城市供水動態預測預警研究與應用

葛超

摘? 要：城市供水管網系統擔負著向用戶輸水和配水的重任，是保證城市生產、生活正常運行不可或缺的基礎設施。隨著我國城市化進程的不斷加快，供水管網規模逐漸擴大且管網系統日趨復雜，施工損壞供水管網，以及因供水管網引發的飲用水污染、路面塌陷乃至資源浪費等事件頻發，對城市生產和居民生活都造成了不同程度的影響。近年來，我國推進城市供水管線信息化建設取得了積極進展和成效，但供水管線超期服役、隱患突出、應急能力脆弱、預警不足等問題依然存在。如何徹底解決供水管網安全問題，成為政府關切、公眾關注的難點和痛點。

關鍵詞：城市供水;供需網絡;情勢分析;預報預警;供水調度預演

引言

隨著居民生活質量的不斷提高，對飲用水的要求不再僅僅局限于有水即可，水質優良、水量充足、水壓合格、服務到位等問題越來越被社會及用戶關注，良好的供水環境是保證人民生活質量的基礎。寧波市已基本形成“多水源聯合調度、多管道聯網供水、互為應急保安”的水資源供給體系，實現了從水源保護，到引水、制水、供水、終端服務的全過程、全要素、全流程綜合管理。

1在線監測及事故預警系統硬件設計

本監測系統技術研發的主要研究目標之一是構建成熟的地下供水運輸管網安全實時運行管控監測管理系統，建立我國地下水運輸管網中的壓力、流量、聲波監測信息實時運行監測安全檢測管理系統。系統配套設備主要內容包括：將控管理中心網絡數據流的傳輸處理設備、調制解調器、監控管理中心網絡通訊管理控制器、監控管理中心和水質環境分析監測服務器。相關分析軟件選用國際先進的Sensor傳感器，分別安裝在城市監控分析中心的scscada服務器和城市水質監測分析中心服務器上。哈希公司的1720系列產品是國內公認的最成熟、最穩定的智能在線污水濁度測量監測儀，因此，我們可以選擇：hach的1720d作為濁度計。快速準確評估城市供水系統管網管道運行安全狀態，準確及時定位供水管網管道泄漏的所在位置和風險狀況，有效實現對供水管道管網泄漏可能引起的二次漏水事件以及風險范圍區域的快速動態識別和快速風險預警，大大降低城市供水系統管網管道漏損的概率，實現節水減損節能增效，實現智慧水務目標。地下管網室內水質的具體測量參數情況可以直接通過現場設備安裝的相關設備配件進行直接測量。這也就是整個在線安全監控管理系統的技術基礎。它對信息數據的傳輸準確性和信息系統正常運行的安全穩定性等都具有不可決定性的直接影響。這部分監測設備主要產品包括：在線管網水質質量監測儀、管網水質監測點在線數據采集系統rtu、調制解調器和在線管網水質監測點在線數據采集傳輸線等設備。

2管理現狀及問題分析

城鎮供水管理體制復雜，供水信息較“散”。全市城鎮供水信息涉及水利、環保、住建和衛健等多個部門，信息共享和匯聚不夠，數據需要人工逐級報送，且更新不及時、不全面，給供水行業管理特別是旱期統一調度造成較大難度。同時，城鎮水廠多以企業各自管理為主，缺乏全市一體化統一監管手段。當前，旱期調度中對現狀情勢分析和未來形勢的判斷主要依靠人工計算，速度慢、時間長、覆蓋不全，總體效率較“低”。供水會商以線下為主，這種會商的方式效率低、信息傳遞滯后，無法支撐科學高效的供水調度分析。并且，從服務端需求分析，供水管理發布信息較“少”，特別是旱情嚴重時，向重點用水企業及社會公眾及時、準確、實時發布旱情預警信息的能力不足，導致公眾和企業信息獲取不及時。

3城市供水動態預測預警的應用

3.1無人值守的“智慧化”供水泵房

泵房內不銹鋼水箱除了按規范要求安裝玻璃管水位計外，還安裝了投入式液位變送器。這種投入式液位變送器將擴散硅充油芯體封裝在不銹鋼殼體內，前端防護帽起保護傳感器膜片的作用，也能使水流暢地接觸到膜片測量出水的靜壓，同時再根據水的靜壓與水位高度成比例的原理，由擴散硅傳感器和電子元件及內置微型信號處理電路，將數據轉換成4～20mA輸出信號遠程傳輸到PLC控制柜。如果水箱較大，液位變送器采用法蘭固定在水箱底部且遠離進水孔，避開了水流速過快的位置。有些改造的小區水箱體積較小，當水箱進水口有水流下來時，會使下面的壓力擺動較大，探頭膜片測量出的數據未必準確。經過多次試驗，對水箱內的進水稍作改裝，加裝向上的一個彎頭，使進水口略微往上翹一點，水在出來時會首先往上拋然后再落下，減少了直接沖擊，將動能轉換成勢能，效果不錯。

3.2形成一套供水管網安全運行智能化管理技術體系

（1）該體系是在地下管線精準探測定位并建立基礎信息數據庫基礎上，對已有供水管線進行全面檢測和健康評估，全面查清和評估已有管道健康狀況，建立管道健康檔案，為及時有效處置提供可靠依據。（2）供水管線運行安全風險評估是管線安全運行管理體系的核心環節，包括風險識別、風險分析和風險評價3個階段。通過風險評估確定風險等級，可對傳感器布設方案進行優化，實現高風險區域重點監控。（3）在建立完整準確基礎信息和恢復已有管道功能基礎上，實現物聯感知，實時了解掌握地下管網運行狀況，并建立地下管線數據動態更新機制和有效的管網運行智能監控報警機制，實現管網問題的異常報警。（4）分析爆管、泄漏規律，并結合積累的爆管、泄漏歷史數據，建立相應的爆管、泄漏風險預測模型，對爆管、滲漏可能性進行預測，以識別出供水管網中的高風險管道;并支持對由于供水管網滲漏引發的地下空洞和路面塌陷事故的發生概率或風險進行預測。

結束語

在城市供水系統中，常常因為各種污染，造成水質惡化事故，本文根據此問題設計了供水管網監測預警系統，本系統對于常規的水質惡化事故有著實時監測報警功能，通過實驗測試得出，文中系統能夠直觀的了解水質中余氯的超標率以及異常率。可供各大中小城市針對供水管網水質問題選用本系統，并為今后的監測系統提供新思路。

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