城市供水管網(wǎng)管壓多級調(diào)控體系的建立與優(yōu)化

崔恩恒

摘 要：現(xiàn)代都市運行主要依托復(fù)雜而系統(tǒng)的市政體系，如果將現(xiàn)代都市看作一個“人”，則市政管網(wǎng)則是保障“人體”運行的重要血管和通道，供水管網(wǎng)作為市政管網(wǎng)中的重要組成部分通過多級管網(wǎng)將自來水送至城市的各個角落。供水管網(wǎng)運行中要確保供水管網(wǎng)具有足夠的供水壓力，同時通過對供水管網(wǎng)的供水壓力進行良好的調(diào)控將能夠有效地降低供水管網(wǎng)的漏損率。本文在分析供水管網(wǎng)水壓與對水管網(wǎng)漏損率影響的基礎(chǔ)上對如何做好供水管網(wǎng)管壓調(diào)控進行了分析介紹。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；供水壓力；壓力調(diào)控；漏損率

中圖分類號：TU991 文獻標(biāo)志碼：A

0 前言

城市供水管網(wǎng)漏損率過高問題是擺在世界供水行業(yè)面前的一道難題，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計表明我國城市供水管網(wǎng)的漏損率能夠達(dá)到18%左右，漏損率過高將導(dǎo)致每年大量的純凈自來水白白的損耗掉，既不經(jīng)濟也不環(huán)保。在城市供水保障中應(yīng)當(dāng)采取積極的措施對城市供水管網(wǎng)漏損率加以控制。在眾多的控制手段中壓力調(diào)控是其中最經(jīng)濟也是最有效的手段之一。通過對城市供水管網(wǎng)壓力進行多級調(diào)控能夠?qū)⒊鞘泄┧芫W(wǎng)的漏損率降低到一個可以接受的水平。

1 城市供水管網(wǎng)壓力與漏損的聯(lián)系

城市供水管網(wǎng)管壓調(diào)控與城市供水管網(wǎng)漏損之間的關(guān)系一直為廣大研究人員所關(guān)注，據(jù)相關(guān)研究表明城市供水管網(wǎng)管壓與漏損之間的關(guān)系主要分為兩大方面：（1）城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)破損點數(shù)量之間的關(guān)系。（2）在城市供水管網(wǎng)破損點數(shù)量和大小一定的條件下管網(wǎng)漏損水量（漏損點的泄漏速度）與管網(wǎng)壓力的關(guān)系。城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)破損點的數(shù)量在一定的壓力范圍內(nèi)呈指數(shù)增長，即城市供水管網(wǎng)管壓超出某一壓力限值時城市供水管網(wǎng)爆管的數(shù)量或是次數(shù)將顯著增加，而降低城市供水管網(wǎng)管壓則城市供水管網(wǎng)爆管或是破損的概率將大幅降低?？傮w來說做好城市供水管網(wǎng)管壓的管控將有利于降低城市供水管網(wǎng)的漏損率，保障城市供水管網(wǎng)高效、安全的運行。

為了更精確地描述出城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)損漏率之間的關(guān)系，需要對當(dāng)?shù)爻鞘泄┧芫W(wǎng)的管材類型、管長以及管徑等多項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算用以計算出城市供水管網(wǎng)在某一區(qū)域的平均管齡，并結(jié)合過往的管壓變壓情況以及城市供水管網(wǎng)的損漏次數(shù)等數(shù)據(jù)進行綜合性的分析，以此建立起城市供水管網(wǎng)破損次率與城市供水管網(wǎng)在各不同管壓條件下的對應(yīng)關(guān)系。

通過建模分析可以發(fā)現(xiàn)在城市供水管網(wǎng)管路系統(tǒng)各影響因素（城市供水管網(wǎng)的管徑、管長、管齡等）一定的情況下，城市供水管網(wǎng)的損漏率與城市供水管網(wǎng)的管壓近似呈線性正比。通過對城市供水管網(wǎng)管壓進行調(diào)節(jié)將有助于降低城市供水管網(wǎng)的損漏，保障城市供水管網(wǎng)的安全運行。除了需要考慮城市供水管網(wǎng)的損漏率外，還需要對城市供水管網(wǎng)漏損水量與城市供水管網(wǎng)管壓之間的聯(lián)系進行考慮，城市供水管網(wǎng)管壓與城市供水管網(wǎng)漏損水量呈正比關(guān)系，即城市供水管網(wǎng)管壓越大則城市供水管網(wǎng)管壓的漏損水量也越大，在城市供水管網(wǎng)運行中通過建立起多級管壓調(diào)控系統(tǒng)將有助于減少城市供水管網(wǎng)漏損水量，據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，在北京市城市供水管網(wǎng)中建立起了三級控壓調(diào)壓系統(tǒng)，每年減少了近3000多萬噸的漏損水量，直接將城市供水管網(wǎng)的漏損率降低了近4個百分點。城市供水管網(wǎng)管壓的調(diào)節(jié)對于城市供水管網(wǎng)漏損水量的降低是直接影響，而對于城市供水管網(wǎng)破損點數(shù)量則屬于潛移默化式的影響。

總體來說，在城市供水管網(wǎng)中建立多級管壓調(diào)控體系將有助于降低城市供水管網(wǎng)的漏損率，通過合理規(guī)劃城市供水管網(wǎng)管壓將會對城市供水管網(wǎng)在運行中的破損點數(shù)量和漏損水量產(chǎn)生良好的抑制效果。

