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我国城市供水管网系统的使用特点及要求

发布时间:2019-12-28发布者:苏阀达尔阀门

水是人类赖以生存的基本条件,是保障经济社会可持续性发展的关键要素,它在保证人们正常生活和生产过程中具有无可比拟的重要性。

近年来,水资源不足的问题日益加重,世界范围内很多重要城市都存在着水量医乏的危机。在世界水资源问题比较紧迫的形势下,我国水资源存在着以下问题:①人均占有率低;②用水供需矛盾加剧;③城市透支开采地下水;④农业用水浪费;⑤水资源污染严重;⑥部分地区降雨量极低;⑦水资源的循环使用率很低;⑧节水宣传和用水管理力度不够。

城市水资源问题尤为突出。随着我国城市发展进程的进一步加快、市区范围的扩长、人口的增长、工业产值的增加以及居民生活条件的日益改善,城市需水范围及用水量值都不可避免的增加,供需水复杂度也随之增大,城市水资源的供配和需求之间的矛盾会日益突出。城市供水系统主要面临如下问题:

(1)城市安全、可靠的供水需求很难保证。一方面,随着城镇化进程的加快,城区面积不断扩大,城市供水区域面积快速增加,城市供水系统的供水压力相应也逐渐加大。在人口增加造成的用水需求加剧的情况下,供水管道偏小,改造工程缓慢,导致了城市供水不足现象的频繁发生,对城市的建设和发展造成了很大的阻碍。另一方面,在城市给水配送的过程中,存在大规模的不合理的管网布局,会使供水配送出现时间长、距离远等问题,进而导致输送的水在运输途中质量整体下降,然后增加城市用水的危险性。

(2)漏损比较严重。我国城市供水管网系统普遍存在着漏损问题,据相关资料统计,大多数地区供水管网的自来水漏损率在10%~30%,平均漏损率己经高达24%,至少比西方发达国家高出7%。城市输送水的漏损主要来源于供水管道的破损:管网铺设时间太久、长期承担超负荷供水的工作、长期未对管网漏损检测、管网质量差易受极端天气破坏以及管道埋设不合理等问题会造成送水管道爆裂现象的频繁出现,产生大量漏水情况;此外,部分管网的老化,并不会造成明显的漏水,而产生了暗漏,这种漏损较难发现,如果长时间未察觉,会浪费掉大量的城市可利用水。然而,在传统的供水系统中,大多数城市采用的检漏方法是人工检漏,即通过检漏工人对大面积的管道路面进行漏损排查,不仅排查效果不明显,并且造成了人力财力的大量耗费。另一方面,由于缺乏一套自动监测漏损的系统,很难在短时间内发现漏损情况并定位漏损节点,检修的效率低下。

因此,在城市给水系统的研究中,首要解决的问题就是供需水的合理分析和调度以及送水管网的漏损监测。以小范围用水区域为对象,将城市供水系统的调度工作区域化和细化,对各用水大客户(即用水小区,下文都以“用水小区”替代“用水大客户”的表述)进行用水量预测,从而为城市小范围区域的用水调度和管网漏损的自动监测提供方法。

城市供水系统一般是由输送水管网和彼此相关的一些构筑物构成,包括取水构筑物、水质处理构筑物、输水管渠和配水管网、调节构筑物、泵站等供水设施。供水系统的优化调度主要是以过去的用水数值和当前的信息为参考,控制给水系统在下一个管理周期中各种调节装置的工作状态,例如是否打开水泵、是否开启阀门以及控制水池的水位高度等,以此达到高质量供水服务和较低化供水成本的双重要求。除了用水量预测,供水系统优化调度的研究工作还包含建立系统工况分析模型和调度决策两个环节。

城市用水量预测,是指依据己有的历史用水相关数据推算下一个时间周期内用水量的数值。优化调度的实现方式是在己获取到需用水量的情况下,对输配水系统的相应设备进行相应的方案选择,例如选定不同泵站中水泵的型号、台数和转速。因此在城市供水系统优化调度的所有环节中,用水量预测是其他两个环节的前提准备。用水量预测的准确与否,不仅会对供水系统工况模型分析结果的准确程度产生影响,同样会决定系统调度决策是否具有可行性。换言之,如果用水量预测的结果表现出很大的误差,则其供水系统模型的精度将会因此大大降低,从而难以获得较优化的调度决策方案。

从预测方法的不同来看,能对现有的方法进行以下划分:时间序列方法和解释性方法。这两类方法的分类标准为:前者仅仅参考了用水量的历史观测数据;而后者不仅使用用水量历史观测数据,还综合加入了与用水量有关的因素。时间序列是以时间先后顺序进行排列的一组历史观测数据。时间序列方法主要利用城市用水量的周期性和趋势性的变化规律,并以一定的时间范围作为周期进行分析计算,使用拟合和预测的数学模型及相关的数理统计的方法找出历史用水观测数据中隐含的规律,从而对今后某时间区段的需水量进行估计。


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