城市给水管网运行安全功能状态评估研究

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漏损和爆管问题是供水企业面临的普遍问题,不仅浪费了大量宝贵的水资源,还会使供水企业遭受巨大的经济损失,危害公民的生命财产和社会环境。本文以华北某园区给水系统为研究对象,分析了管网漏损和爆管事故的发生原因,构建了城市给水管网水力模型,实现城市给水管网的流量和压力监测点的布置,分别对管网漏损和爆管进行评估,并将二者结合对城市给水管网运行安全功能状态进行综合评估,实现静态因素与动态因素相结合,为今后解决城市给水管网漏损和爆管问题提供可靠的科学理论支撑,从而全面提高城市给水管网的安全性。为实现城市给水管网的流量和压力监测点的布置,基于EPANET软件进行给水管网水力模型的构建,将DMA分区与现有流量监测点结合,实现各个分区管网的进出水量监测,为管网的动态运行、后期管网漏损与爆管的监测提供了方便;根据水力计算原理和管网结构特点,列出灵敏度矩阵方程,得到灵敏度系数矩阵,按照灵敏度矩阵对角线数据大小对节点排序,初步确定压力监测点,再以Pearson相关性系数大于0.7的节点作为强相关性点,将强相关性点分为一组,选择灵敏度最大的节点为监测点,组内其他的节点作为其监测范围,实现压力监测点的布置。详细论述了以压力为驱动因素的漏损模型计算方法,根据分区内的真实漏损量计算节点的漏损系数,模拟不同时间的漏损情况,结果吻合度较好;并对整个管网的漏损情况进行分析,得到较为严重的区域和管段,管网漏损整体评分为4.36分。将管网结构因素和水力动态因素结合分析,选取管材、管径、管龄、接口方式、管道埋深、管道流速和管道压力七个因素,进行权重、层次分析法修正和归一化检验,七个因素的占比分别为0.324、0.238、0.086、0.104、0.043、0.054和0.151;将管道的七个影响因素分五级进行评分后,管道总体得分为3.56分,70%的管段表现良好(得分大于3分);管网的大流量干管得分比较高,安全性较好;小管径管段与管网末梢管段得分较低,日常应重点关注,预防管网爆管。将得到的管网漏损与爆管评估结果相结合,进行城市给水管网运行安全的综合评估,管网综合得分为3.96。该评估方案可作为管网漏损和爆管预防管理维护的有效参考。
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