城市供水管網(wǎng)管壓多級(jí)調(diào)控體系的建立與優(yōu)化

崔恩恒

摘 要：現(xiàn)代都市運(yùn)行主要依托復(fù)雜而系統(tǒng)的市政體系，如果將現(xiàn)代都市看作一個(gè)“人”，則市政管網(wǎng)則是保障“人體”運(yùn)行的重要血管和通道，供水管網(wǎng)作為市政管網(wǎng)中的重要組成部分通過多級(jí)管網(wǎng)將自來水送至城市的各個(gè)角落。供水管網(wǎng)運(yùn)行中要確保供水管網(wǎng)具有足夠的供水壓力，同時(shí)通過對(duì)供水管網(wǎng)的供水壓力進(jìn)行良好的調(diào)控將能夠有效地降低供水管網(wǎng)的漏損率。本文在分析供水管網(wǎng)水壓與對(duì)水管網(wǎng)漏損率影響的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好供水管網(wǎng)管壓調(diào)控進(jìn)行了分析介紹。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；供水壓力；壓力調(diào)控；漏損率

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

城市供水管網(wǎng)漏損率過高問題是擺在世界供水行業(yè)面前的一道難題，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明我國城市供水管網(wǎng)的漏損率能夠達(dá)到18%左右，漏損率過高將導(dǎo)致每年大量的純凈自來水白白的損耗掉，既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。在城市供水保障中應(yīng)當(dāng)采取積極的措施對(duì)城市供水管網(wǎng)漏損率加以控制。在眾多的控制手段中壓力調(diào)控是其中最經(jīng)濟(jì)也是最有效的手段之一。通過對(duì)城市供水管網(wǎng)壓力進(jìn)行多級(jí)調(diào)控能夠?qū)⒊鞘泄┧芫W(wǎng)的漏損率降低到一個(gè)可以接受的水平。

1 城市供水管網(wǎng)壓力與漏損的聯(lián)系

城市供水管網(wǎng)管壓調(diào)控與城市供水管網(wǎng)漏損之間的關(guān)系一直為廣大研究人員所關(guān)注，據(jù)相關(guān)研究表明城市供水管網(wǎng)管壓與漏損之間的關(guān)系主要分為兩大方面：（1）城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)破損點(diǎn)數(shù)量之間的關(guān)系。（2）在城市供水管網(wǎng)破損點(diǎn)數(shù)量和大小一定的條件下管網(wǎng)漏損水量（漏損點(diǎn)的泄漏速度）與管網(wǎng)壓力的關(guān)系。城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)破損點(diǎn)的數(shù)量在一定的壓力范圍內(nèi)呈指數(shù)增長，即城市供水管網(wǎng)管壓超出某一壓力限值時(shí)城市供水管網(wǎng)爆管的數(shù)量或是次數(shù)將顯著增加，而降低城市供水管網(wǎng)管壓則城市供水管網(wǎng)爆管或是破損的概率將大幅降低。總體來說做好城市供水管網(wǎng)管壓的管控將有利于降低城市供水管網(wǎng)的漏損率，保障城市供水管網(wǎng)高效、安全的運(yùn)行。

