城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)探討

摘#8195;要 文章論述了城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具備的特征，明確其基本架構(gòu)，并預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析，以為城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)；基本架構(gòu)；關(guān)鍵點(diǎn)；分析

中圖分類(lèi)號(hào) TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)031-0118-01

城市供水管網(wǎng)具有服務(wù)對(duì)象多、空間分布廣的特點(diǎn)，其一旦受到污染必將會(huì)帶來(lái)巨大的損失，這就要求應(yīng)對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行必要的預(yù)警監(jiān)控。對(duì)城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行探討，對(duì)于保障城市用水具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具有的特征

隨著城市供水水質(zhì)問(wèn)題的日益突出，人們對(duì)城市自來(lái)水安全飲用保障問(wèn)題越加關(guān)注。城市供水管網(wǎng)存在由管道檢修、管道腐蝕、管道滲入、消毒副產(chǎn)物和恐怖襲擊等影響供水水質(zhì)的問(wèn)題，同時(shí)管網(wǎng)具有分布復(fù)雜、范圍廣、地下隱蔽等特點(diǎn)，供水企業(yè)在沒(méi)有建立有效的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)事故已經(jīng)出現(xiàn)以及確定污染源和危及區(qū)域，從而進(jìn)行有效的處理和修復(fù)，以致造成重大的影響。

城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)是保護(hù)城市水源水質(zhì)的需要，歸結(jié)起來(lái)，其應(yīng)當(dāng)具備以下特征：響應(yīng)能力迅速；能對(duì)較多污染物質(zhì)種類(lèi)實(shí)施監(jiān)測(cè)；能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的校正與操作，具備較高的自動(dòng)化程度；較低的建設(shè)與維護(hù)成本；簡(jiǎn)便的系統(tǒng)管理與操作；能夠確定水質(zhì)污染源及其污染的濃度與范圍；具備低誤差率和高靈敏性；系統(tǒng)自身能夠持續(xù)穩(wěn)健的運(yùn)行。雖然，因受經(jīng)濟(jì)成本和技術(shù)水平的限制，城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)要滿足上述全部特征還很難實(shí)現(xiàn)，但隨著這一系統(tǒng)的受重視程度越來(lái)越高，其必將在未來(lái)的發(fā)展中日漸完善。

2 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)的基本構(gòu)架

城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)的組成主要包括水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)管理信息系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鑒定系統(tǒng)、事故處理系統(tǒng)四個(gè)基本架構(gòu)。

2.1 水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)

水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)是預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其包括實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)和用戶及衛(wèi)生部門(mén)反饋等方面。城市管網(wǎng)的管道數(shù)量多、分布范圍大，進(jìn)行所有管道的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并不現(xiàn)實(shí)，這就要求通過(guò)優(yōu)化分析，來(lái)將有限數(shù)量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝至管網(wǎng)當(dāng)中。造成城市管網(wǎng)水質(zhì)污染的原因主要包括供水系統(tǒng)自身問(wèn)題和人為因素兩種。而預(yù)警系統(tǒng)必須能對(duì)這兩種原因進(jìn)行鑒別，并對(duì)污染物質(zhì)加以識(shí)別與區(qū)分，而實(shí)施常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)的目的就在于此。用戶和衛(wèi)生部門(mén)反饋則是一種脫離系統(tǒng)本身的監(jiān)控，能夠很好地彌補(bǔ)水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的不足。

2.2 水質(zhì)管理信息系統(tǒng)

水質(zhì)管理信息系統(tǒng)整合了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、水力水質(zhì)模型、SCADA系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)和預(yù)警預(yù)報(bào)功能等，是一個(gè)綜合性的軟件管理平臺(tái)。其作用在于為企業(yè)供水管網(wǎng)的日常管理和運(yùn)行分析提供服務(wù)，當(dāng)管網(wǎng)水質(zhì)突發(fā)事件一旦發(fā)生時(shí)，則可及時(shí)顯示報(bào)警，并可為管理者決策提供信息方面的幫助和指導(dǎo)。

