(fā)生事故或用水量變化較大時(shí)易于管理。必須通過反復(fù)的水力模擬計(jì)算來確定進(jìn)水點(diǎn)的數(shù)目和位置。
④劃定區(qū)域邊界
分區(qū)邊界應(yīng)考慮的主要因素是:地面標(biāo)高(分高、低區(qū));地形(江河、鐵路、主要街道);用戶用水類型;現(xiàn)有水廠的供水能力(經(jīng)濟(jì)合理);水壓分界線等。
⑤區(qū)域的規(guī)整
分區(qū)確定之后應(yīng)通過水力模擬計(jì)算確定其合理性并進(jìn)一步完善方案,明確給水管網(wǎng)系統(tǒng)中的主要送水干管,限制干管配水,對(duì)部分管道實(shí)施閘斷、改造或加設(shè)供水設(shè)施。為減少管網(wǎng)內(nèi)死水的發(fā)生,應(yīng)使管道末梢部分形成環(huán)狀或在管道末端部分設(shè)置排水設(shè)備。
3.3 分區(qū)的作用
①給水管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃??烧莆崭鱾€(gè)區(qū)域的水量,易計(jì)算分配水量、布置管道、計(jì)算管徑等;明確各管路的功能及重要性,便于提出舊管道的改建方案。
②控制水壓。根據(jù)安裝在區(qū)域邊界和區(qū)域末梢的儀表數(shù)據(jù),調(diào)整進(jìn)水管線上的控制閥,可方便準(zhǔn)確地控制壓力,均衡管網(wǎng)水壓,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)低壓供水,從而減少漏失量并節(jié)省能耗。
③控制水質(zhì)。余氯是管網(wǎng)水質(zhì)的主要控制指標(biāo),通過余氯監(jiān)測(cè)儀可了解區(qū)域內(nèi)余氯含量,通過區(qū)域內(nèi)加氯可均衡管網(wǎng)余氯含量;當(dāng)管道清洗后恢復(fù)使用時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致濁度增加,分區(qū)可將其控制在某一區(qū)域;當(dāng)管網(wǎng)受“二次污染”時(shí),易于追查水質(zhì)變化的原因,減小影響范圍。
④減小供水產(chǎn)銷差。區(qū)域計(jì)量是管網(wǎng)分區(qū)的主要目的,可有效減小供水產(chǎn)銷差,提高經(jīng)濟(jì)效益。 
隨著遙測(cè)遠(yuǎn)傳設(shè)備價(jià)格的下降,SCADA系統(tǒng)和優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)用化階段;計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也使GPS、GIS、MIS及OA等系統(tǒng)走向成熟;信息技術(shù),傳感器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制等技術(shù)的進(jìn)步,促進(jìn)了大型系統(tǒng)的控制和管理水平提高;優(yōu)化技術(shù)、模擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為模擬大型的動(dòng)態(tài)變化的給水管網(wǎng)系統(tǒng)提供了條件。
建立與實(shí)際管網(wǎng)系統(tǒng)特征相符的動(dòng)態(tài)模型是優(yōu)化管理、優(yōu)化調(diào)度及優(yōu)化改(擴(kuò))建的基礎(chǔ),是診斷管網(wǎng)異常、提高管理水平的保證。建模技術(shù)流程見圖1[2]。 
廣西供水設(shè)備給水管網(wǎng)模型主要應(yīng)用于信息的查詢顯示、現(xiàn)狀分析(供水路徑、水流方向、管道負(fù)荷、供水趨勢(shì)等)、事故處理分析、實(shí)用輔助改(擴(kuò))建以及漏失控制、優(yōu)化調(diào)度、水質(zhì)監(jiān)控等。 
3 城市給水管網(wǎng)分區(qū) 
給水管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)解決管網(wǎng)現(xiàn)存問題至關(guān)重要,但由于管網(wǎng)布局不盡合理,故系統(tǒng)的微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)改善管網(wǎng)運(yùn)行的作用十分有限,為此提出了城市給水管網(wǎng)分區(qū)的新理念。
國外城市分區(qū)供水起步于20世紀(jì)80年代,英國倫敦的給水管網(wǎng)被改造為16個(gè)區(qū)域,日本東京的管網(wǎng)由50多個(gè)區(qū)域組成,大阪的管網(wǎng)有18個(gè)區(qū)域[3]。
3.1 城市給水管網(wǎng)分區(qū)新概念
