市政給排水工程設(shè)計(jì)中的節(jié)能給排水技術(shù)

摘要：節(jié)能是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基本要求之一，包括市政給排水工程在內(nèi)，均要求設(shè)法降低能耗，提升節(jié)能水平。以市政給排水工程設(shè)計(jì)中節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用價(jià)值為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上分析其節(jié)能技術(shù)類型以及技術(shù)應(yīng)用方法，就加強(qiáng)設(shè)計(jì)集成化水平、模擬分析、引入現(xiàn)代技術(shù)方法、加強(qiáng)監(jiān)控跟蹤等措施進(jìn)行具體論述，服務(wù)未來(lái)各地市政給排水工程設(shè)計(jì)、建設(shè)，改善工程節(jié)能效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：市政給排水工程節(jié)能給排水技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)智能給水

Energy-SavingWaterSupply-DrainageTechnologyinMunicipalWaterSupplyandDrainageEngineeringDesign

ZHUPeijin

Gansu（Wuwei）InternationalLandPortManagementCommittee，WuweiCity，GansuProvince，733000China

Abstract：Energysavingisoneofthebasicrequirementsforthedevelopmentofmodernsociety，includingmunicipalwatersupplyanddrainageengineering，whichrequirV9L7xoxreUGPyvfG8y+Wjw==eseffortstoreduceenergyconsumptionandimprovethelevelofenergyconservation.ThisarticletakestheapplicationvalueofEnergy-SavingWaterSupplyandDrainagetechnologyinmunicipalwatersupplyanddrainageengineeringdesignasthestartingpoint，analyzesthetypesandapplicationmethodsofenergy-savingtechnology，onthisbasis，andspecificallydiscussesmeasuressuchasstrengtheningthelevelofdesignintegration，simulationanalysis，introducingmoderntechnologymethods，andstrengtheningmonitoringandtracking，inordertoservethefuturedesignandconstructionofmunicipalwatersupplyanddrainageengineeringinvariousregionsandimprovetheenergy-savingeffectoftheproject.

KeyWords：Municipalwatersupplyanddrainageengineering;Energy-SavingWaterSupplyandDrainagetechnology;Dynamicmonitoring;Intelligentwatersupply

節(jié)能給排水技術(shù)是節(jié)能給水技術(shù)、節(jié)能排水技術(shù)的共稱，主要通過(guò)技術(shù)性方式改善給排水系統(tǒng)的工作能力，減少非必要能耗，提升水資源的利用率。在現(xiàn)代市政給排水工程設(shè)計(jì)中，節(jié)能給排水技術(shù)得到普遍關(guān)注，但其應(yīng)用情況、成效各有不同，也有部分地區(qū)對(duì)節(jié)能給排水技術(shù)的了解不夠深入，不能充分挖掘其優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致市政給排水工程設(shè)計(jì)效果不能達(dá)到預(yù)期水平[1]。為進(jìn)一步推動(dòng)各地市政建設(shè)，分析市政給排水工程設(shè)計(jì)中節(jié)能給排水技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值、技術(shù)類型、應(yīng)用方法等，具有一定的必要性。

1工程設(shè)計(jì)中節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

1.1合理利用水資源

市政給排水工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)用節(jié)能給排水技術(shù)的直接價(jià)值在于合理利用水資源，包括給水階段的節(jié)約、排水階段的回收利用、日常給排水工作中的信息監(jiān)測(cè)和自適應(yīng)優(yōu)化等。給水階段，可采用智能技術(shù)改善傳統(tǒng)給水模式，以智能給水控制模式，減少非必要的高參數(shù)供水，實(shí)現(xiàn)給水階段的節(jié)能節(jié)水。排水階段，以循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行污水的必要凈化，應(yīng)用于市政綠化、車輛清洗等工作，減少對(duì)自來(lái)水的消耗，通過(guò)循環(huán)用水的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能[2]。

1.2帶動(dòng)市政建設(shè)

