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配水系统的挑战和解决方案

时间:2019-01-19 浏览:

提供适当质量和数量的充足水是人类历史上最重要的问题之一。大多数古代文明都是在水源附近发起的。随着人口的增长,满足用户需求的挑战也在增加。

人们开始将水从其他地方运送到他们的社区。例如,罗马人建造了渡槽,将水从遥远的水源输送到他们的社区。

如今,供水系统包括在水源和消费者之间收集,处理,储存和分配水的基础设施。有限的新天然水源,特别是在美国西南地区,人口迅速增加,导致需要采用创新方法来管理供水系统。例如,再生水已成为饮用水和非饮用水的重要水资源。结构系统的增加包括新的运输系统和处理和补给设施以及运行决策,例如分配流量和实施保护措施,是根据当前和未来的需求而制定的。随着源和用户之间的其他组件和链接的发展,

通过可持续供水,已经在开发供水系统方面做出了许多努力。然而,系统的复杂性限制了第一时代的站点特定应用。随着水需求压力越来越大,现有的供水系统越来越多,许多研究试图开发一般供水系统,以协助决策者在长期运行期间设计更可靠的系统。这些尝试还包括总系统构造和操作成本的优化。在管道维护,非收入水,先进的计量基础设施等特定情况下,本文的最终目标是确保克服配水系统的挑战,并以更加可持续和及时的方式可靠地为用户提供水源。期限计划。

配水系统

分配系统的目的是以适当的质量,数量和压力向消费者供水。分配系统用于统一描述用于从其源到使用点供水的设施。

良好分配制度的要求

  1. 配水管道的水质不应该恶化。
  2. 它应该能够在所有预定位置提供足够的压头。
  3. 它应该能够在消防期间提供必要量的水。
  4. 在修理系统的任何部分期间,布局应该是没有消费者没有供水的。
  5. 所有的分配管道应优选地放置在距离污水管线一米处或上方。
  6. 它应该是相当水密的,以便将泄漏造成的损失降到最低。

分销网络的布局

分配管道通常位于道路路面下方,因此它们的布局通常遵循道路布局。通常,有四种不同类型的管网; 单独或组合中的任何一个都可以用于特定的地方。它们是:网格,环形,径向和死端系统。

网格铁系统:

它适用于矩形布局的城市,水管和分支铺设在矩形中。

好处:

  1. 由于没有死角,水保持良好的循环。
  2. 在某些部分发生故障的情况下,可以从其他方向获得水。

缺点

  1. 由于在所有分支上都设置了阀门,因此无法精确计算管道尺寸。

戒指系统:

供应总管沿着周边道路铺设,子主管从主管道分支出来。因此,该系统也遵循栅格铁系统,其流动模式在特征上类似于死端系统。因此,确定管道的尺寸很容易。

好处:

  1. 可以从至少两个方向向任何点供水。

径向系统:

该地区分为不同的区域。水被泵送到保持在每个区域中间的分配容器中,并且供应管径向地朝向周边放置。

好处:

  1. 它提供快速服务。
  2. 管道尺寸的计算很容易。

死胡同系统:

适用于没有明确道路模式的旧城镇。

好处:

  1. 比较便宜。
  2. 由于阀门数量较少,确定排放和压力更容易。

缺点

  1. 由于许多死角,管道中出现水停滞。

非水收入

直到20世纪90年代初,还没有可靠和标准化的水损失计算方法。泄漏管理绩效是根据“未计入水量”来衡量的。由于该术语没有普遍接受的定义,因此有很大的解释空间。未计入的水通常表示为系统输入的百分比,这已经成为问题。

在这种情况下,无法衡量或比较公用事业绩效,无法确定实际目标,无法可靠地跟踪目标绩效。

虽然许多国家仍然存在这种情况,但在解决这些过去的缺点方面取得了重大进展。在过去的20年中,来自世界各地的许多组织已经开发出一套工具和方法,以帮助公用事业公司有效地评估和管理水损失。

WLTF(水损失工作组)的一项建议是使用“非收入水”而不是“未计入水”这一术语.NRW(非收入水)具有精确而简单的定义。它是输入配水系统的水量与向客户收取的水量之间的差异。NRW包括以下三个组成部分:

物理(或实际):损失包括系统所有部分的泄漏以及公用事业公司水库的溢流。它们是由于运营和维护不善,缺乏主动泄漏控制以及地下资产质量差造成的。

商业(或明显):损失是由注册时的客户计量表,数据处理错误和各种形式的水盗窃造成的。

未开单的授权消费:包括公用事业用于运营目的的水,用于消防的水,以及向某些消费者群体免费提供的水。

虽然人们普遍认为发展中国家的北威州的水平往往很高,但实际数字却难以捉摸。大多数自来水公司没有足够的监测系统来评估水损失,许多国家缺乏收集和整合水利用性能信息的国家报告系统。结果是NRW上的数据通常不易获得。即使数据可用,也并不总是可靠的,因为已知一些表现不佳的公用事业公司试图掩盖其自身效率低下的程度。

失水量可以计算为(A + L + R)[d]×流量[m3 / d] =失水量[m3]

从单个管道爆裂中损失的水量不仅取决于事件的流速,而且还取决于运行时间。这经常被忽视。泄漏运行时间由三个部分组成:

  • 意识时间:实用程序意识到存在泄漏的时间
  • 位置时间:精确定位泄漏所花费的时间,以便可以发出维修作业单
  • 维修时间:维修工单发出和维修完成之间的时间

管道维护

亚洲许多自来水公司实行被动泄漏控制,这意味着他们只修复那些可见的泄漏。这显然是不够的,因为90%的泄漏通常在表面上不可见。这意味着它需要太长时间,通常需要很长时间,直到实用程序甚至意识到存在泄漏。由于认识时间在很大程度上决定了管道爆裂所损失的水量,因此公用事业需要一种减少认知时间的策略。

最传统和最基本的方法是建立一个泄漏检测专家团队,定期检查所有管道。由于可以检测到泄漏噪声,因此可以使用各种听音装置完成这项工作,从简单的机械听力棒到电子接地麦克风甚至是泄漏噪声相关器。泄漏检查员使用此设备收听网络并发现问题,就像医生使用听诊器一样。如果每年对网络的每个部分进行一次调查,则平均泄漏运行时间(认知时间)为6个月。为了减少意识时间,可以增加调查频率。但是,泄漏检测工作仍然没有很好的针对性。为了能够确定网络特定部分的水损失量,网络必须在液压离散区域中分开,然后必须测量到这些区域的流入量。通过计算每个区域的泄漏量,泄漏检测专家可以更好地针对他们的工作。显然,区域越小,信息和泄漏检测的效率越好。最小的区域称为区域计量区域(DMA)。DMA是液压离散的,理想情况下只有一个流入点。连续测量和监测流入量和相应的压力。理想情况下,当整个分发网络分成DMA时,该实用程序具有几个优点。例如:泄漏检测的信息和效率越好。最小的区域称为区域计量区域(DMA)。DMA是液压离散的,理想情况下只有一个流入点。连续测量和监测流入量和相应的压力。理想情况下,当整个分发网络分成DMA时,该实用程序具有几个优点。例如:泄漏检测的信息和效率越好。最小的区域称为区域计量区域(DMA)。DMA是液压离散的,理想情况下只有一个流入点。连续测量和监测流入量和相应的压力。理想情况下,当整个分发网络分成DMA时,该实用程序具有几个优点。例如:

  • NRW的量(DMA流入量和计费量之间的差异)可以按月计算。
  • NRW的成分(物理和商业损失)可以通过分析流量和压力数据来量化。
  • 泄漏检测工作可以优先考虑。
  • 通过监测最小夜间流量可以立即识别新的爆管,因此识别时间将从几个月减少到几天(甚至更短)。
  • 当泄漏被消除时,公用事业可以更好地衡量非法连接或其他形式的水盗窃的存在并且可以采取行动。

此外,DMA(区域计量区域)可以帮助管理压力。在流入DMA时,可以安装减压阀,并且可以将每个DMA中的压力调节到所需的水平。没有理想的DMA大小。无论是500或5,000个服务连接,大小始终是一种权衡。决定必须根据具体情况进行,并取决于许多因素(例如,水力,地形,实际和经济)。

DMA的大小会影响创建它们的成本。DMA越小,成本越高。这是因为需要更多的阀门和流量计,维护成本更高。但是,较小的DMA的好处是:

  • 可以提前发现新的泄漏,这将减少认识时间;
  • 可以减少定位时间,因为它可以更快更容易地确定泄漏点; 和
  • 作为副产品,识别非法连接更容易。

地形和网络布局在DMA设计和尺寸方面也发挥着重要作用。因此,在分发网络中将始终存在不同大小的DMA。一个重要的影响因素是基础设施的状况。如果主电源和服务连接是脆弱的,那么突发将更频繁,并且最佳DMA将相对较小。另一方面,在具有全新基础设施的区域中,DMA可以更大并且仍然可管理。

