文章來源:中國水表 導(dǎo)讀 水壓是判斷城市供水管網(wǎng)運行質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一。供水企業(yè)既要保證用戶水壓的要求,又要考慮節(jié)能和防止爆管、降低漏耗等因素。因此,有必要建立有效的管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng),以便及時掌握整個管網(wǎng)的壓力變化情況,這也是科學(xué)合理的調(diào)配管網(wǎng)水壓、實現(xiàn)管網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的重要技術(shù)手段。 ![]() 1 壓力監(jiān)測的重要性 監(jiān)測管網(wǎng)運行狀態(tài) 在線壓力表可以實時監(jiān)測供水管網(wǎng)的壓力變化,提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)反饋。通過監(jiān)測,可以了解管網(wǎng)的運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)壓力異常、波動等問題,便于及時進行處理和調(diào)整,滿足國家對于用戶的水壓要求。 提高供水系統(tǒng)管理效率 在線壓力表可以自動采集數(shù)據(jù),并通過遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理,可以幫助相關(guān)人員及時掌握管網(wǎng)的壓力情況,優(yōu)化供水調(diào)度,提高管理效率,避免人工監(jiān)測帶來的不確定性和延遲。 預(yù)防管網(wǎng)破裂和漏水 管網(wǎng)中存在過高的水壓易導(dǎo)致管道破裂和泄漏的風(fēng)險。在線壓力表可以實時監(jiān)測管網(wǎng)的壓力情況,一旦發(fā)現(xiàn)過高的壓力,及時采取措施進行調(diào)整,避免管道破裂和漏水事件的發(fā)生,減少供水損失。 模型服務(wù)及優(yōu)化調(diào)度 將監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用與模型,對水力模擬計算所提供的估計值作合理的質(zhì)量評判;及時為模型提供必要的運行狀態(tài)數(shù)據(jù),為實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度打下基礎(chǔ)。通過對壓力數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析,可以評估供水管道的設(shè)計參數(shù)是否合理,如管徑、流速等。 優(yōu)化供水系統(tǒng)設(shè)計 通過長期監(jiān)測和記錄管網(wǎng)的壓力數(shù)據(jù),可以為供水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供有效參考。根據(jù)實際數(shù)據(jù),進行管網(wǎng)的合理規(guī)劃、調(diào)整和擴建,以滿足不同地區(qū)和時段的供水需求,提高供水質(zhì)量和效率。 2 壓力監(jiān)測點布設(shè)的方法 經(jīng)驗法 這種即根據(jù)供水公司多年積累的經(jīng)驗進行測壓點的布置。這種方法的優(yōu)勢是能準(zhǔn)確找到管網(wǎng)最低區(qū)的位置、最不利點和壓力變化敏感區(qū)。經(jīng)驗法不具備一定的普適性,適合于管網(wǎng)運行時間較長、管網(wǎng)供水規(guī)律比較穩(wěn)定、缺少水力模擬計算條件的供水管網(wǎng)。但缺點就是對舊管網(wǎng)需要多年工作經(jīng)驗的技術(shù)人員參與測壓點布設(shè),并單純的依靠經(jīng)驗,也不能保證方案的科學(xué)合理性。 理論法 以一定的理論基礎(chǔ)為依托,借助數(shù)學(xué)等其他學(xué)科作為輔助處理手段,通過分析計算得出可靠、準(zhǔn)確的管網(wǎng)壓力監(jiān)測點布置方案,理論性強,對工作人員的水平要求較高,適用性較強。目前國內(nèi)外對壓力監(jiān)測點優(yōu)化布置的研究方法主要集中在模糊聚類分析、靈敏度分析以及遺傳算法等。 靈敏度分析法 基于供水管網(wǎng)的水力學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)原理,通過建立靈敏度矩陣和方程來評估不同節(jié)點對整個管網(wǎng)壓力的敏感度。通過對靈敏度分析的結(jié)果進行排序,可以確定供水管網(wǎng)中的壓力變化靈敏點。 模糊聚類分析法 以聚類模糊理論為基礎(chǔ)發(fā)展的測壓點優(yōu)化布置方法。該方法是將管網(wǎng)中的節(jié)點按照一定的聚類原則進行分組,根據(jù)模糊聚類所得的結(jié)果進行測壓點所示區(qū)域的確定,然后進行聚類中心位置的確定,即測壓點具體位置的選擇。 