大盂产业新城供水系统研究及净水处理工艺设计

大盂产业新城作为规划拓展的北部新区,处于城市公共供水盲区。为实现安全可靠的供水体系保障,着重对供水系统的整体布局、水源选取进行了分析,从水量预测、方案优选、厂站选址、处理工艺等方面进行了论述,提出了多水源、大高差、统一管网下分区、分压运行模式的设计思路,达到了多水源并网、压力平衡的效果,解决了新城城市公共供水体系建设的难题。

分段管廊装载供水管道穿越地裂缝适宜性研究

在活动地裂缝影响下,供水管道拉裂、错断现象时有发生,并引发严重的次生灾害。本文以西安市西南郊水厂拟建球墨铸铁管道穿越地裂缝为工程背景,建立管道45°穿越活动地裂缝的数值模型,分析地裂缝影响下管道的内力响应与变形特征,结果表明:地裂缝作用会使管道接口偏转角过大而导致其防水失效。因此提出一种分段管廊装载供水管道穿越地裂缝的方法,建立分段管廊装载供水管道穿越地裂缝的数值模型,分析管道与管廊通缝、错缝两种工况、不同分段管廊长度、不同地裂缝位置、不同穿越角度下管廊与管道的内力响应与变形特征。得出管廊装载管道穿越地裂缝的最佳方案为管道与管廊通缝布设,采用单节长度为18 m的分段管廊,使地裂缝位于管廊的2/3处,并尽量以小角度穿越地裂缝。研究成果对城市供水管道穿越活动地裂缝的工程建设与灾害防治具有实际意义。

积石山6.2级地震供水系统震害调查与分析

2023年12月18日甘肃省积石山县发生6.2级地震,造成当地各类工程结构发生不同程度的破坏,导致了重大人员伤亡。基于调查资料,总结了供水系统中的建(构)筑物、设施设备和供水管网的震害特征。研究表明:经过正规抗震设计和施工的建筑物震害较轻,表明我国抗震设计规范发挥了积极作用;低烈度区水厂设施设备因地震破坏而停运,个别设备漏油污染了水质,进而导致了供水能力下降;位于高烈度区的供水管网在老旧钢质管道连接处发生多处破坏,出现了水量不足、水压降低的情况,给居民生活造成了不利影响。最后,从采取设备减隔震技术、管道和设备接口采用柔性连接、选择供水管道材质、全面开展管网漏损排查等四个方面提出了恢复重建的建议。

山区应急供水装备路径规划系统设计与应用

灾后救援保障中,应急供水扮演着至关重要的角色.然而,由于山区地形和地貌条件复杂多变,现场指挥调度尤为关键,关系着救援人员能否迅速展开保障装备进行应急供水作业.文中基于多智能体强化学习(multi-agent proximal policy optimization,MAPPO)算法进行了路径规划系统的设计,并进行了试验仿真验证,根据奖励图结果确认该路径规划系统的可行性,并实现系统运行可视化,证明该路径规划系统可以初步满足山区应急供水装备路径规划需求.在此基础上,结合Mask2Former图像分割模型优化山区应急供水装备路径规划系统,将地物信息输出结果和路径规划结果相结合,有效避免了单一路径规划算法在受到环境影响时结果波动较大的问题,提高了路径规划的鲁棒性和可靠性.将该路径规划系统集成至山区应急供水装备指挥平台,以解决山区应急供水路径规划问题,为山区应急供水装备的实际运行提供了有力支持.

