基于管段重要性的給水管網(wǎng)布局分析

邊海英(中原石油勘探局供水管理處， 河南 濮陽 457001)

基于管段重要性的給水管網(wǎng)布局分析

邊海英(中原石油勘探局供水管理處， 河南 濮陽 457001)

在油田企業(yè)建設(shè)中給水管網(wǎng)是非常重要的一部分，而隨著經(jīng)濟上保持著高速發(fā)展的態(tài)勢，給水管網(wǎng)布局方面也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。給水管網(wǎng)中管段重要性是非常重要的衡量指標(biāo)，管段重要性將對油田建設(shè)給水管網(wǎng)布局提供強大的支持，而這方面的理論研究也一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點，本文研究的就是基于管段重要性的給水管網(wǎng)布局，希望為該領(lǐng)域的研究進(jìn)行補充。

管段重要性；給水管網(wǎng)；布局

在油田企業(yè)供水系統(tǒng)中，供水事故將影響到居民的正常用水，而根據(jù)影響的程度進(jìn)行分級，供水事故可以分為四個級別，其中一級為特別重大事故，在供水系統(tǒng)中有三分之二的用戶受到影響，二級為重大事故，其中有一半的用戶收到影響，三級為較大事故，三分之一用戶會受到影響，四級為一般事故，局部用戶用水會受到影響，管網(wǎng)的分布情況對供水事故分級會起到?jīng)Q定性作用。因此在判斷管道故障發(fā)生后對供水造成的影響，管段重要性就是關(guān)鍵的衡量指標(biāo)，其計算方式就是在某管段事故發(fā)生時難以提供的需求量占據(jù)總需水量的差。

1 給水管網(wǎng)布局簡介

給水管網(wǎng)可以分為兩種形式[1]。其中包括樹狀網(wǎng)以及環(huán)狀網(wǎng)，從實際情況上來看，樹狀網(wǎng)供水能力不如后者。一旦管網(wǎng)中任何管段出現(xiàn)問題，整個管線都會斷水，對用戶的影響會比較大，而環(huán)狀網(wǎng)是將管線構(gòu)建成環(huán)，若是有管段出現(xiàn)問題，其他管線也可以為用戶供水，將斷水的范圍縮小。如果在管網(wǎng)中引入冗余，用備選路徑將樹狀網(wǎng)也設(shè)計成環(huán)狀網(wǎng)，那么對供水壓力的要求非常高，壓力不充分管段的過水能力不會得到任何提升。在給水管網(wǎng)設(shè)計中，還要根據(jù)不利管段損壞而斷水檢修的條件計算發(fā)生供水事故的流量以及水壓，核算其是否達(dá)到要求，而主觀經(jīng)驗也會在選擇不利管段時起到一定作用。

2 基于管段重要性的給水管網(wǎng)布局分析

（1）單環(huán)路管網(wǎng) 單環(huán)路管網(wǎng)是在樹狀網(wǎng)中的不同位置增加通道而形成。根據(jù)相關(guān)研究，若是按照不同的環(huán)路方案來分析，可以參考圖1[2]。

形成環(huán)路可以分為六種方案，也就是分別添加L12-L16管段形成六種單環(huán)路管網(wǎng)，分為a、b、c、d、e、f六種方案。若是不添加任何管段，則管段重要性比較高，若是添加L12后，則成環(huán)部分的管段重要性會出現(xiàn)明顯變化，而環(huán)路內(nèi)的管段數(shù)量越多，成環(huán)各管段的重要性會不斷增加，但添加L15后，L9部分的管段重要性有所降低。

（2）多環(huán)路管網(wǎng) 多環(huán)路管網(wǎng)就是在樹狀網(wǎng)上添加更多管道形成多個環(huán)路，添加L12、L13形成方案g，添加L15、L16形成方案h，添加L12、L13、L14形成方案i，添加L14、L15、L16形成方案j，添加L12-L16形成方案k，具體管段重要性變化如下圖：

可以看出環(huán)路的數(shù)量增加則管段重要性逐漸降低，說明環(huán)路增加會讓供水事故的影響降低[3]。但從圖3中有可以看出環(huán)路增加的同時，靠近連通管段的位置管段重要性會降低，遠(yuǎn)離管段位置則不會受到太大影響，可見管段重要性在多環(huán)路中具有局部效應(yīng)，并不能在整個給水管網(wǎng)中造成全面影響。

（3）添加新水源 在節(jié)點J12位置添加一處新的水源，在分別進(jìn)行a、f以及k方案的研究，則發(fā)現(xiàn)各管段可以滿足雙向供水，而若是下方各節(jié)點之間的管段斷開，節(jié)點需水量依舊可以得到滿足，相對于單向供水來說，管段重要性降低的效果會比較明顯，只是一些能夠通過雙向供水的節(jié)點受到的影響會比較大，但是本身只具備單向供水的節(jié)點卻不會受到影響，說明在添加一處水源的情況下可以很大程度上改善管段出現(xiàn)故障時給水管網(wǎng)供水能力的降低，但并不是所有的位置都能顧及到。這也是目前消防規(guī)范要求有兩路水源的原因。

3 結(jié)論

管段重要性是城市給水管網(wǎng)中判斷管段關(guān)鍵程度的重要衡量指標(biāo)，，本文選擇了三種情況分析了各類管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中管段重要性的變化，可以看出環(huán)路增加對局部管段的重要性產(chǎn)生明顯的影響，在單環(huán)路中則對添加管段產(chǎn)生作用；添加新水源則會對受到雙向供水的節(jié)點產(chǎn)生影響。這三種情況雖然只是實際工作中非常片面的一部分，結(jié)構(gòu)也比較簡單，卻揭示了給水管網(wǎng)布局的原則，在以后的方案設(shè)計中會對管網(wǎng)的設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 給水管網(wǎng)示意圖

圖2 a、b、g、i、k各方案管段重要性變化

圖3 a、f、h、j、k各方案管段重要性變化

[1]楊志剛.市政給水管網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計要點分析[J].科技展望，2017，13：131.

[2]朱云龍.城市給水管網(wǎng)工程質(zhì)量管理與可靠性分析[J].低碳世界，2016，24：177-178.

[3]李誠，杜坤，周明，劉年東，唐秀秀.基于CUSUM算法的給水管網(wǎng)爆管檢測分析[J].給水排水，2016，11：118-121.