給水管網(wǎng)分區(qū)對(duì)提高供水系統(tǒng)管理水平、提高供水效益、優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行以及減小產(chǎn)銷差等具有重要意義。這里的“分區(qū)”不同于一般概念上的管網(wǎng)并聯(lián)或串聯(lián)分區(qū),而是將現(xiàn)有的管網(wǎng)系統(tǒng)改造為若干個(gè)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)分區(qū)供水,實(shí)施區(qū)域管理。為保證安全用水,各區(qū)域之間用應(yīng)急管道連通。分區(qū)后管網(wǎng)的供水管和配水管功能明確,各區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目少(見圖2) 。 
3.2 給水管網(wǎng)分區(qū)方法
一般應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)分區(qū)目的來確定分區(qū),其技術(shù)流程如圖3所示。
整個(gè)分區(qū)過程可分為以下幾部分:管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)模型建立,選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù),確定區(qū)域規(guī)模,劃定區(qū)域邊界,設(shè)定進(jìn)水點(diǎn)及區(qū)域的規(guī)整等。
①選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù)
第一階層分區(qū)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)合理配水,除此以外的其他功能(如流量計(jì)量、壓力控制、改善低壓區(qū)、減少漏失量、提高水質(zhì)等)應(yīng)在第二階層或第三階層分區(qū)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。一般根據(jù)管網(wǎng)規(guī)模、可靠性要求及資金狀況等確定階層。我國的給水管網(wǎng)系統(tǒng)分區(qū)應(yīng)至少采用兩階層系統(tǒng),如資金不足可分步實(shí)施。 
②劃定區(qū)域規(guī)模
在保證用戶水壓足夠的前提下,分區(qū)后管網(wǎng)應(yīng)均衡水壓,盡可能實(shí)現(xiàn)低壓供水以利于減少漏失量、能耗和事故發(fā)生率。為將區(qū)域水壓控制在一定范圍內(nèi),需考慮以下因素來確定區(qū)域規(guī)模:區(qū)域內(nèi)地形標(biāo)高差、管道的水頭損失、區(qū)域的形狀、進(jìn)水點(diǎn)的位置、人口密度及工業(yè)用水情況等。為減少管網(wǎng)改造費(fèi)用,也應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有主要管道的管徑確定管段流量,設(shè)計(jì)分區(qū)規(guī)模。另外,分區(qū)之后的區(qū)域規(guī)模應(yīng)便于漏失調(diào)查和區(qū)域計(jì)量。
③確定進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目和位置
區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目與區(qū)域內(nèi)水壓控制、流量測(cè)定以及事故發(fā)生時(shí)的解決措施等有關(guān)。在保證供水安全可靠的情況下,進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目應(yīng)盡量少。單點(diǎn)進(jìn)水時(shí)有利于設(shè)定進(jìn)水管的位置和確定水壓控制點(diǎn),而多點(diǎn)進(jìn)水時(shí)則難于確定水壓控制點(diǎn),但當(dāng)發(fā)生事故時(shí)多點(diǎn)進(jìn)水則相對(duì)容易保證供水安全可靠。區(qū)域規(guī)模不大時(shí)一般建議采用2個(gè)進(jìn)水點(diǎn),主要是為了當(dāng)發(fā)生事故或用水量變化較大時(shí)易于管理。必須通過反復(fù)的水力模擬計(jì)算來確定進(jìn)水點(diǎn)的數(shù)目和位置。
④劃定區(qū)域邊界
分區(qū)邊界應(yīng)考慮的主要因素是:地面標(biāo)高(分高、低區(qū));地形(江河、鐵路、主要街道);用戶用水類型;現(xiàn)有水廠的供水能力(經(jīng)濟(jì)合理);水壓分界線等。
⑤區(qū)域的規(guī)整
分區(qū)確定之后應(yīng)通過水力模擬計(jì)算確定其合理性并進(jìn)一步完善方案,明確給水管網(wǎng)系統(tǒng)中的主要送水干管,限制干管配水,對(duì)部分管道實(shí)施閘斷、改造或加設(shè)供水設(shè)施。為減少管網(wǎng)內(nèi)死水的發(fā)生,應(yīng)使管道末梢部分形成環(huán)狀或在管道末端部分設(shè)置排水設(shè)備。
3.3 分區(qū)的作用