基于代理指标的供水管网抗震改造优化

基于水力模型计算的管网供水量满足率(SSIQ)指标,是评估供水管网震后性能的常用指标。在供水管网抗震改造优化模型中,若采用SSIQ表示优化目标函数,优化求解需进行大量水力模型计算,计算耗时很长。为减小管网抗震改造优化模型的计算量,对节点流量韧性指标(FR)进行了改进,增加了管道破坏漏水能量损失的影响项,提出了一种管网能量指标(Energy Resilience, ER)表示震后管网性能;以ER指标作为SSIQ的代理指标,用于量化抗震改造优化模型的目标函数。仅通过管道地震失效概率、管网震前正常运行工况的水力参数计算ER指标,不必进行震后管网水力模型计算,以期提升优化模型计算效率。以供水管网震后性能最大化和改造费用最小化为目标,以管道抗震改造措施为优化变量,建立了管网抗震改造多目标优化模型,并比较了ER指标、FR指标以及两个拓扑代理指标的替代效果。案例管网应用结果表明,ER指标与SSIQ指标相关系数呈现强相关性,基于ER指标的优化方案与基于SSIQ指标的优化方案的差异小于3%,ER指标优化模型计算时间不足SSIQ指标优化模型计算时间的1%。

控制性供水湖泊旱限水位确定方法——以洱海为例

旱限水位作为干旱预警以及工程抗预案的重要指标和依据,对科学指导湖泊开展抗旱调度具有重要的作用。本文针对控制性供水湖泊的特征,在充分考虑湖泊自身生态健康稳定的同时,结合湖泊兴利调节逆序递推计算,提出了一种控制性供水湖泊旱限水位计算方法,以洱海为例,验证了该方法的合理性。结果表明:通过设定旱限水位,在考虑湖泊最小生态需求的基础上,通过在干旱前期预留水量,可有效缓解干旱年份的湖泊周边地区的严重缺水情况;在设置旱限水位后,连旱最不利年份下洱海环湖供水缺水量减少1023万m^(3),引洱入宾农业灌溉用水减少1016万m^(3),环湖城市供水、引洱入宾灌溉严重缺水月数分别减少11、10个,低于最低生态水位月数减少15个。本研究为水旱灾害防御部门制定湖泊旱限水位、指导湖泊开展抗旱调度提供了一套通用算法,能够为干旱防御决策提供科学依据和技术支撑。

多水厂供水管网水量溯源分析

为了提高城市供水安全性和服务可靠性,常采用多水厂向管网供水。多水厂供水区域可分为完全由单一水厂供水区和多水厂联合供水区。这些供水区的划分,以及管网中各节点(管段)由各水厂供水百分比,可利用给水管网水质模型中的水量溯源功能分析。在叙述水量溯源原理与分析过程后,以单工况示例和延时模拟示例进行了说明。水量溯源对了解各水厂向管网供水状况具有重要意义。

基于一元线性回归模型的供水网络中水表读数虚高问题研究

为了定量研究供水网络中总表漏水程度和分表读数虚高程度,根据水量平衡分析法的原理,结合大数据分析技术,建立了一元线性回归方程,回归常数代表总表漏水量程度,回归系数代表分表读数虚高程度。通过针对2021年某高校供水管网的实证研究表明,总表日均漏水量为15.5958吨,分表读数虚高率为1.07%。该方法对供水管网漏损率的精准评估等问题的解决提供了新的思路和方法。

变化条件下长江口防洪御潮及供水保障研究进展与展望

近一个世纪以来,全球气候变暖导致海平面持续上升,增加了整个长江口的水深,抬高了潮汐和风暴潮的基础水位,使得河口咸潮入侵,洪水和风暴潮发生的频率和强度增加。同时,由于长江流域水土保持和水库群建设,进入河口的泥沙量锐减,加剧了河口咸潮上溯,对区域人群生产生活产生一定影响。从全球气候变暖背景下长江口海平面上升和演变规律、长江口人类活动与气候变化影响下的动力要素变化、河口咸潮入侵时空分布和水盐交换机制及供水安全风险、海平面上升对海堤防洪御潮能力的影响、长江口地区防洪御潮韧性等5个方面总结归纳了现有研究成果,提出未来研究的方向,以期对保障河口地区水资源安全利用和防洪御潮能力提升提供参考。