遺傳算法 遺傳算法通過建立數(shù)學(xué)模型,并利用遺傳算法進行優(yōu)化求解,是人工智能領(lǐng)域應(yīng)用比較成熟的優(yōu)化算法,同時也是解決復(fù)雜組合優(yōu)化問題的有效工具。遺傳算法應(yīng)用廣泛,但在實際應(yīng)用中,當(dāng)管網(wǎng)規(guī)模較大時,計算結(jié)果有可能是發(fā)散的,計算量大,計算時間較長,不能保證求解得到的結(jié)果為全局最優(yōu)解,有可能取得局部最優(yōu)解。 多目標(biāo)優(yōu)化方法 指利用優(yōu)化搜索算法求解優(yōu)化模型,得出滿足約束條件的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)解。 3 壓力監(jiān)測點的布置原則 在結(jié)合城市整個供水管網(wǎng)現(xiàn)狀及將來運行情況,并且具體分析目前管網(wǎng)中存在的在線或離線的測壓點、測流點的位置、類型和可用性的基礎(chǔ)上,為了盡可能充分利用現(xiàn)有資源、避免重復(fù)建設(shè),在測壓點布置時應(yīng)遵循代表性、分區(qū)覆蓋、壓力波動區(qū)域、關(guān)鍵節(jié)點、系統(tǒng)擴展預(yù)留、通訊設(shè)備布設(shè)原則、安裝環(huán)境考慮等七大原則。這些原則可以事半功倍的完成測壓點的布設(shè)工作并且提高測壓點布設(shè)方案的經(jīng)濟性。 管網(wǎng)水力分界線 城市供水系統(tǒng)如水源環(huán)形管網(wǎng)結(jié)構(gòu),并且情況復(fù)雜,涉及面廣。那么在短時間內(nèi)需要水量的變化便可引起管網(wǎng)壓力的大幅度變化,其水力分界線往往是配水最不利的地區(qū),最能反映管網(wǎng)的配水偏差情況。管網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控點首先應(yīng)選在水力分界線處的干管上。 管網(wǎng)水力最不利點、控制點 管網(wǎng)末梢屬于配水的不利處,能較好的反映管網(wǎng)的配水偏差情況。另外,地面高程與配水壓力有密切的關(guān)系,在地面高程偏高或偏低處(相對水廠高程而言)的配水服務(wù)壓力對調(diào)度工作影響較大。為了保證管網(wǎng)末梢及高差特異點有合理的服務(wù)壓力,在這些地區(qū)設(shè)置管網(wǎng)測壓點是必要的。 大用戶水壓監(jiān)測點 為了確保重點部門和特殊用戶的正常用水,在為其供水的干管上設(shè)置測壓點。以哈爾濱市為例:工業(yè)基礎(chǔ)發(fā)達(dá),有許多用水大戶,由于用水量大其用水量的變化影響著區(qū)域壓力的變化,并且為了保證其用水的安全性,也需要在其附近布設(shè)在線測壓點。 主要用水區(qū)域 在用戶集中地區(qū)或用水大戶附近,管網(wǎng)壓力容易波動起伏,故這些地區(qū)可以作為輔助監(jiān)測區(qū),設(shè)置測壓點。 大管段交叉處水區(qū)域 在大管段相交處設(shè)置測壓點,可結(jié)合測壓點記錄數(shù)據(jù)分析發(fā)生爆管等管網(wǎng)事故的影響因素及其與管道壓力的關(guān)系,總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),為減少事故、合理調(diào)度提供有力輔助。 管網(wǎng)運行調(diào)度工況點 包括增壓泵站前,水廠出廠管段等對管網(wǎng)調(diào)度工況變化反應(yīng)較敏感的區(qū)域,在這些區(qū)域設(shè)置在線測壓點,有助于了解調(diào)度計劃的實施情況及管網(wǎng)狀態(tài)對調(diào)度命令的反應(yīng)。 管網(wǎng)低區(qū)壓力監(jiān)測點 各城市都會因不同原因存在著一些低壓區(qū),通過低壓區(qū)壓力監(jiān)測點的設(shè)置,可以及時監(jiān)測這些區(qū)域的供水壓力,通過壓力信息的反饋及時調(diào)度,保證供水服務(wù)質(zhì)量。 供水發(fā)展區(qū)域預(yù)留監(jiān)測點 為了適應(yīng)城市供水中長期的發(fā)展需要,考慮在供水發(fā)展區(qū)域預(yù)留監(jiān)測點。 管網(wǎng)測壓點設(shè)置密度 在平原地區(qū)建議每5~10平方千米設(shè)置1個為宜。給水范圍較小的城市、丘陵、山區(qū)城市可以適當(dāng)增加管網(wǎng)測壓點的設(shè)置數(shù)量,放寬到每3~5平方千米設(shè)置1點。有特殊需要或經(jīng)濟技術(shù)條件容許,亦可適當(dāng)增加管網(wǎng)測壓點的分布密度。 另外,管網(wǎng)測壓點的設(shè)置密度與調(diào)度功能有關(guān),隨著調(diào)度功能需求的增加,測壓點的設(shè)置位置和數(shù)量均需要按實際情況調(diào)整。 END |
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