城市供水動態(tài)預(yù)測預(yù)警研究與應(yīng)用

葛超

摘? 要：城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著向用戶輸水和配水的重任，是保證城市生產(chǎn)、生活正常運行不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，供水管網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大且管網(wǎng)系統(tǒng)日趨復(fù)雜，施工損壞供水管網(wǎng)，以及因供水管網(wǎng)引發(fā)的飲用水污染、路面塌陷乃至資源浪費等事件頻發(fā)，對城市生產(chǎn)和居民生活都造成了不同程度的影響。近年來，我國推進(jìn)城市供水管線信息化建設(shè)取得了積極進(jìn)展和成效，但供水管線超期服役、隱患突出、應(yīng)急能力脆弱、預(yù)警不足等問題依然存在。如何徹底解決供水管網(wǎng)安全問題，成為政府關(guān)切、公眾關(guān)注的難點和痛點。

關(guān)鍵詞：城市供水;供需網(wǎng)絡(luò);情勢分析;預(yù)報預(yù)警;供水調(diào)度預(yù)演

引言

隨著居民生活質(zhì)量的不斷提高，對飲用水的要求不再僅僅局限于有水即可，水質(zhì)優(yōu)良、水量充足、水壓合格、服務(wù)到位等問題越來越被社會及用戶關(guān)注，良好的供水環(huán)境是保證人民生活質(zhì)量的基礎(chǔ)。寧波市已基本形成“多水源聯(lián)合調(diào)度、多管道聯(lián)網(wǎng)供水、互為應(yīng)急保安”的水資源供給體系，實現(xiàn)了從水源保護(hù)，到引水、制水、供水、終端服務(wù)的全過程、全要素、全流程綜合管理。

1在線監(jiān)測及事故預(yù)警系統(tǒng)硬件設(shè)計

本監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)的主要研究目標(biāo)之一是構(gòu)建成熟的地下供水運輸管網(wǎng)安全實時運行管控監(jiān)測管理系統(tǒng)，建立我國地下水運輸管網(wǎng)中的壓力、流量、聲波監(jiān)測信息實時運行監(jiān)測安全檢測管理系統(tǒng)。系統(tǒng)配套設(shè)備主要內(nèi)容包括：將控管理中心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的傳輸處理設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器、監(jiān)控管理中心網(wǎng)絡(luò)通訊管理控制器、監(jiān)控管理中心和水質(zhì)環(huán)境分析監(jiān)測服務(wù)器。相關(guān)分析軟件選用國際先進(jìn)的Sensor傳感器，分別安裝在城市監(jiān)控分析中心的scscada服務(wù)器和城市水質(zhì)監(jiān)測分析中心服務(wù)器上。哈希公司的1720系列產(chǎn)品是國內(nèi)公認(rèn)的最成熟、最穩(wěn)定的智能在線污水濁度測量監(jiān)測儀，因此，我們可以選擇：hach的1720d作為濁度計。快速準(zhǔn)確評估城市供水系統(tǒng)管網(wǎng)管道運行安全狀態(tài)，準(zhǔn)確及時定位供水管網(wǎng)管道泄漏的所在位置和風(fēng)險狀況，有效實現(xiàn)對供水管道管網(wǎng)泄漏可能引起的二次漏水事件以及風(fēng)險范圍區(qū)域的快速動態(tài)識別和快速風(fēng)險預(yù)警，大大降低城市供水系統(tǒng)管網(wǎng)管道漏損的概率，實現(xiàn)節(jié)水減損節(jié)能增效，實現(xiàn)智慧水務(wù)目標(biāo)。地下管網(wǎng)室內(nèi)水質(zhì)的具體測量參數(shù)情況可以直接通過現(xiàn)場設(shè)備安裝的相關(guān)設(shè)備配件進(jìn)行直接測量。這也就是整個在線安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。它對信息數(shù)據(jù)的傳輸準(zhǔn)確性和信息系統(tǒng)正常運行的安全穩(wěn)定性等都具有不可決定性的直接影響。這部分監(jiān)測設(shè)備主要產(chǎn)品包括：在線管網(wǎng)水質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測儀、管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)rtu、調(diào)制解調(diào)器和在線管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點在線數(shù)據(jù)采集傳輸線等設(shè)備。

