長距離輸水管線信息化管理系統的初步研究

摘要：

本文首先分析了長距離輸水的相關內涵，然后從長距離輸水管線內涵出發，探討了長距離輸水管線信息化的必要性，然后分析了長距離輸水管線信息化管理系統的組建。

關鍵字：長距離輸水管線；信息化管理；

中圖分類號： TV691 文獻標識碼：A

正文：

長距離輸水管線的廣泛興建使之成為城市重要的水源，為保障管線供水的安全可靠性，有必要從統籌管理的角度出發建立管線信息化管理系統，通過該系統的監測和計算分析功能，給出自動控制指令或安全調度規程，再通過自控設備或手工操作執行相關指令，從而使管線運行時水頭布局合理、運行條件改變或者發生事故時水力工況能平穩過渡并免遭水錘破壞、實現水質的監測和預警、給出事故處理預案等，切實保障管線的供水安全。

重力流長距離輸水管線阻力布局決定了管線水頭布局。為使管線在穩態工況時不出現負壓，同時使全線壓力維持在較低水平，須合理布置管線消能措施。長距離輸水管線關閥過快時易引發水錘，嚴重時導致爆管事故，因此建立動態水力工況分析模型對管線進行水力動態模擬，消除安全隱患。

一、長距離輸水的相關內涵

長距離輸水管線是指從水源至城市給水處理廠以及從給水處理廠至城市配水管網的輸水管線。它可以輸送原水，也可以輸送清水，距離一般超過10km，可能為單線，也可能為雙線并聯輸水。

水是人類生活和社會發展必不可少的物質資源。水資源在空間分布上固有的不均勻性、人口增長及人們生活水平的提高、工農業生產規模的擴大、水源的污染等諸多因素導致許多城市和地區都面臨著水資源短缺的問題。而隨著科技的發展，人類對水資源的調配能力不斷上升，于是大規模、長距離、跨流域的輸水就成為人類重新分配水資源、緩解缺水地區供需矛盾的主要途徑。

二、長距離輸水管線信息化的必要性

用管道大規模、長距離輸水時，管道系統運行的安全可靠性是至關重要的問題。此類工程耗資巨大，投產后一般都會成為一個城市或地區的主要水源。公司此應發揮其預期的經濟和社會效益；并且其運行狀況直接關系到輸水目的地能否獲得必要的水源、當地居民能否正常生活、工業企業能否正常運轉。特別是采用單管長距離閉路輸水時，輸水管線系統如同串聯電路，一旦有一處發生事故就會導致全線停水，造成重大的經濟損失，甚至危及管線附近居民的生命財產安全。隨著科學技術的進步以及人們對供水水質水量要求的不斷上升，長距離管道輸水工程在全世界范圍內廣泛興建而且規模越建越大，輸水距離越建越長，伴隨而來的供水安全保障技術就成為各大水司以及供水領域內廣大科技人員關心的熱點問題。

為了實現長距離輸水管線安全供水，在做好了管道的防腐與加固、安裝必要的水錘防護裝置、設立聯絡管等措施外，最重要的是監測系統的運行參數，結合動態水力模型計算、分析系統水力工況，從而確定減壓閥或調壓閥的調節方案，使水頭合理布局；而動態水力工況計算分析結果用來預測水錘或漏失事件，從而確定采取何種應對方案；另外，還需要監測水質參數，并通過水質模型判斷管線中的水是否受到外界污染、污染程度如何、如何采取應急預案等等。為了統一解決這些問題，有必要建立長距離輸水管線的信息化管理系統，從而科學指導管線的日常維護管理，切實保障管輸系統運行的安全。

三、長距離輸水管線信息化管理系統的組建

（一）信息化管理系統的功能

長距離輸水管線信息化管理系統主要有以下功能：

1、實現管線系統（包括管道及附件）圖文資料的數字化存檔和查詢；

2、通過遠程在線監測和數據傳輸，實現管線運行工況的實時顯示；

3、進行動態水力工況計算和分析，做到事故預警（包括診斷和報警）；

4、事故處理預案的提出；

5、遠程的調度、自動控制；

（二）各子系統的作用

1、基礎資料圖文數據庫子系統

它實現了管線基礎資料（管徑、管段、樁號、管長、阻力系數、標高、附件位置、型號、尺寸、安裝或維修時間）的數字化管理和查詢，便于保存和修改管線系統的圖文基礎數據。

2、管線運行參數存儲子系統

它主要用來讀取、篩選、保存遠程監控系統實時傳來的相關參數，如流量、壓力、水位、某個水質參數的濃度等等。此系統應該具有數據過濾功能，即能夠濾去錯誤的數據。

3、動態水力工況模擬子系統

它用來模擬系統在穩定流、瞬變流下的水力工況，用來確定減壓閥或調壓閥的操作參數；計算瞬變流壓力波動情況；預測強的瞬變流（即水錘）導致的力波動狀況并給出相應的防范措施；檢測漏失點及漏失量。它要求建立動態水力工況計算分析的數學模型，后文將有詳細敘述。

4、水質模擬與分析子系統

它根據水質監測點的信息及水質計算模型，來分析評估管線水質狀況，一旦出現水質污染現象，將給出應急預案。

5、通訊子系統

通訊子系統用來將現場監測點的監測數據實時傳輸給中央調度室，并將中央調度室的指令傳輸給現場自控裝置（電動閥門、水泵、調壓閥）；現場維護人員也通過此系統與中央調度室保持聯系。通系統最好有兩套，一套為有線，一個為無線的，保證中央調度室能實時得到現場流量、水壓、水質等數據，與現場人員保持良好溝通。

6、現場監測控制子系統

包括監測裝置和自動、手動控制裝置。監測裝置包括流量監測點、壓力監測點、水位監測點等，它主要用來采集管線運行時的各個參數并通過通訊子系統實時傳遞給中央調度室的管線運行參數存儲子系統；自動、手動控制裝置用來執行中央調度室的調度和操作指令，包括電動閥門、手動閥門、定速泵和調速泵的啟閉、減壓閥、調壓閥的操作等等。為了實現事故預警和水質預警的目的，數據應具有足夠的采取頻率和精度。

參考文獻：

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