考虑水质因素的供水管网抗震韧性评估

城市基础设施系统抗震韧性分析模型是评估城市防震减灾能力并指导震后恢复工作的重要依据。提出了耦合水力与水质模拟的供水管网抗震韧性评估模型。根据管道地震易损性模型和Monte Carlo模拟生成管网地震破坏场景,并采用动态重要度方法模拟管网震后修复过程。通过管网中余氯浓度的降低表示地震破坏对管网水质的负面影响,震后管网余氯浓度的变化取决于管道破坏引起的供水路径和水量的变化。采用震后余氯浓度未下降的用户节点供水量,作为管网系统水质性能评估指标。所提出的模型应用于2个不同布局的Benchmark案例管网。研究结果表明:管道破损处的水量漏失导致其上游管道的水流量增加、余氯浓度增大,下游管道的供水路径延长、余氯浓度减小。管网的水质韧性值往往低于水力韧性值,水力和水质韧性相对差异程度受到管网布局和运行规则的影响,文中案例管网水质和水力指标计算的抗震韧性损失指标的相对差异在17%~286%之间;运行规则复杂且含有调节水箱的管网,其水力和水质韧性的差异较大。

新时期阿克苏地区城乡供水安全保障体系探析

本文以阿克苏地区城乡供水安全保障体系为例,在对当地城乡供水现状及存在的问题进行分析的基础上,结合未来发展和新时期供水思路,因地制宜,积极推进城市群供水、城乡一体化供水和集中供水,实施多水源供水和应急备用水源工程,构建与当地经济社会发展相适应的城乡供水安全保障体系,大大提高了供水保障程度。研究成果可为其他地区城乡供水提供一定的参考和借鉴。

市政埋地供水管网抗寒潮服务可靠度分析

提出了市政埋地供水管网抗寒潮服务可靠度分析的一个方法。针对寒潮期气温变化对供水管道温度应力和管道周围土体冰冻应力的影响,建立管道接头渗漏状态的供水管网水力分析模型,采用一次二阶矩方法计算市政埋地供水管网抗寒潮服务可靠度。以某城市供水管网为例进行分析,分别给出了在蓝色、黄色、橙色和红色寒潮预警下供水管网的服务可靠度。研究表明,寒潮期气温变化对市政埋地供水管网服务可靠度具有明显影响,有必要开展市政埋地供水管网寒潮可靠度分析,寒潮强度、管道接头性能、管网拓扑结构等是市政埋地供水管网服务可靠度的影响因素。研究对于市政埋地供水管网抗灾设计具有一定参考价值。

天山胜利隧道内置高位水池的消防供水系统设计研究

为解决10 km甚至20 km以上的高寒高海拔超长公路隧道消防供水系统设计中洞外设置供水系统被冻结、洞内管网严重超压等难题,通过对乌尉高速天山胜利隧道消防设计的难点,以及常规的隧道外常高压供水系统及稳高压供水系统在该隧道中难以实施等问题展开深入研究,提出天山胜利隧道内设置高位消防水池及将隧道内消防管网进行分区供水的设计方案并详细论述。对于10 km甚至20 km以上的高寒高海拔超长公路隧道消防供水系统的设计:1)隧道消防给水宜采用高位消防水池供水的常高压供水系统;2)常规的隧道外常高压供水系统及稳高压供水系统在高寒高海拔超长公路隧道中无法实施,可考虑隧道内置高位消防水池的设计;3)隧道内置高位消防水池的数量、设置间距、设置高度等应根据隧道的长度、纵坡等综合考虑并进行水力计算后确定;4)隧道内置高位消防水池的常高压供水系统能解决这类隧道消防供水系统设计中管网严重超压的难题,具有供水安全可靠、施工难度较小、经济、环保等优点。

水利工程供水价格常态化调整机制探索

为纠正水利工程供水成本长期大幅偏离价格,激励水利工程单位主动强化成本管理,需要建立水利工程供水价格常态化调整机制。水价调整既要考虑外围价格环境的传导作用引起的成本刚性增长,也要考虑供水服务质量和管理单位成本控制因素,构建水利工程供水价格与生产管理要素价格的联动机制。