節(jié)能給排水技術(shù)能夠通過(guò)減少水資源損耗的方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)水，以節(jié)水為紐帶，實(shí)現(xiàn)能耗控制的綜合優(yōu)化，在直接改善市政給排水工程工作能力的基礎(chǔ)上，也能間接實(shí)現(xiàn)市政建設(shè)。例如：智能技術(shù)，能夠用于給水、排水工作的監(jiān)測(cè)以及自適應(yīng)調(diào)整和自動(dòng)化管控，其工作中形成的積極經(jīng)驗(yàn)，也能夠應(yīng)用于都市市政工程和綜合建設(shè)的其他環(huán)節(jié)，包括智慧城市電能控制系統(tǒng)、城市交通系統(tǒng)等，以智能技術(shù)的共性優(yōu)勢(shì)為基礎(chǔ)，全面推動(dòng)市政建設(shè)[3]。

2市政給排水工程設(shè)計(jì)中常見節(jié)能給排水技術(shù)類型

2.1智能給水

智能給水是較早應(yīng)用于市政給排水工程設(shè)計(jì)的現(xiàn)代技術(shù)。一般認(rèn)為，該技術(shù)源于20世紀(jì)60～70年代的美國(guó)，并快速在全球范圍內(nèi)得到重視。從原理上看，智能給水主要強(qiáng)調(diào)對(duì)用戶用水需求進(jìn)行信息感知和積累，感知技術(shù)強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，以用戶目前用水信息為著眼點(diǎn)，提供與之匹配的給水作業(yè)參數(shù)，避免系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷作業(yè)、過(guò)量給水。持續(xù)積累的數(shù)據(jù)可用于分析區(qū)域內(nèi)、目標(biāo)用戶個(gè)體的用水規(guī)律，也擬定比較科學(xué)的宏觀給水計(jì)劃、建設(shè)對(duì)應(yīng)工作系統(tǒng)，從長(zhǎng)期角度減少給水能耗，控制可能出現(xiàn)的浪費(fèi)隱患[4]。

2.2動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)本質(zhì)上是自動(dòng)化技術(shù)、可視化技術(shù)、通信技術(shù)的集成，在市政給排水工程設(shè)計(jì)中，該技術(shù)可以服務(wù)排水監(jiān)控、給水信息分析，以減少不當(dāng)供水、排水異常等問(wèn)題發(fā)生率[5]。例如：針對(duì)給水工作進(jìn)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，主要利用現(xiàn)代通信技術(shù)以及信息化工具，對(duì)供水參數(shù)進(jìn)行分析，包括智能傳感器采集的水流壓力信息、流速信息、流量信息等，這些信息可用于實(shí)時(shí)分析給水參數(shù)，根據(jù)遠(yuǎn)程端的指令和默認(rèn)程序進(jìn)行對(duì)照分析，如果其存Hot3V17EYco2WSL5HBh9HQ==在不合理之處，也可以結(jié)合對(duì)照結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，如降低供水壓力、減少供水量，控制過(guò)量供水導(dǎo)致的浪費(fèi)等。排水階段也可以發(fā)揮動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，了解排水工作動(dòng)態(tài)，組織必要的調(diào)控。

2.3分流排水

在市政給排水工程設(shè)計(jì)中，分流排水并不少見，早期主要以雨污分流為設(shè)計(jì)目標(biāo)，其后逐步發(fā)展為生活污水、工業(yè)廢水、雨水的分別排放，其主要作用在于通過(guò)不同技術(shù)手段進(jìn)行廢水的必要凈化，使其能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)、循環(huán)利用。如大部分自然降水，可以通過(guò)簡(jiǎn)單過(guò)濾用于市政清潔、綠化等工作；含有重金屬的工業(yè)廢水不能與雨水共同處理，可以利用懸浮法、電解法等方式加以凈化，再做排放或重復(fù)使用。目前，分流排水在部分地區(qū)已經(jīng)初步得到應(yīng)用，出于進(jìn)一步控制排水工作能耗、節(jié)約水資源的目的，對(duì)分流排水技術(shù)進(jìn)一步細(xì)化顯得必要，但這也對(duì)市政給排水工程設(shè)計(jì)提出了更高要求，尤其是空間設(shè)計(jì)、配置等成本相對(duì)偏高。