為了更精確地描述出城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)損漏率之間的關(guān)系，需要對(duì)當(dāng)?shù)爻鞘泄┧芫W(wǎng)的管材類型、管長以及管徑等多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算用以計(jì)算出城市供水管網(wǎng)在某一區(qū)域的平均管齡，并結(jié)合過往的管壓變壓情況以及城市供水管網(wǎng)的損漏次數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的分析，以此建立起城市供水管網(wǎng)破損次率與城市供水管網(wǎng)在各不同管壓條件下的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過建模分析可以發(fā)現(xiàn)在城市供水管網(wǎng)管路系統(tǒng)各影響因素（城市供水管網(wǎng)的管徑、管長、管齡等）一定的情況下，城市供水管網(wǎng)的損漏率與城市供水管網(wǎng)的管壓近似呈線性正比。通過對(duì)城市供水管網(wǎng)管壓進(jìn)行調(diào)節(jié)將有助于降低城市供水管網(wǎng)的損漏，保障城市供水管網(wǎng)的安全運(yùn)行。除了需要考慮城市供水管網(wǎng)的損漏率外，還需要對(duì)城市供水管網(wǎng)漏損水量與城市供水管網(wǎng)管壓之間的聯(lián)系進(jìn)行考慮，城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)漏損水量呈正比關(guān)系，即城市供水管網(wǎng)管壓越大則城市供水管網(wǎng)管壓的漏損水量也越大，在城市供水管網(wǎng)運(yùn)行中通過建立起多級(jí)管壓調(diào)控系統(tǒng)將有助于減少城市供水管網(wǎng)漏損水量，據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，在北京市城市供水管網(wǎng)中建立起了三級(jí)控壓調(diào)壓系統(tǒng)，每年減少了近3000多萬噸的漏損水量，直接將城市供水管網(wǎng)的漏損率降低了近4個(gè)百分點(diǎn)。城市供水管網(wǎng)管壓的調(diào)節(jié)對(duì)于城市供水管網(wǎng)漏損水量的降低是直接影響，而對(duì)于城市供水管網(wǎng)破損點(diǎn)數(shù)量則屬于潛移默化式的影響。

總體來說，在城市供水管網(wǎng)中建立多級(jí)管壓調(diào)控體系將有助于降低城市供水管網(wǎng)的漏損率，通過合理規(guī)劃城市供水管網(wǎng)管壓將會(huì)對(duì)城市供水管網(wǎng)在運(yùn)行中的破損點(diǎn)數(shù)量和漏損水量產(chǎn)生良好的抑制效果。

2 合理地建立起城市供水管網(wǎng)管壓多級(jí)調(diào)控體系

城市供水管網(wǎng)管壓調(diào)控體系的建立將有助于保障城市供水管網(wǎng)的安全、高效的運(yùn)行。在城市供水管網(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)積極建立起城市供水管網(wǎng)管壓多級(jí)調(diào)控體系，由于我國的城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)多采用的是環(huán)狀管網(wǎng)形式，由多個(gè)水廠聯(lián)合向城市供水管網(wǎng)泵水，各水廠之間缺乏統(tǒng)一調(diào)配將導(dǎo)致城市供水管網(wǎng)管壓呈現(xiàn)出非系統(tǒng)性的隨機(jī)變化，不利于城市供水管網(wǎng)管壓的調(diào)控，為克服以往城市供水管網(wǎng)管壓所存在的弊端需要建立起水廠調(diào)壓-區(qū)域管網(wǎng)減壓-末端管網(wǎng)減壓的三級(jí)管壓調(diào)控體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)于城市供水管網(wǎng)管壓的分級(jí)、分段調(diào)節(jié)，確保城市供水管網(wǎng)能夠在合理的管壓下運(yùn)行。

2.1 水廠加壓壓力的優(yōu)化調(diào)控

城市供水管網(wǎng)管壓其是由水廠泵站所決定的，因此首先需要做好水廠泵送壓力的調(diào)控，水廠處于泵送距離和最不利點(diǎn)壓力滿足方面的考慮可以選用高壓泵送或是逐級(jí)調(diào)節(jié)泵送壓力等不同的泵送形式，各種不同的泵送方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)，為做好水廠泵送壓力的調(diào)控需要合理地選擇水廠加壓方式。結(jié)合各水廠泵送范圍的具體情況，構(gòu)建起相對(duì)獨(dú)立的水廠泵送范圍，以便能夠在這一相對(duì)獨(dú)立的水廠泵送范圍內(nèi)對(duì)水廠的泵送壓力進(jìn)行調(diào)控。