設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量M，投污點(diǎn)的數(shù)量I；隨機(jī)選定M個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；隨機(jī)選定1個(gè)投污點(diǎn)；進(jìn)行水質(zhì)模擬；M個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中最早監(jiān)測(cè)到該污染發(fā)生的時(shí)刻T，即從污染發(fā)生到最早被監(jiān)測(cè)到所經(jīng)歷的時(shí)間t內(nèi)（c大于等于CT時(shí)，即認(rèn)為該監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以監(jiān)測(cè)到該污染事件的發(fā)生），計(jì)算pe值和VC值；并將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。其中：c為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的污染物濃度；CT為對(duì)人類(lèi)健康造成危害的污染物的最小濃度。直至管網(wǎng)中的每一點(diǎn)都已依次作為投污點(diǎn)；直至管網(wǎng)中的任何M個(gè)點(diǎn)的組合形式都已做為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行考察；用遺傳算法對(duì)上述數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，選取其中最優(yōu)的一組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，污染事件造成的危害最小，即認(rèn)為該組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最優(yōu)。

2.3 實(shí)驗(yàn)鑒定系統(tǒng)

雖然通過(guò)在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，但是因技術(shù)水平的限制，檢測(cè)精度并不高，對(duì)于特定污染物質(zhì)難以進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。因此，當(dāng)發(fā)出報(bào)警后，有必要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室鑒定系統(tǒng)，來(lái)對(duì)報(bào)警信息的正確性和污染物質(zhì)進(jìn)行確定與分析。實(shí)驗(yàn)室鑒定的首要原則就是要反應(yīng)快，從發(fā)出報(bào)警到樣本采集應(yīng)控制在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)，而移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室則成為很好的方式，不但可在趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行即時(shí)鑒定，還彌補(bǔ)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量有限的缺陷。

2.4 事故處理系統(tǒng)

事故處理系統(tǒng)包括發(fā)布警報(bào)、管網(wǎng)操作、水質(zhì)凈化、警報(bào)解除這四個(gè)程序，是在實(shí)驗(yàn)鑒定結(jié)果的基礎(chǔ)上所采取的應(yīng)對(duì)一系列應(yīng)對(duì)措施。事故處理系統(tǒng)的運(yùn)行需要供水企業(yè)、物業(yè)和媒體管理部門(mén)及相關(guān)政府部門(mén)等社會(huì)力量的共同努力。供水企業(yè)同自身實(shí)際相結(jié)合，來(lái)進(jìn)行突發(fā)水質(zhì)污染事件應(yīng)急預(yù)案的制定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件有序、高效的處理。

3 城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)分析

3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)儀器和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇與布置

水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)是選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)儀器的關(guān)鍵依據(jù)，當(dāng)前的監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括濁度、溫度、游離余氯、電導(dǎo)率、pH值、總鐵、亞硝酸鹽氮、大腸桿菌群、細(xì)菌等多種。在監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選用上，應(yīng)當(dāng)結(jié)合水質(zhì)反映狀況、污染物監(jiān)測(cè)種類(lèi)、投資成本等做出綜合的比較分析，并通過(guò)指標(biāo)警戒線的合理劃分來(lái)為監(jiān)測(cè)指標(biāo)的實(shí)際運(yùn)用提供依據(jù)。因出于對(duì)成本的考慮，只能布置有限數(shù)量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，因此，對(duì)其布置的優(yōu)化就十分重要。隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的技術(shù)的迅速發(fā)展和水質(zhì)模擬技術(shù)的初見(jiàn)成效，可進(jìn)一步改進(jìn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方法，適當(dāng)增加約束條件，選擇同預(yù)警系統(tǒng)要求更好相符的目標(biāo)參數(shù)，來(lái)使得所選監(jiān)測(cè)點(diǎn)能夠?qū)芫W(wǎng)自身動(dòng)態(tài)及管網(wǎng)中污染物的傳播方式作出更好的體現(xiàn)。

3.2 開(kāi)發(fā)水質(zhì)管理信息系統(tǒng)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)一部分供水企業(yè)已經(jīng)建立了企業(yè)管理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，且正在朝著水質(zhì)模型的方向發(fā)展。但就當(dāng)前情況來(lái)開(kāi)，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)存在著較差的交互性，彼此獨(dú)立，數(shù)據(jù)資源的利用率受到限制。因此，利用GIS組件、數(shù)據(jù)庫(kù)接口交互技術(shù)、數(shù)據(jù)看技術(shù)、可視化開(kāi)發(fā)工具，并使用水質(zhì)計(jì)算機(jī)軟件，來(lái)進(jìn)行水質(zhì)管理信息系統(tǒng)的綜合開(kāi)發(fā)就顯的十分迫切。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市用水問(wèn)題的受重視程度越來(lái)越高，我們有理由相信，在全社會(huì)的共同努力下，城市供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)在保障城市用水方面必將更加完善。

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