樹狀給水管網供水可靠性研究

吳亞群 馬玲

（1 甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020；2 蘭州城市學院，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

水是人類賴以生存的物質基礎，是人們生產和生活必不可少的重要資源，在人類的生存和發展過程中起著不可替代的作用。做好送水、供水工作，對于整個國家尤其是農村地區的發展極為關鍵。在第十六屆全國人民代表大會召開以后，農村、農業、農民問題越來越受到黨和國家的高度重視。隨著我國經濟的高速發展，國民生產總值一直呈現上升趨勢，國家和有關部門以切實提高農民生活水平為目標，對農村和農業的支持力度逐漸增大。而我國科技水平的不斷提高又使得大量機械設備代替了人力勞動。樹狀給水管網作為農村和農業供水系統的主要組成部分，在農民生活和農業生產中發揮了不可替代的作用[1]。然而，通過對近幾年樹狀給水管網的故障率和修復率進行調查，發現樹狀給水管網的可靠度仍有待提高。

綜上所述，本文通過對樹狀給水管網供水可靠性進行研究，首先通過數據調查研究了目前我國樹狀給水管網的供水可靠性，主要從樹狀給水管網網絡結構可靠性的研究以及樹狀給水管網可靠性的綜合研究兩個方面進行闡述。其次，針對目前我國樹狀給水管網供水系統存在的不足，對于樹狀給水管網的優化設計方案進行研究，主要從樹狀給水管網布置形式的優化設計以及樹狀給水管網管徑結構的優化設計兩個方面進行論述，從而提高我國樹樁給水管網的供水可靠性，切實提高我國的經濟和社會效益。

1 目前我國樹狀給水管網的供水可靠性研究

1.1 樹狀給水管網網絡結構可靠性的研究

樹狀給水管網網絡結構的可靠性主要分為樹狀給水管網布局的可靠性，樹狀給水管網系統的可靠性以及給水管網調度的可靠性三個方面。對于樹狀給水管網的布局來說，布局的方式很多，主要通過設置構造物來完成，布局期間需要注意蓄水池的水量、水塔的高度以及水源的位置問題，合理的布局可以提高可靠性。對于樹狀給水管網系統的可靠性來說，需要在給水管網布局合理的前提下，對水泵的揚程以及管道的尺寸做出綜合考量，從而達到減少投資，節約成本的目的。對于樹狀給水管網調度的可靠性來說，需要有專業人士對水的供給和調節進行專業指導。在保證樹狀給水管網的這三個方面處于正常有序運行的前提下，還要確保水流能夠順利運送到各個節點，這樣才能保證樹狀給水管網網絡結構的可靠性，從而保證供水系統的正常運轉。

1.2 樹狀給水管網可靠性的綜合研究

除了對樹狀給水管網的布局系統以及調度方面的可靠性進行研究之外，為了提升樹狀給水管網的可靠性，還需要對其進行全面而成熟的考量，例如樹狀給水管網優化模型的可靠性，管體材料的選擇，各級管道的具體長度以及所選位置的水壓以及流量等問題，從而為提升樹狀給水管網的可靠性提供理論依據[2]。

2 樹狀給水管網的優化設計方案

2.1 樹狀給水管網布置形式的優化設計

到目前為止，國內外有關學者對于如何對樹狀管網布置形式的可靠性進行優化設計的相關研究較少[3]。所采取的方法主要為計算當量管長法，動態規劃法，單價矢量和法以及最小生成樹法。計算當量管長法主要是對樹狀管網布置形式設計中管線的優劣進行考量的方法，動態規劃法主要是對樹狀管網的布置形式進行動態分析，單價矢量和法主要用來計算農民生活和農業灌溉的用水量，最小生成樹法用來規劃設計出總長度最短的樹狀管網。這幾種方法的相同之處和局限之處在于都把樹狀給水管網的布置形式優化設計看成是求得管網長度的最小值，達到節約用水的目的[4]。只是簡單地減少了樹狀給水管網布置所需的資金，而忽略了樹狀給水管網的穩定性和安全性。因此，需要將樹狀給水管網的優化設計進行重新定義，以提高農業供水的穩定性。在此基礎上，一種樹狀給水管網的簡化形式應運而生，這種方式通過動態分析管網的布置形式，既考慮到了管段長度和水流量的變化，同時也考慮到了所需資金和安全性能的問題，使得計算方式更加簡單快捷，工作效率也提升了很多。

2.2 樹狀給水管網管徑結構的優化設計

表1 樹狀給水管網管徑結構優化方法

所謂樹狀給水管網管徑組合方式的優化設計，就是在對樹狀給水管網布置形式的優化設計的基礎上，通過最新的算法和目標函數來尋求管徑和設備的最適合的組合方案，從而提升樹狀給水管網的可行性和優越性。對樹狀管網給水結構的優化設計主要是通過以給水管的直徑為參考數據，采用分層優化法建立優化設計模型，并對模型進行分層次的改進，從而提升樹狀給水管網的工作效率[5]。對于樹狀給水管網管徑結構的優化設計主要有以下幾種方法，如表1所示。

通過對表1的觀察可知，目前我國對樹狀給水管網管徑結構的優化設計方法較多，并且這些方法越來越簡便快捷，優勢越來越明顯。隨著我國科學技術的不斷發展，還會有更多的優化算法出現，相關部門需要加快研發速度，尋求最優的解決方案。

3 結語

樹狀給水管網是農村給水和農業灌溉的主要供水系統，具有投資小，回報快，結構簡單，容易操作等多項優點。隨著人們生活水平的不斷提高，對于水資源的需求量也逐漸擴大。樹狀給水管網也需要通過不斷優化改革來提高其可靠度，從而保證農業用水安全，提高經濟效益。