2.2 城區(qū)區(qū)域管網(wǎng)減壓

水廠泵站壓力調(diào)控屬于宏觀層面的調(diào)控，具體到城區(qū)不同區(qū)域的管網(wǎng)其管壓總是存在一定的冗余壓力過高的問題，這一區(qū)段的供水管網(wǎng)長期處于冗余高壓下運(yùn)行將導(dǎo)致供水管網(wǎng)發(fā)生損漏的概率大增。針對(duì)這一問題可以對(duì)城區(qū)管網(wǎng)冗余高壓區(qū)段采取局部減壓的方式來對(duì)冗余高壓進(jìn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化。對(duì)于區(qū)域冗余高壓的調(diào)節(jié)可以采用減壓閥調(diào)節(jié)方式來加以控制優(yōu)化。除了損漏率的問題外還需要考慮到壓力對(duì)損漏水量的影響，通過對(duì)供水管網(wǎng)區(qū)域壓力與供水管網(wǎng)區(qū)域損漏水量進(jìn)行記錄建模，以使得區(qū)域管網(wǎng)的損漏水量能夠達(dá)到預(yù)期節(jié)水量，完成對(duì)于區(qū)域管網(wǎng)水壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)。

2.3 供水管網(wǎng)末端管壓調(diào)節(jié)優(yōu)化

在對(duì)供水管網(wǎng)末端管壓的調(diào)節(jié)優(yōu)化上可以使用二次供水水箱進(jìn)水壓力調(diào)節(jié)技術(shù)，二次供水水箱進(jìn)水壓力調(diào)節(jié)主要利用二次供水水箱的調(diào)蓄作用對(duì)高峰段供水壓力波動(dòng)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)補(bǔ)充，將用水高峰段的壓力劇烈波動(dòng)進(jìn)行均衡優(yōu)化，這一方法是一種對(duì)城市供水管網(wǎng)管壓的間接調(diào)控法，同時(shí)也是一種極為高效、合理的城市供水管網(wǎng)管壓優(yōu)化調(diào)節(jié)的方法。在具體的實(shí)現(xiàn)形式上二次水箱將以水箱中水位為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水箱的進(jìn)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，水箱中的前端進(jìn)水量與水位高度呈反比關(guān)系。通過在城市供水管網(wǎng)末端采用這一技術(shù)將有利于穩(wěn)定城市供水管網(wǎng)的供水壓力，避免因壓力劇烈波動(dòng)而導(dǎo)致的城市供水管網(wǎng)漏損點(diǎn)數(shù)量和漏損水量的增加。

在城市供水管網(wǎng)管壓優(yōu)化調(diào)節(jié)中所建立起來的三級(jí)調(diào)控體系是一個(gè)有機(jī)的整體，各級(jí)的水壓優(yōu)化調(diào)節(jié)不是割裂的個(gè)體而是相互影響相互聯(lián)系的，任何一級(jí)的管網(wǎng)壓力調(diào)節(jié)都將會(huì)對(duì)另外兩級(jí)的管網(wǎng)壓力造成極大的影響，為實(shí)現(xiàn)對(duì)于城市供水管網(wǎng)管壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)需要對(duì)多級(jí)優(yōu)化調(diào)控體系進(jìn)行不斷的調(diào)節(jié)優(yōu)化，并最終達(dá)到一套最優(yōu)調(diào)控體系。

結(jié)語

城市供水管網(wǎng)漏損數(shù)量與漏損水量都與城市供水管網(wǎng)管壓有著直接而密切的聯(lián)系，通過做好城市供水管網(wǎng)管壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)將有利于降低城市供水管網(wǎng)漏損數(shù)量與漏損水量。本文在分析城市供水管網(wǎng)管壓與管網(wǎng)漏損關(guān)系的基礎(chǔ)上對(duì)如何建立起城市供水管網(wǎng)管壓多級(jí)調(diào)控體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)于城市供水管網(wǎng)漏損的最優(yōu)化調(diào)節(jié)。

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