①給水管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃??烧莆崭鱾€(gè)區(qū)域的水量,易計(jì)算分配水量、布置管道、計(jì)算管徑等;明確各管路的功能及重要性,便于提出舊管道的改建方案。
②控制水壓。根據(jù)安裝在區(qū)域邊界和區(qū)域末梢的儀表數(shù)據(jù),調(diào)整進(jìn)水管線上的控制閥,可方便準(zhǔn)確地控制壓力,均衡管網(wǎng)水壓,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)低壓供水,從而減少漏失量并節(jié)省能耗。
③控制水質(zhì)。余氯是管網(wǎng)水質(zhì)的主要控制指標(biāo),通過余氯監(jiān)測(cè)儀可了解區(qū)域內(nèi)余氯含量,通過區(qū)域內(nèi)加氯可均衡管網(wǎng)余氯含量;當(dāng)管道清洗后恢復(fù)使用時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致濁度增加,分區(qū)可將其控制在某一區(qū)域;當(dāng)管網(wǎng)受“二次污染”時(shí),易于追查水質(zhì)變化的原因,減小影響范圍。
④減小供水產(chǎn)銷差。區(qū)域計(jì)量是管網(wǎng)分區(qū)的主要目的,可有效減小供水產(chǎn)銷差,提高經(jīng)濟(jì)效益。 
隨著遙測(cè)遠(yuǎn)傳設(shè)備價(jià)格的下降,SCADA系統(tǒng)和優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)用化階段;計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也使GPS、GIS、MIS及OA等系統(tǒng)走向成熟;信息技術(shù),傳感器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制等技術(shù)的進(jìn)步,促進(jìn)了大型系統(tǒng)的控制和管理水平提高;優(yōu)化技術(shù)、模擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為模擬大型的動(dòng)態(tài)變化的給水管網(wǎng)系統(tǒng)提供了條件。
建立與實(shí)際管網(wǎng)系統(tǒng)特征相符的動(dòng)態(tài)模型是優(yōu)化管理、優(yōu)化調(diào)度及優(yōu)化改(擴(kuò))建的基礎(chǔ),是診斷管網(wǎng)異常、提高管理水平的保證。建模技術(shù)流程見圖1[2]。 
給水管網(wǎng)模型主要應(yīng)用于信息的查詢顯示、現(xiàn)狀分析(供水路徑、水流方向、管道負(fù)荷、供水趨勢(shì)等)、事故處理分析、實(shí)用輔助改(擴(kuò))建以及漏失控制、優(yōu)化調(diào)度、水質(zhì)監(jiān)控等。 
3 城市給水管網(wǎng)分區(qū) 
給水管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)解決管網(wǎng)現(xiàn)存問題至關(guān)重要,但由于管網(wǎng)布局不盡合理,故系統(tǒng)的微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)改善管網(wǎng)運(yùn)行的作用十分有限,為此提出了城市給水管網(wǎng)分區(qū)的新理念。
國外城市分區(qū)供水起步于20世紀(jì)80年代,英國倫敦的給水管網(wǎng)被改造為16個(gè)區(qū)域,日本東京的管網(wǎng)由50多個(gè)區(qū)域組成,大阪的管網(wǎng)有18個(gè)區(qū)域[3]。
3.1 城市給水管網(wǎng)分區(qū)新概念
給水管網(wǎng)分區(qū)對(duì)提高供水系統(tǒng)管理水平、提高供水效益、優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行以及減小產(chǎn)銷差等具有重要意義。這里的“分區(qū)”不同于一般概念上的管網(wǎng)并聯(lián)或串聯(lián)分區(qū),而是將現(xiàn)有的管網(wǎng)系統(tǒng)改造為若干個(gè)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)分區(qū)供水,實(shí)施區(qū)域管理。為保證安全用水,各區(qū)域之間用應(yīng)急管道連通。分區(qū)后管網(wǎng)的供水管和配水管功能明確,各區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目少 。 
3.2 給水管網(wǎng)分區(qū)方法
一般應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)分區(qū)目的來確定分區(qū),其技術(shù)流程如圖3所示。
整個(gè)分區(qū)過程可分為以下幾部分:管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)模型建立,選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù),確定區(qū)域規(guī)模,劃定區(qū)域邊界,設(shè)定進(jìn)水點(diǎn)及區(qū)域的規(guī)整等。
