浅谈城市供水管网智能调配系统

浅谈城市供水管网智能调配系统徐先伯白丹吴祥飞孙淑贞李嘉露(西安理工大学水利水电学院，西安710048)摘要城市供水管网的智能调配系统是在保证供水安全可靠并且满足用户用水量要求的前提下，根据管网监测系统反馈的实时运行状态数据，利用科学的预测手段和最优化技术，从各种可能的调度方案中确定一种使系统总运行费用最省，可靠性最高的优化调度方案，获得满意的经济效益和社会效益。以克拉玛依市供水管网系统为例建设管网智能调配系统，结合地理信息系统建立给水管网水力模型，实现对给水系统中压力、流量等分布的全面了解并制定最优的调度运行管理方案和对突发事件的处置方案，提高水资源的利用率和自来水公司的管理水平。关键词供水管网智能调配优化调度水力模型0引言随着国民经济的发展，我国给水行业也进入了一个新的发展时期。给水工程是城市的重要基础设施，是社会生产和人民生活的命脉，在保障经济建设和人民生活中发挥重要作用。新疆油田公司供水公司是克拉玛依地区唯一一家集蓄、输、产、转、验、销为一体的供水企业，承担着克拉玛依地区油田生产、农林业灌溉及城市用水的供水任务。克拉玛依市区供水管网形成上、中、下3个环网，3个环网利用地形高差设置，在管网制高点设调节水池，在一定程度上起到定压、调峰蓄水的作用。长期以来，供水管网运行完全靠经验进行维护和管理，难以及时准确发现管网及水泵运行中存在的问题，爆管事件频发，漏损率高，水泵能耗大，供水系统难以实现科学合理的调配，严重制约供水智能化发展的水平。另外，克拉玛依供水公司业务点多、战线长，运行管理难度大，为适应油田高速发展的需要，解决人力资源不断减少的问题，迫切需要供水管网智能调配系统应用来提高水资源的利用率和自来水公司的管理水平。1智能调配系统的内容和目标1．1研究内容城市管网智能调配系统的研究内容包括：(1)研究现有供水管网压力的时间与空间变化规律。实现对给水管网系统中关键运行参数生产环国家自然科学基金资助项目(E050302)。境的远程实时动态监测，研究供水管网压力的时间、空间变化规律，优化布局供水管网的压力监测点，为供水管网建模和优化调度提供基础数据。(2)建立供水管网水压数学模型和管网属性数据库。根据现有管网的布局，建立管网属性数据库；基于管网压力实时监测数据，模拟实际管网的运行状态，分析管网运行工况，诊断管网现存的主要瓶颈和问题，对现状供水管网做出评估，提高管网运行诊断水平和供水管理能力。(3)构建用水量预测模型，为管网调度提供决策依据。结合用户用水特点，在分析现有用水量预测模型优缺点的基础上，选择适合本区域的用水量预测模型，实现用水量的定性预测和定量预测。(4)基于给水管网分区构建管网分区调度模型，实现管网用水分区调度。根据管网监测数据和现有供水调配方案，针对管网分区特点，构建管网分区调度模型，制定水厂和泵站运行方案，实现水厂泵站运行调度与管网压力分布相适应的匹配方案。(5)构建用于模型调试及验证的压力、流量数据实时采集网络。根据管网分布特征和建模要求，布设压力、流量数据实时采集网络，为模型调试提供数据支持。(6)建立爆管分析模型，为应急抢修提供决策依据。根据管网水压监测数据的变化特征，构建管网的爆管分析模型，由压力监测点特征值分析和预测爆管发生的范围和影响程度，确定相关的控制阀门给水排水Vo1．43No．52017121以及受影响的供水区域。1．2实现目标以监测数据为依托，建设的供水管网智能调配系统，主要实现以下目标，大致可以分为如下4类：(1)优化设计：为供水管网的中长期规划和改扩建规划提供理论依据，主要包括管线布局优化，管径和管材优选，水厂、水库、增压泵站的配置；(2)管网评估：依据现有管网运行特性和工况分析结果，诊断现有系统完成预订功能的能力，提出相应的改进措施；(3)应急管理：根据管网的压力和流量监测数据，分析管网中的异常情况。包括管网漏损、漏失和爆管等。确定发生的区域和范围，提出相应的应急处理方案；(4)供水调度：以用水量预测为依据，指导日常管网供水调度，为常规调度和应急供水调度预案提供依据。2技术解决方案供水管网智能调配系统是由管网信息采集、泵站节点监控、管网常规调度、管网预警分析、管网评价、管网中心数据的建设六大部分组成，将对其中几个部分举例进行说明。2．1管网信息采集信息采集用于供水企业远程监测供水管网，工作人员可以在调度中心监测全市供水管网的压力及流量情况，科学指挥各水厂启停供水设备。保障供水压力平衡、流量稳定，及时发现和预测事故的发生。自来水供水管网远程数据采集方案是水司供水调度管理系统的一个子系统，主要由水司调度中心、通信平台、监测终端、压力变送器和流量仪表组成，管网信息采集子系统见图l。2．2泵站节点监控地表水一般通过取水泵站汇集并输送到水厂，取水泵站远程监控是城市供水远程监控与调度管理系统中的子模块。