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保障供水安全,是供水行业必须实现的基本目标,对于维护稳定和构建和谐社会具有重要意义。城市供水安全是现代化城市安全和防灾体系的重要组成部分。加强供水安全保障需要从供水水源、水厂运行和管网运行三个环节予以充分考虑。应对影响供水系统的各类事故和突发事件采取的安全措施和制定应急预案也是安全保障体系建设的重要组成部分。对于以深井井群作为供水水源的城市供水系统,管井涌砂是威胁城市安全供水的一个主要问题。
许多水司都存在管井涌砂问题。由于管井涌砂导致了直接或者间接的经济损失,危害了城市供水安全。针对供水管井涌砂问题,研究供水管井合理使用与维护方法和管井涌砂治理措施,对延长管井寿命、合理利用及保护脆弱的地下水资源、缓解水资源短缺矛盾有着重要的意义;研究泥砂对供水管网的影响,评价管井涌砂的风险性,为供水企业管理提供科学的决策参考依据,对保障城市供水安全有着重要的意义。
本文从供水管井涌砂的原因及防治对策、泥砂在供水管网中输移运动的数学模型及管井涌砂风险性评估三个方面展开研究。
在国内外已有的研究基础上,分析了供水管井涌砂的原因并给出了相应的防治措施建议;基于泥砂在水流中运动的基本特性,研究了泥砂在管网中输移运动规律,结合供水管网水质模型的基本理论建立了泥砂在管网中运动输移的数学模型(以下简称:砂水模型),并研究了相应的模型求解工具;建立了一套管井涌砂评价指标体系,采用基于遗传算法的投影寻踪聚类评价模型对供水管井的涌砂风险进行评估。根据本研究建立的砂水模型,基于EPANET2.DLL、EPANETMSX.DLL及ArcEngine,在Visual Studio.NET平台下开发了供水管网泥砂模拟软件WDSST1.0。
将砂水模型运用到一个实例管网中,利用泥砂模拟软件WDSST1.0,完成泥砂在管网中的运动模拟。通过对模拟结果进行分析,可以掌握管井涌砂对管网造成的影响情况。采用基于遗传算法的投影寻踪聚类模型对实例管网中的管井进行涌砂风险进行评价,评价结果与实际运行情况较为一致,该方法具有较好的应用前景。
砂水模型没有考虑泥砂的级配、淤砂的启动等因素,所以更精确的数学模型是下一步研究的方向,期望本研究能抛砖引玉。