变化环境下长江流域滨海城市供水安全与适应性对策

全球气候变化和高强度人类活动影响导致长江流域水循环变化及相关联的城市群水资源供需矛盾问题,尤其在长江下游上海等滨海城市供水安全问题更加凸显,这已成为长江大保护十分关注的重要问题之一。以典型滨海城市上海为例,重点论述变化环境对长江流域的供水安全风险问题;分析当前和未来上海城市供水极端干旱影响、长江淡水与河口咸潮互动供水窗口压力,以及上海城市供水管理综合运用工程措施和预警预报、调度等非工程措施的挑战;提出若干对策与建议,包括供水安全保障的系统思维与战略规划、提升城市供水安全的系统智能化与智慧化管理水平以及完善供水安全保障的管理体系。

基于全寿命周期成本分析理论和NSGA-II算法的农村供水管网多目标优化研究

农村供水管网建设直接关系广大农民的生活质量和地方经济的可持续发展。基于全寿命周期成本分析(LCCA)理论,将全寿命周期总费用和节点平均水头富裕度设定为多目标优化函数,应用非支配排序遗传算法(NSGA-II算法)对优化模型进行求解和设计,以某农村供水管网工程为例进行优化设计,最终提供同时考虑经济性和供水可靠性的管网设计方案。工程实例优化设计结果证明了该设计方法的可行性和合理性,对农村供水管网优化有一定参考意义。

基于PLC与变频器的恒压供水系统设计

采用PLC和变频器相结合设计恒压供水系统,采集管网的水压力,经A/D转换后送入PLC,经PLC的PID运算后输出信号来控制变频器的输出电压和频率,改变电动机的转速来改变供水量,最终使管网水压力值稳定在恒定值。实践证明,该系统稳定可靠,同时还具有良好的节能效果。

扬州城市规划区地下水应急供水方案可行性研究

突发事件会引起大范围的地表水污染,对城市供水水源的安全形成挑战,严重威胁人民生命安全,危害生态环境和经济社会稳定。地下水与地表环境联系较弱,利用地下水作为应急水源是最安全的水资源保障措施。本研究以扬州城市规划区为例,确定了规划区应急需水量为17.2万m^(3)/d,应急时长为15d,主要开采的第Ⅱ、Ⅲ承压含水层限采红线水位埋深分别为20m、30m,根据研究区应急供水需求制定了4种应急供水方案。方案1和2为水源地集中供水,方案3为分散式供水,方案4为分散与集中式联合供水。依据工作区水文地质条件和地下水位监测数据,基于HydroGeoSphere构建并校正了研究区三维地下水-地表水耦合数值模型,利用数值模型分析了不同供水方案应急抽水引起的地下水位降落趋势及其与地下水开采红线的关系。研究表明,分散与集中式联合供水方案可以明显减小工作区内的水位波动,减缓水源地的供水压力,降低地面沉降风险,对现有管网的利用也较为充分,可作为应急供水的首选方案。

考虑压力均匀性的供水管网独立计量区域(DMA)分区优化研究

独立计量区域(district meteredareas,DMAs)是实现城市供水管网压力管理与漏损控制的重要手段。现有的DMA分区算法无法在分区时保障分区内部的压力均衡。为解决这一问题,本文提出一种基于迭代求解DMA分区方法,在保证分区均匀性的同时,实现分区内部压力均衡。该方法提出融合节点压力分布的节点相似矩阵,建立分区合理性评价指标,用于确定独立计量区域划分方案;在隔离阶段采用改进的多目标遗传算法,对边界管段开展隔离阀与流量计的优化布置;最后通过对上述2个过程进行循环迭代,确保最终分区方案的压力均衡。通过对实例管网的分区研究,验证改进方法的有效性和可行性。