基于管段重要性的給水管網布局分析

邊海英(中原石油勘探局供水管理處， 河南 濮陽 457001)

基于管段重要性的給水管網布局分析

邊海英(中原石油勘探局供水管理處， 河南 濮陽 457001)

在油田企業建設中給水管網是非常重要的一部分，而隨著經濟上保持著高速發展的態勢，給水管網布局方面也面臨著嚴峻的挑戰。給水管網中管段重要性是非常重要的衡量指標，管段重要性將對油田建設給水管網布局提供強大的支持，而這方面的理論研究也一直是學術界關注的重點，本文研究的就是基于管段重要性的給水管網布局，希望為該領域的研究進行補充。

管段重要性；給水管網；布局

在油田企業供水系統中，供水事故將影響到居民的正常用水，而根據影響的程度進行分級，供水事故可以分為四個級別，其中一級為特別重大事故，在供水系統中有三分之二的用戶受到影響，二級為重大事故，其中有一半的用戶收到影響，三級為較大事故，三分之一用戶會受到影響，四級為一般事故，局部用戶用水會受到影響，管網的分布情況對供水事故分級會起到決定性作用。因此在判斷管道故障發生后對供水造成的影響，管段重要性就是關鍵的衡量指標，其計算方式就是在某管段事故發生時難以提供的需求量占據總需水量的差。

1 給水管網布局簡介

給水管網可以分為兩種形式[1]。其中包括樹狀網以及環狀網，從實際情況上來看，樹狀網供水能力不如后者。一旦管網中任何管段出現問題，整個管線都會斷水，對用戶的影響會比較大，而環狀網是將管線構建成環，若是有管段出現問題，其他管線也可以為用戶供水，將斷水的范圍縮小。如果在管網中引入冗余，用備選路徑將樹狀網也設計成環狀網，那么對供水壓力的要求非常高，壓力不充分管段的過水能力不會得到任何提升。在給水管網設計中，還要根據不利管段損壞而斷水檢修的條件計算發生供水事故的流量以及水壓，核算其是否達到要求，而主觀經驗也會在選擇不利管段時起到一定作用。

2 基于管段重要性的給水管網布局分析

（1）單環路管網 單環路管網是在樹狀網中的不同位置增加通道而形成。根據相關研究，若是按照不同的環路方案來分析，可以參考圖1[2]。

形成環路可以分為六種方案，也就是分別添加L12-L16管段形成六種單環路管網，分為a、b、c、d、e、f六種方案。若是不添加任何管段，則管段重要性比較高，若是添加L12后，則成環部分的管段重要性會出現明顯變化，而環路內的管段數量越多，成環各管段的重要性會不斷增加，但添加L15后，L9部分的管段重要性有所降低。

（2）多環路管網 多環路管網就是在樹狀網上添加更多管道形成多個環路，添加L12、L13形成方案g，添加L15、L16形成方案h，添加L12、L13、L14形成方案i，添加L14、L15、L16形成方案j，添加L12-L16形成方案k，具體管段重要性變化如下圖：

可以看出環路的數量增加則管段重要性逐漸降低，說明環路增加會讓供水事故的影響降低[3]。但從圖3中有可以看出環路增加的同時，靠近連通管段的位置管段重要性會降低，遠離管段位置則不會受到太大影響，可見管段重要性在多環路中具有局部效應，并不能在整個給水管網中造成全面影響。

（3）添加新水源 在節點J12位置添加一處新的水源，在分別進行a、f以及k方案的研究，則發現各管段可以滿足雙向供水，而若是下方各節點之間的管段斷開，節點需水量依舊可以得到滿足，相對于單向供水來說，管段重要性降低的效果會比較明顯，只是一些能夠通過雙向供水的節點受到的影響會比較大，但是本身只具備單向供水的節點卻不會受到影響，說明在添加一處水源的情況下可以很大程度上改善管段出現故障時給水管網供水能力的降低，但并不是所有的位置都能顧及到。這也是目前消防規范要求有兩路水源的原因。

3 結論

管段重要性是城市給水管網中判斷管段關鍵程度的重要衡量指標，，本文選擇了三種情況分析了各類管網結構中管段重要性的變化，可以看出環路增加對局部管段的重要性產生明顯的影響，在單環路中則對添加管段產生作用；添加新水源則會對受到雙向供水的節點產生影響。這三種情況雖然只是實際工作中非常片面的一部分，結構也比較簡單，卻揭示了給水管網布局的原則，在以后的方案設計中會對管網的設計方案進行優化。

圖1 給水管網示意圖

圖2 a、b、g、i、k各方案管段重要性變化

圖3 a、f、h、j、k各方案管段重要性變化

[1]楊志剛.市政給水管網的規劃與設計要點分析[J].科技展望，2017，13：131.

[2]朱云龍.城市給水管網工程質量管理與可靠性分析[J].低碳世界，2016，24：177-178.

[3]李誠，杜坤，周明，劉年東，唐秀秀.基于CUSUM算法的給水管網爆管檢測分析[J].給水排水，2016，11：118-121.