3工程設(shè)計(jì)中節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用方法

3.1加強(qiáng)設(shè)計(jì)集成化水平

市政給排水工程設(shè)計(jì)中，節(jié)能給排水技術(shù)應(yīng)用應(yīng)關(guān)注現(xiàn)代技術(shù)的集成化，以集成思路組織遠(yuǎn)程端控制、現(xiàn)場(chǎng)端執(zhí)行，使各項(xiàng)技術(shù)能夠在統(tǒng)一系統(tǒng)內(nèi)以清晰邏輯發(fā)揮節(jié)能價(jià)值。例如：動(dòng)態(tài)檢測(cè)的集成系統(tǒng)應(yīng)強(qiáng)調(diào)以計(jì)算機(jī)、通信模塊、現(xiàn)場(chǎng)采集終端等作為對(duì)象，形成一體化作業(yè)機(jī)制如圖1所示。

按照?qǐng)D1所示模式，給排水系統(tǒng)內(nèi)的各類線路、用水端設(shè)施以及其他設(shè)施，共同接受系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，由距離最近的傳感器進(jìn)行相關(guān)對(duì)象的信息采集，如用水量、線路內(nèi)水流速等，這些信息實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)傳遞，以遠(yuǎn)程端的工作設(shè)施進(jìn)行分析，與監(jiān)測(cè)信息庫(kù)進(jìn)行對(duì)照，以分析當(dāng)前市政給排水系統(tǒng)（一般是某一個(gè)區(qū)域的工作系統(tǒng)）的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，根據(jù)對(duì)照結(jié)果做出必要調(diào)整，如過(guò)量供水的調(diào)節(jié)、供水參數(shù)變化的記錄和積累等。

3.2模擬分析

模擬分析主要在市政給排水工程設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用，以節(jié)能給排水技術(shù)的虛擬化運(yùn)用為基本渠道，對(duì)市政給排水工程的一般關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整。例如：智能給水模式可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能技術(shù)、BIM技術(shù)等加以實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)際工作中，各地可以根據(jù)理念工作形成的資料建立大數(shù)據(jù)資源庫(kù)，再利用該庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，評(píng)估本地用水的一般規(guī)律、增長(zhǎng)情況，確定合適的市政給排水工程設(shè)計(jì)方案和建設(shè)參數(shù)，并對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行三維模擬，形成足以支持工程建設(shè)的科學(xué)化方案。以給水管線為例，可采用參數(shù)模擬法進(jìn)行分析，首先將某一個(gè)或若干靜態(tài)參數(shù)代入BIM軟件中，模擬其給水穩(wěn)定性，之后逐步進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，擴(kuò)大用水需求，判斷該模型是否能滿足供水需要，根據(jù)模擬結(jié)果以及本地工作積累的信息，最終確定市政給排水工程設(shè)計(jì)方案。以妥善的設(shè)計(jì)避免重復(fù)建設(shè)、運(yùn)維工作高支出問(wèn)題，發(fā)揮節(jié)能給排水技術(shù)虛擬應(yīng)用層面帶來(lái)的積極價(jià)值。

3.3引入現(xiàn)代技術(shù)方法

各類現(xiàn)代化的技術(shù)有利于發(fā)揮節(jié)能給排水效應(yīng)，改善市政給排水工程設(shè)計(jì)水平，包括傳感器技術(shù)、智能技術(shù)、云技術(shù)等。以智能技術(shù)為例，可將該技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)滲漏監(jiān)測(cè)工作中。