2 合理地建立起城市供水管網(wǎng)管壓多級調(diào)控體系

城市供水管網(wǎng)管壓調(diào)控體系的建立將有助于保障城市供水管網(wǎng)的安全、高效的運行。在城市供水管網(wǎng)運行中應(yīng)當(dāng)積極建立起城市供水管網(wǎng)管壓多級調(diào)控體系，由于我國的城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)多采用的是環(huán)狀管網(wǎng)形式，由多個水廠聯(lián)合向城市供水管網(wǎng)泵水，各水廠之間缺乏統(tǒng)一調(diào)配將導(dǎo)致城市供水管網(wǎng)管壓呈現(xiàn)出非系統(tǒng)性的隨機變化，不利于城市供水管網(wǎng)管壓的調(diào)控，為克服以往城市供水管網(wǎng)管壓所存在的弊端需要建立起水廠調(diào)壓-區(qū)域管網(wǎng)減壓-末端管網(wǎng)減壓的三級管壓調(diào)控體系，實現(xiàn)對于城市供水管網(wǎng)管壓的分級、分段調(diào)節(jié)，確保城市供水管網(wǎng)能夠在合理的管壓下運行。

2.1 水廠加壓壓力的優(yōu)化調(diào)控

城市供水管網(wǎng)管壓其是由水廠泵站所決定的，因此首先需要做好水廠泵送壓力的調(diào)控，水廠處于泵送距離和最不利點壓力滿足方面的考慮可以選用高壓泵送或是逐級調(diào)節(jié)泵送壓力等不同的泵送形式，各種不同的泵送方式都有其優(yōu)缺點，為做好水廠泵送壓力的調(diào)控需要合理地選擇水廠加壓方式。結(jié)合各水廠泵送范圍的具體情況，構(gòu)建起相對獨立的水廠泵送范圍，以便能夠在這一相對獨立的水廠泵送范圍內(nèi)對水廠的泵送壓力進行調(diào)控。

2.2 城區(qū)區(qū)域管網(wǎng)減壓

水廠泵站壓力調(diào)控屬于宏觀層面的調(diào)控，具體到城區(qū)不同區(qū)域的管網(wǎng)其管壓總是存在一定的冗余壓力過高的問題，這一區(qū)段的供水管網(wǎng)長期處于冗余高壓下運行將導(dǎo)致供水管網(wǎng)發(fā)生損漏的概率大增。針對這一問題可以對城區(qū)管網(wǎng)冗余高壓區(qū)段采取局部減壓的方式來對冗余高壓進行調(diào)節(jié)優(yōu)化。對于區(qū)域冗余高壓的調(diào)節(jié)可以采用減壓閥調(diào)節(jié)方式來加以控制優(yōu)化。除了損漏率的問題外還需要考慮到壓力對損漏水量的影響，通過對供水管網(wǎng)區(qū)域壓力與供水管網(wǎng)區(qū)域損漏水量進行記錄建模，以使得區(qū)域管網(wǎng)的損漏水量能夠達(dá)到預(yù)期節(jié)水量，完成對于區(qū)域管網(wǎng)水壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)。

2.3 供水管網(wǎng)末端管壓調(diào)節(jié)優(yōu)化

在對供水管網(wǎng)末端管壓的調(diào)節(jié)優(yōu)化上可以使用二次供水水箱進水壓力調(diào)節(jié)技術(shù)，二次供水水箱進水壓力調(diào)節(jié)主要利用二次供水水箱的調(diào)蓄作用對高峰段供水壓力波動情況進行調(diào)節(jié)補充，將用水高峰段的壓力劇烈波動進行均衡優(yōu)化，這一方法是一種對城市供水管網(wǎng)管壓的間接調(diào)控法，同時也是一種極為高效、合理的城市供水管網(wǎng)管壓優(yōu)化調(diào)節(jié)的方法。在具體的實現(xiàn)形式上二次水箱將以水箱中水位為標(biāo)準(zhǔn)對水箱的進水量進行調(diào)節(jié)，水箱中的前端進水量與水位高度呈反比關(guān)系。通過在城市供水管網(wǎng)末端采用這一技術(shù)將有利于穩(wěn)定城市供水管網(wǎng)的供水壓力，避免因壓力劇烈波動而導(dǎo)致的城市供水管網(wǎng)漏損點數(shù)量和漏損水量的增加。

在城市供水管網(wǎng)管壓優(yōu)化調(diào)節(jié)中所建立起來的三級調(diào)控體系是一個有機的整體，各級的水壓優(yōu)化調(diào)節(jié)不是割裂的個體而是相互影響相互聯(lián)系的，任何一級的管網(wǎng)壓力調(diào)節(jié)都將會對另外兩級的管網(wǎng)壓力造成極大的影響，為實現(xiàn)對于城市供水管網(wǎng)管壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)需要對多級優(yōu)化調(diào)控體系進行不斷的調(diào)節(jié)優(yōu)化，并最終達(dá)到一套最優(yōu)調(diào)控體系。

結(jié)語

城市供水管網(wǎng)漏損數(shù)量與漏損水量都與城市供水管網(wǎng)管壓有著直接而密切的聯(lián)系，通過做好城市供水管網(wǎng)管壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)將有利于降低城市供水管網(wǎng)漏損數(shù)量與漏損水量。本文在分析城市供水管網(wǎng)管壓與管網(wǎng)漏損關(guān)系的基礎(chǔ)上對如何建立起城市供水管網(wǎng)管壓多級調(diào)控體系，實現(xiàn)對于城市供水管網(wǎng)漏損的最優(yōu)化調(diào)節(jié)。

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