①選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù)
第一階層分區(qū)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)合理配水,除此以外的其他功能(如流量計(jì)量、壓力控制、改善低壓區(qū)、減少漏失量、提高水質(zhì)等)應(yīng)在第二階層或第三階層分區(qū)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。一般根據(jù)管網(wǎng)規(guī)模、可靠性要求及資金狀況等確定階層。我國的給水管網(wǎng)系統(tǒng)分區(qū)應(yīng)至少采用兩階層系統(tǒng),如資金不足可分步實(shí)施。 
②劃定區(qū)域規(guī)模
在保證用戶水壓足夠的前提下,分區(qū)后管網(wǎng)應(yīng)均衡水壓,盡可能實(shí)現(xiàn)低壓供水以利于減少漏失量、能耗和事故發(fā)生率。為將區(qū)域水壓控制在一定范圍內(nèi),需考慮以下因素來確定區(qū)域規(guī)模:區(qū)域內(nèi)地形標(biāo)高差、管道的水頭損失、區(qū)域的形狀、進(jìn)水點(diǎn)的位置、人口密度及工業(yè)用水情況等。為減少管網(wǎng)改造費(fèi)用,也應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有主要管道的管徑確定管段流量,設(shè)計(jì)分區(qū)規(guī)模。另外,分區(qū)之后的區(qū)域規(guī)模應(yīng)便于漏失調(diào)查和區(qū)域計(jì)量。
③確定進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目和位置
區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目與區(qū)域內(nèi)水壓控制、流量測(cè)定以及事故發(fā)生時(shí)的解決措施等有關(guān)。在保證供水安全可靠的情況下,進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目應(yīng)盡量少。單點(diǎn)進(jìn)水時(shí)有利于設(shè)定進(jìn)水管的位置和確定水壓控制點(diǎn),而多點(diǎn)進(jìn)水時(shí)則難于確定水壓控制點(diǎn),但當(dāng)發(fā)生事故時(shí)多點(diǎn)進(jìn)水則相對(duì)容易保證供水安全可靠。區(qū)域規(guī)模不大時(shí)一般建議采用2個(gè)進(jìn)水點(diǎn),主要是為了當(dāng)發(fā)生事故或用水量變化較大時(shí)易于管理。必須通過反復(fù)的水力模擬計(jì)算來確定進(jìn)水點(diǎn)的數(shù)目和位置。
④劃定區(qū)域邊界
分區(qū)邊界應(yīng)考慮的主要因素是:地面標(biāo)高(分高、低區(qū));地形(江河、鐵路、主要街道);用戶用水類型;現(xiàn)有水廠的供水能力(經(jīng)濟(jì)合理);水壓分界線等。
⑤區(qū)域的規(guī)整
分區(qū)確定之后應(yīng)通過水力模擬計(jì)算確定其合理性并進(jìn)一步完善方案,明確給水管網(wǎng)系統(tǒng)中的主要送水干管,限制干管配水,對(duì)部分管道實(shí)施閘斷、改造或加設(shè)供水設(shè)施。為減少管網(wǎng)內(nèi)死水的發(fā)生,應(yīng)使管道末梢部分形成環(huán)狀或在管道末端部分設(shè)置排水設(shè)備。
3.3 分區(qū)的作用
①給水管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃??烧莆崭鱾€(gè)區(qū)域的水量,易計(jì)算分配水量、布置管道、計(jì)算管徑等;明確各管路的功能及重要性,便于提出舊管道的改建方案。
②控制水壓。根據(jù)安裝在區(qū)域邊界和區(qū)域末梢的儀表數(shù)據(jù),調(diào)整進(jìn)水管線上的控制閥,可方便準(zhǔn)確地控制壓力,均衡管網(wǎng)水壓,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)低壓供水,從而減少漏失量并節(jié)省能耗。
③控制水質(zhì)。余氯是管網(wǎng)水質(zhì)的主要控制指標(biāo),通過余氯監(jiān)測(cè)儀可了解區(qū)域內(nèi)余氯含量,通過區(qū)域內(nèi)加氯可均衡管網(wǎng)余氯含量;當(dāng)管道清洗后恢復(fù)使用時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致濁度增加,分區(qū)可將其控制在某一區(qū)域;當(dāng)管網(wǎng)受“二次污染”時(shí),易于追查水質(zhì)變化的原因,減小影響范圍。