按圖2所示模式，在市政給排水工程設(shè)計(jì)階段，在給排水管線各處放置可以獨(dú)立工作的傳感器，通過(guò)傳感器采集空氣濕度信息，將該信息以實(shí)時(shí)通信的形式提供給智能模塊進(jìn)行智能分析，再由后者根據(jù)實(shí)時(shí)性，將對(duì)應(yīng)結(jié)果提供給遠(yuǎn)程端工作人員，發(fā)現(xiàn)滲漏及時(shí)進(jìn)行處理。該技術(shù)的核心在于智能辨識(shí)，默認(rèn)非滲漏情況下，某排水管線周邊空氣濕度一般為50%，實(shí)際工作中，因降水、地下水水位變化等因素影響，其所處區(qū)域的空氣濕度會(huì)圍繞50%出現(xiàn)上下變化，表現(xiàn)為

[min……47；48；49；50；51；52；53……max]

當(dāng)周邊出現(xiàn)極限環(huán)境時(shí)，排水管線周邊空氣濕度會(huì)達(dá)到min、max水平，默認(rèn)其非異常情況下，空氣濕度不會(huì)持續(xù)超過(guò)max水平，當(dāng)某一段時(shí)間內(nèi)傳感器采集的信息表明管線周邊空氣濕度始終偏高，可認(rèn)定其存在滲漏風(fēng)險(xiǎn)。可根據(jù)大數(shù)據(jù)確定max的一般水平，代入智能模塊完成記憶。實(shí)際工作中，由傳感器進(jìn)行管線周邊空氣濕度收集，并提供給智能模塊進(jìn)行分析，可根據(jù)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行滲漏定位和快速處理，減少給水系統(tǒng)水資源浪費(fèi)情況。

3.4重視分流系統(tǒng)建設(shè)

市政給排水工程設(shè)計(jì)中，為保證排水管線的功能，還應(yīng)加強(qiáng)分流系統(tǒng)建設(shè)，主要強(qiáng)調(diào)根據(jù)分流規(guī)劃，結(jié)合雨水、生活污水、工業(yè)廢水的處理要求，分別建設(shè)處理中心，配置對(duì)應(yīng)的工作設(shè)施和作業(yè)系統(tǒng)。

以雨水處理為例，可以根據(jù)本地降水的一般信息，建設(shè)若干個(gè)大型雨水收集池，每一個(gè)收集池應(yīng)能滿足最大降水等級(jí)（本地）下雨水存儲(chǔ)的要求，非降水狀態(tài)下，水池均處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)入降水周期予以開放。在水池內(nèi)放置小型動(dòng)力系統(tǒng)，如水泵和輸水管線，在管線的進(jìn)水一端放置微米級(jí)過(guò)濾網(wǎng)，以水泵實(shí)現(xiàn)池內(nèi)雨水的泵送，利用過(guò)濾網(wǎng)濾除其中的雜質(zhì)，凈化后的雨水直接通過(guò)輸水管線輸送到地表工作站，用于市政清掃、綠植灌溉等方面。其他的分流系統(tǒng)也根據(jù)其處理需要進(jìn)行建設(shè)，改善市政給排水工程設(shè)計(jì)、工作水平，發(fā)揮節(jié)能給排水技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，市政給排水工程設(shè)計(jì)中的節(jié)能給排水技術(shù)多樣，對(duì)其進(jìn)行積極應(yīng)用，有助于合理利用水資源，帶動(dòng)市政建設(shè)，所以，應(yīng)在未來(lái)工作中予以更多重視。當(dāng)前可用于市政給排水工程的節(jié)能給水技術(shù)包括智能給水、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、分流排水、循環(huán)用水等。這些技術(shù)的特點(diǎn)和原理各有不同，實(shí)際應(yīng)用階段，主張加強(qiáng)市政給排水工程設(shè)計(jì)集成化水平，借助模擬分析、現(xiàn)代技術(shù)手段、大數(shù)據(jù)輔助等方式，確保其能夠發(fā)揮預(yù)期作用，以提升市政給排水工程工作水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能建設(shè)。

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