2管理現(xiàn)狀及問題分析

城鎮(zhèn)供水管理體制復(fù)雜，供水信息較“散”。全市城鎮(zhèn)供水信息涉及水利、環(huán)保、住建和衛(wèi)健等多個部門，信息共享和匯聚不夠，數(shù)據(jù)需要人工逐級報送，且更新不及時、不全面，給供水行業(yè)管理特別是旱期統(tǒng)一調(diào)度造成較大難度。同時，城鎮(zhèn)水廠多以企業(yè)各自管理為主，缺乏全市一體化統(tǒng)一監(jiān)管手段。當(dāng)前，旱期調(diào)度中對現(xiàn)狀情勢分析和未來形勢的判斷主要依靠人工計算，速度慢、時間長、覆蓋不全，總體效率較“低”。供水會商以線下為主，這種會商的方式效率低、信息傳遞滯后，無法支撐科學(xué)高效的供水調(diào)度分析。并且，從服務(wù)端需求分析，供水管理發(fā)布信息較“少”，特別是旱情嚴(yán)重時，向重點用水企業(yè)及社會公眾及時、準(zhǔn)確、實時發(fā)布旱情預(yù)警信息的能力不足，導(dǎo)致公眾和企業(yè)信息獲取不及時。

3城市供水動態(tài)預(yù)測預(yù)警的應(yīng)用

3.1無人值守的“智慧化”供水泵房

泵房內(nèi)不銹鋼水箱除了按規(guī)范要求安裝玻璃管水位計外，還安裝了投入式液位變送器。這種投入式液位變送器將擴(kuò)散硅充油芯體封裝在不銹鋼殼體內(nèi)，前端防護(hù)帽起保護(hù)傳感器膜片的作用，也能使水流暢地接觸到膜片測量出水的靜壓，同時再根據(jù)水的靜壓與水位高度成比例的原理，由擴(kuò)散硅傳感器和電子元件及內(nèi)置微型信號處理電路，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4～20mA輸出信號遠(yuǎn)程傳輸?shù)絇LC控制柜。如果水箱較大，液位變送器采用法蘭固定在水箱底部且遠(yuǎn)離進(jìn)水孔，避開了水流速過快的位置。有些改造的小區(qū)水箱體積較小，當(dāng)水箱進(jìn)水口有水流下來時，會使下面的壓力擺動較大，探頭膜片測量出的數(shù)據(jù)未必準(zhǔn)確。經(jīng)過多次試驗，對水箱內(nèi)的進(jìn)水稍作改裝，加裝向上的一個彎頭，使進(jìn)水口略微往上翹一點，水在出來時會首先往上拋然后再落下，減少了直接沖擊，將動能轉(zhuǎn)換成勢能，效果不錯。

3.2形成一套供水管網(wǎng)安全運行智能化管理技術(shù)體系

（1）該體系是在地下管線精準(zhǔn)探測定位并建立基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，對已有供水管線進(jìn)行全面檢測和健康評估，全面查清和評估已有管道健康狀況，建立管道健康檔案，為及時有效處置提供可靠依據(jù)。（2）供水管線運行安全風(fēng)險評估是管線安全運行管理體系的核心環(huán)節(jié)，包括風(fēng)險識別、風(fēng)險分析和風(fēng)險評價3個階段。通過風(fēng)險評估確定風(fēng)險等級，可對傳感器布設(shè)方案進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)高風(fēng)險區(qū)域重點監(jiān)控。（3）在建立完整準(zhǔn)確基礎(chǔ)信息和恢復(fù)已有管道功能基礎(chǔ)上，實現(xiàn)物聯(lián)感知，實時了解掌握地下管網(wǎng)運行狀況，并建立地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新機(jī)制和有效的管網(wǎng)運行智能監(jiān)控報警機(jī)制，實現(xiàn)管網(wǎng)問題的異常報警。（4）分析爆管、泄漏規(guī)律，并結(jié)合積累的爆管、泄漏歷史數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的爆管、泄漏風(fēng)險預(yù)測模型，對爆管、滲漏可能性進(jìn)行預(yù)測，以識別出供水管網(wǎng)中的高風(fēng)險管道;并支持對由于供水管網(wǎng)滲漏引發(fā)的地下空洞和路面塌陷事故的發(fā)生概率或風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測。

結(jié)束語

在城市供水系統(tǒng)中，常常因為各種污染，造成水質(zhì)惡化事故，本文根據(jù)此問題設(shè)計了供水管網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，本系統(tǒng)對于常規(guī)的水質(zhì)惡化事故有著實時監(jiān)測報警功能，通過實驗測試得出，文中系統(tǒng)能夠直觀的了解水質(zhì)中余氯的超標(biāo)率以及異常率?？晒└鞔笾行〕鞘嗅槍┧芫W(wǎng)水質(zhì)問題選用本系統(tǒng)，并為今后的監(jiān)測系統(tǒng)提供新思路。

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