水力模型在城市供水管网模拟运行与改造中的应用论文_陈金婷

摘要：供水管网是供水输配环节的命脉，其铺设隶属于城镇道路工程配套，建设进度往往滞后于城镇建设步伐。近年来国家城镇化进程不断加快，过快的城镇化快速发展加剧了供水管道布局的不均。与此同时，随着城镇供水用户数量的不断攀升，以往由供水厂至供水区的输水管道、由输水管至供水干管、由干管至配水管的口径及要求已难以满足急速增长的输配需求，管网更新滞后于城镇化推进步伐。本文主要针对水力模型在城镇供水管网模拟运行中的应用进行简要分析。

关键词：水力模型；城市供水；模拟；评估；应用

1模拟案例

AS供水企业共有水源地5处，管网长度2763公里，供水能力55m3/d，供水面积130平方公里，平均供水量40m3/d。

1.1工况设置

2020年春节期间鞍山市预计总供水量大约47.7万吨/天，各水厂预计供水量分别为：汤河水厂（汪家峪水厂）30万吨/天、老虎山水厂13万吨/天、西郊水厂3万吨/天、首山水厂（大赵台水厂）1.2万吨/天、南台水厂0.5万吨/天。

模拟时，在老虎山水厂供水区域，除了老虎山水厂与西郊水厂供水区域边界的阀门没有开启外，人民路、民生西路、交通路其余阀门均按完全打开计算。

调整的阀门：

东山水池出厂管阀门开度调大，但未全开；

人民路沿线DN500阀门打开；

民生西路、交通路DN500管阀门打开；

爱国街DN500管阀门打开；

健身街与深沟寺DN400管阀门未开启。

各水厂的供水范围示意图：

根据各水厂的预期供水量，修正各水厂供水区域的用水量信息：

各个管网测压点模拟值与参考值数据列表对比：

1.2.2各水厂出厂流量：

各水厂供水量清单：

1.2.3高位水池供水量：

东山水池日供水量13.91万吨/天：双头山水池2.55万吨/天110高位水池1.04万吨/天；卧龙山增压泵站5.47万吨/天：

1.3小结

AS供水企业春节期间总用水量增长幅度比较大，其中老虎山水厂供水量增长率最大。通过模拟分析发现，用水高峰期老虎山水厂出厂压力需要提升到35m左右，其他水厂供水量增幅较小，出厂压力基本可保持不变。但是东山水池出水管阀门开度需要调大，水池出水压力提升2m；卧龙山增压泵站高峰出厂压力提升到2m左右。管网上各测压点供水压力基本上在参考值附近内1m浮动，能满足供水压力需求。各水厂的供水区域基本与示意图一致，无明显偏差。

备注：老虎山水厂虽然有13万吨的供水能力，但需要考虑该水厂的供水范围内是否有这么大的供水需求。

2 供水管网改造技术要点

2.1要循序渐进，突出重点

城市供水管网改造区域面广，改造工程量大，并且涉及其他市政基础设施，应当与城市改造、城市道路建设、其他市政管线的建设统筹协调进行。当前改造的重点，应当是结合有关市政建设，以承上启下的主干管改造为主。认真做好城市供水管网普查工作，建立管网技术档案，制定管网改造规划，有计划地对使用年限超过50年和严重老化的管网进行改造，加快管网改造规划的实施，要优化管网布局和工程技术方案，加强对工程项目的协调和监管，保证工程的顺利实施和质量安全。具体实施时，根据群众对水质水压不足反映强烈的路段尽早改造，并结合市政供水管网分布的具体情况，制定详细的改造实施规划。老城区范围内管网改造难度大，其中会涉及老管道使用年限长，管道上带用户较多，支线管道的分布不能确定具体位置，其他综合管线密布地下，道路开挖影响交通和改造时间紧等实际问题。所以，必须制定详细的设计改造方案。供水管道改造前必须仔细查勘现场，选择合理的管线埋设位置，确定老管道用户使用区域，并查看管网图，分析主管道、分支管道、过街管道的走向及具体分布情况。通过用水力计算确定新管道管径，制定新旧管道碰接的具体技术措施。与此同时，利用水力模型做好合理的沿线停水计划，避免给居民生活造成过多的不便。

2.2综合考虑技术经济因素，积极采用新型管材

管材的选用，积极推广新型管材。按因地制宜的原则，推广使用球墨铸铁、各类给水塑料管以及质量好的钢筋混凝土管，保证安全供水和防止水质二次污染，满足城市供水需要。加强对陈旧老化的供水区域进行维修、改造更新，减少漏水。大口径的供水管，宜采用钢管或球墨铸铁管，运输方便和施工场地宽敞的也可以选用普通预应力砼管，玻璃钢管由于易老化、强度低而应慎用；中小口径的供水管，宜经过技术经济比较选用球墨铸铁管、PVC管、PE管、PPR管或钢塑复合管材。淘汰灰口铸铁管、冷镀锌铁管、普通砼管、含铅PVC管等易爆、易裂、易锈、易污染的劣质管材。

2.3采用新的施工技术

第一，管道必须考虑环氧树脂或水泥砂浆衬里等防腐措施；

第二，尽可能采用柔性接口，焊接钢管要考虑安装伸缩节；

第三，施工时应积极采用内衬管滑（拉）入衬装、管道翻衬、爆（碎）管衬装、定（导）向钻技术、管内壁喷涂等非开挖技术。

3 结束语

综上所述，管网水力模型可以很好地指导实际管网的优化及调度，通过构建模型可以模拟不同工况及拓扑结构下的管网运行状态，及时发现管网中的薄弱环节，便于通过工程及技术手段进行弥补与优化。

参考文献：

[1]基于水力模型的供水管网区块化优化研究[J].黄盼盼,赵明,王少坡,张清周,邱春生,丛建松.水电能源科学.2019(05)

[2]加强城市供水管网管理、提高供水管网运行综合效能[J].王帆.居舍.2019(14)

论文作者:陈金婷

论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1期

论文发表时间:2020/3/25

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