④減小供水產(chǎn)銷差。區(qū)域計(jì)量是管網(wǎng)分區(qū)的主要目的,可有效減小供水產(chǎn)銷差,提高經(jīng)濟(jì)效益。 
2.給水管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)建模 
隨著遙測(cè)遠(yuǎn)傳設(shè)備價(jià)格的下降,SCADA系統(tǒng)和優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)用化階段;計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也使GPS、GIS、MIS及OA等系統(tǒng)走向成熟;信息技術(shù),傳感器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制等技術(shù)的進(jìn)步,促進(jìn)了大型系統(tǒng)的控制和管理水平提高;優(yōu)化技術(shù)、模擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為模擬大型的動(dòng)態(tài)變化的給水管網(wǎng)系統(tǒng)提供了條件。
建立與實(shí)際管網(wǎng)系統(tǒng)特征相符的動(dòng)態(tài)模型是優(yōu)化管理、優(yōu)化調(diào)度及優(yōu)化改(擴(kuò))建的基礎(chǔ),是診斷管網(wǎng)異常、提高管理水平的保證。建模技術(shù)流程見圖1[2]。 
給水管網(wǎng)模型主要應(yīng)用于信息的查詢顯示、現(xiàn)狀分析(供水路徑、水流方向、管道負(fù)荷、供水趨勢(shì)等)、事故處理分析、實(shí)用輔助改(擴(kuò))建以及漏失控制、優(yōu)化調(diào)度、水質(zhì)監(jiān)控等。 
3 城市給水管網(wǎng)分區(qū) 
給水管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)解決管網(wǎng)現(xiàn)存問題至關(guān)重要,但由于管網(wǎng)布局不盡合理,故系統(tǒng)的微觀動(dòng)態(tài)建模對(duì)改善管網(wǎng)運(yùn)行的作用十分有限,為此提出了城市給水管網(wǎng)分區(qū)的新理念。
國外城市分區(qū)供水起步于20世紀(jì)80年代,英國倫敦的給水管網(wǎng)被改造為16個(gè)區(qū)域,日本東京的管網(wǎng)由50多個(gè)區(qū)域組成,大阪的管網(wǎng)有18個(gè)區(qū)域[3]。
3.1 城市給水管網(wǎng)分區(qū)新概念
給水管網(wǎng)分區(qū)對(duì)提高供水系統(tǒng)管理水平、提高供水效益、優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行以及減小產(chǎn)銷差等具有重要意義。這里的“分區(qū)”不同于一般概念上的管網(wǎng)并聯(lián)或串聯(lián)分區(qū),而是將現(xiàn)有的管網(wǎng)系統(tǒng)改造為若干個(gè)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)分區(qū)供水,實(shí)施區(qū)域管理。為保證安全用水,各區(qū)域之間用應(yīng)急管道連通。分區(qū)后管網(wǎng)的供水管和配水管功能明確,各區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目少
3.2 給水管網(wǎng)分區(qū)方法
一般應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)分區(qū)目的來確定分區(qū),其技術(shù)流程如圖3所示。
整個(gè)分區(qū)過程可分為以下幾部分:管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)模型建立,選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù),確定區(qū)域規(guī)模,劃定區(qū)域邊界,設(shè)定進(jìn)水點(diǎn)及區(qū)域的規(guī)整等。
①選擇區(qū)域系統(tǒng)階層數(shù)
第一階層分區(qū)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)合理配水,除此以外的其他功能(如流量計(jì)量、壓力控制、改善低壓區(qū)、減少漏失量、提高水質(zhì)等)應(yīng)在第二階層或第三階層分區(qū)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。一般根據(jù)管網(wǎng)規(guī)模、可靠性要求及資金狀況等確定階層。我國的給水管網(wǎng)系統(tǒng)分區(qū)應(yīng)至少采用兩階層系統(tǒng),如資金不足可分步實(shí)施。 
②劃定區(qū)域規(guī)模