根据国际水协会(IWA)水损失工作组的建议,如果DMA大于5,000个连接,则很难区分小突发(例如,服务连接突发)与客户夜间使用的变化。在基础设施条件非常差的网络中,可能需要小到500个服务连接的DMA。无论DMA的大小如何,都应始终使用校准的水力模型进行DMA设计。

较大直径管道的水损失可能非常显着,特别是在亚洲地区,主要是低压系统,泄漏不会到达地面并且多年来一直未被注意到。大直径管道上的泄漏总是难以检测,并且通常需要专门的设备(例如,内部管道检查和泄漏检测)。这些技术成本高昂,但在水资源可用性有限且每立方米水回收可以出售给现有或新客户的情况下,经济上可能是合理的。

先进的计量基础设施

商业损失的数量几乎总是低于物理损失,但这并不意味着商业损失的减少就不那么重要了。商业损失减少的回收时间最短,因为任何行动都会立即导致账单量增加和收入增加。商业损失包括三个主要因素:

  • 客户计量表未注册;
  • 非法连接和所有其他形式的水盗窃; 和
  • 计量,数据处理和计费方面的问题和错误。

计量:最大限度地减少客户计量表的注册需要大量的技术专业知识,管理技能和前期资金。客户仪表管理应该全面进行,最好用术语“综合仪表管理”来描述。

在这项工作中,公用事业应寻求选择合适的仪表类型并准备定制的规格。这可能很难,特别是在采购法律和法规鼓励购买市场上最便宜的产品的情况下。

许多仪表制造商生产的“纸上”符合规格的仪表但在现场以惊人的速度恶化。这是持续改进客户仪表精度的主要障碍之一。造成这一问题的原因是缺乏高质量的仪表测试设备,特别是在大直径仪表方面,以及缺乏如何最好地利用这些设施的经验。这使得制造商可以轻松地从二级质量制造批次供应流量计,而实用程序可能会发现的风险很小。

另一个常见问题是不愿为大客户投资高质量但成本更高的仪表。通常情况下,公用事业的最高账户产生如此大部分的收入,以至于对更先进的电表的任何投资都可以在经济上合理。投资回收期通常只需几个月。然而,许多自来水公司选择一遍又一遍地维护和校准旧仪表,而不是采取适当的措施并安装新仪表。

计费系统问题:计费系统是计量消费数据的唯一来源,可通过年度水审计帮助确定NRW的数量。但是,大多数计费系统并非旨在保持消费数据的完整性。相反,它们旨在向客户提供准确的账单并正确地计算账单。然而,根据特定系统的设计,在操作计费系统中存在许多日常过程,这些过程可能破坏消耗数据的完整性。可能影响消费量的问题包括

  • 抄表实践
  • 处理过度估计的逆转
  • 用于处理高额账单投诉的流程
  • 客户泄密
  • 消费估计
  • 电表更换
  • 跟踪非活动帐户,以及
  • 卡住仪表的识别和整改过程。

水盗窃:虽然水表登记不是一个技术问题,但水盗窃是一个政治和社会问题。减少这部分商业损失在技术上既不困难也不昂贵,但它需要制定可能在政治上不受欢迎的困难和令人不快的管理决策。原因是非法联系几乎总是错误地与城市贫民和非正规住区相关联。然而,高收入家庭和商业用户(有时甚至是大公司)的水盗窃往往导致大量的水损失,甚至更高的收入损失。

除非法连接外,其他形式的水盗窃还包括仪表篡改和仪表旁路,抄表读取器损坏以及非法使用消防栓。另一个常见问题是“非活动帐户”。如果客户的合同已经终止,则物理服务连接或至少主要服务的连接点仍然存在,并且很容易非法重新连接。严格的非活动帐户管理和验证程序可以轻松解决此问题。

结论

配水系统应基于适当的管道布局,管道内没有或没有水停滞,以避免结块,结壳和沉积物沉积

通过大量的专业出版物和软件开发现在已经很好地理解,配水系统管理在技术上是困难的,但是对于当前的技术,软件系统和高度专业化的设备(冲洗和刮板),情况就不再如此。

供水公司还需要实施适当的系统扩展/分配设计(例如,已经构建为DMA的新网络部件)并使用更高质量的工程,材料和设备。此外,监管机构和政策制定者应要求水务公司定期进行水审计,并定期公布详细的配水系统数据,然后对其进行独立审核。

同样,配水系统管理不应该是一次性活动。虽然紧张而全面的配水系统减排计划适合减少所需配水系统减少措施的积压,但除非配水系统管理成为正常日期的一部分,否则不应导致可持续的低水位配水系统。自来水公用事业的活动。

文章来源:紫隆科技
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