在保證用戶水壓足夠的前提下,分區(qū)后管網(wǎng)應(yīng)均衡水壓,盡可能實(shí)現(xiàn)低壓供水以利于減少漏失量、能耗和事故發(fā)生率。為將區(qū)域水壓控制在一定范圍內(nèi),需考慮以下因素來確定區(qū)域規(guī)模:區(qū)域內(nèi)地形標(biāo)高差、管道的水頭損失、區(qū)域的形狀、進(jìn)水點(diǎn)的位置、人口密度及工業(yè)用水情況等。為減少管網(wǎng)改造費(fèi)用,也應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有主要管道的管徑確定管段流量,設(shè)計(jì)分區(qū)規(guī)模。另外,分區(qū)之后的區(qū)域規(guī)模應(yīng)便于漏失調(diào)查和區(qū)域計(jì)量。
③確定進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目和位置
區(qū)域的進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目與區(qū)域內(nèi)水壓控制、流量測(cè)定以及事故發(fā)生時(shí)的解決措施等有關(guān)。在保證供水安全可靠的情況下,進(jìn)水點(diǎn)數(shù)目應(yīng)盡量少。單點(diǎn)進(jìn)水時(shí)有利于設(shè)定進(jìn)水管的位置和確定水壓控制點(diǎn),而多點(diǎn)進(jìn)水時(shí)則難于確定水壓控制點(diǎn),但當(dāng)發(fā)生事故時(shí)多點(diǎn)進(jìn)水則相對(duì)容易保證供水安全可靠。區(qū)域規(guī)模不大時(shí)一般建議采用2個(gè)進(jìn)水點(diǎn),主要是為了當(dāng)發(fā)生事故或用水量變化較大時(shí)易于管理。必須通過反復(fù)的水力模擬計(jì)算來確定進(jìn)水點(diǎn)的數(shù)目和位置。
④劃定區(qū)域邊界
分區(qū)邊界應(yīng)考慮的主要因素是:地面標(biāo)高(分高、低區(qū));地形(江河、鐵路、主要街道);用戶用水類型;現(xiàn)有水廠的供水能力(經(jīng)濟(jì)合理);水壓分界線等。
⑤區(qū)域的規(guī)整
分區(qū)確定之后應(yīng)通過水力模擬計(jì)算確定其合理性并進(jìn)一步完善方案,明確給水管網(wǎng)系統(tǒng)中的主要送水干管,限制干管配水,對(duì)部分管道實(shí)施閘斷、改造或加設(shè)供水設(shè)施。為減少管網(wǎng)內(nèi)死水的發(fā)生,應(yīng)使管道末梢部分形成環(huán)狀或在管道末端部分設(shè)置排水設(shè)備。
3.3 分區(qū)的作用
①給水管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃??烧莆崭鱾€(gè)區(qū)域的水量,易計(jì)算分配水量、布置管道、計(jì)算管徑等;明確各管路的功能及重要性,便于提出舊管道的改建方案。
②控制水壓。根據(jù)安裝在區(qū)域邊界和區(qū)域末梢的儀表數(shù)據(jù),調(diào)整進(jìn)水管線上的控制閥,可方便準(zhǔn)確地控制壓力,均衡管網(wǎng)水壓,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)低壓供水,從而減少漏失量并節(jié)省能耗。
③控制水質(zhì)。余氯是管網(wǎng)水質(zhì)的主要控制指標(biāo),通過余氯監(jiān)測(cè)儀可了解區(qū)域內(nèi)余氯含量,通過區(qū)域內(nèi)加氯可均衡管網(wǎng)余氯含量;當(dāng)管道清洗后恢復(fù)使用時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致濁度增加,分區(qū)可將其控制在某一區(qū)域;當(dāng)管網(wǎng)受“二次污染”時(shí),易于追查水質(zhì)變化的原因,減小影響范圍。
④減小供水產(chǎn)銷差。區(qū)域計(jì)量是管網(wǎng)分區(qū)的主要目的,可有效減小供水產(chǎn)銷差,提高經(jīng)濟(jì)效益。 
4 結(jié)語 
水資源的日益緊張、用戶要求的提高、經(jīng)濟(jì)意識(shí)的加強(qiáng)以及計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,使得傳統(tǒng)的給水管網(wǎng)模式及運(yùn)行方式難以滿足要求,而給水管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)建模可從一定程度上緩解矛盾,但有其局限性。在城市給水管網(wǎng)微觀動(dòng)態(tài)建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行管網(wǎng)分區(qū),然后用分區(qū)后的管網(wǎng)模型指導(dǎo)管網(wǎng)運(yùn)行,才是較有前途的解決問題的根本途徑。
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